第7章SDH网络同步与定时

第7章SDH网络同步与定时通过本章学习，要求理解同步的基本概念；掌握SDH网同步的基本原理、我国数字同步网的结构、时钟类型与等级、定时基准分配等；理解SDH网的定时方式，了解典型的同步网设备的主要功能。本章的重点是SDH网同步。第7章SDH网络同步与定时7.1同步的基本概念7.2SDH网同步7.3SDH网的定时方式7.4典型的同步网设备本章内容2通达学院2015第7章SDH网络同步与定时7.1同步的基本概念1.同步同步是指两个或多个信号之间在频率或相位上保持某种特定的关系。在数字通信网中，通常是指网内所有数字设备的时钟在频率或相位上都控制在预先确定的容差范围内。通达学院20153第7章SDH网络同步与定时同步网和网同步2.同步网同步网是数字同步网的简称，它是一个物理网，由同步网节点设备（各级时钟）和定时链路组成。同步网的作用是为其他网络提供定时参考信号。3.网同步网同步是一个广义上的概念，用来描述在网络中将公共频率信号或时间信号传送到所有网元的方法。通常要求整个通信网中各数字设备时钟保持同步，时钟同步包括频率同步和时间同步。通达学院20154第7章SDH网络同步与定时4.同步方式（1）全同步方式网络中的所有时钟都能跟踪到唯一的主基准时钟(PRC)，此时整个网络运行在同步状态。（2）准同步方式准同步方式是指在网内各个节点上都设立高精度的独立时钟，各时钟独立运行，互不控制。这些时钟精度高，具有统一的标称频率和频率容差，虽然各个时钟的频率不可能绝对相等，但由于频率精度足够高，频差极小，产生的滑动可以满足指标要求。（3）主从同步方式在网络正常工作状态下，基准主时钟的定时信号由上级主时钟向下级从时钟逐级传送，各从时钟直接从其上级时钟获取唯一的同步信号。通达学院20155第7章SDH网络同步与定时同步方式（4）互同步方式网内各站设有独立时钟，它们的固有频率存在一定偏差，各站所使用的时钟频率锁定在网内各站固有频率的平均值上（此平均值称为网频）。（5）混合同步方式混合同步方式是将网络划分为若干个同步子网，同步子网采用主从同步方式，在子网内设置一个主基准时钟，其他节点时钟跟踪主基准时钟，各同步子网的主基准时钟则采用准同步方式。通达学院20156第7章SDH网络同步与定时7.2SDH网同步7.2.1网同步的必要性在SDH网中，各网元（如TM、ADM、DXC）之间的频率偏差是通过指针调整来修正的，由于SDH网元中是以字节为单位进行复用的，所以指针调整也是以字节为单位进行的。指针调整会引起相位抖动，一次指针调整不会超出网络接口所规定的指标，但当指针的调整速率不能受到控制而使抖动频繁地出现和积累并超过网络接口抖动的规定指标时，将引起信息净荷出现差错。因此，在SDH网中网元内必须保持同步工作。通达学院20157第7章SDH网络同步与定时7.2.2我国的数字同步网结构通达学院20158图7.1我国数字同步网结构示意图第7章SDH网络同步与定时7.2.3时钟类型与等级1.时钟类型铯原子钟石英晶体振荡器铷原子钟全球定位系统（GPS）通达学院20159第7章SDH网络同步与定时2.时钟等级ITU-T将各级时钟划分为4个等级一级时钟－－基准主时钟，由建议G.811规范，精度达1×10-11；二级时钟－－转接局从时钟，由建议G.812规范，精度达5×10-9；三级时钟－－端局从时钟，由建议G.812规范，精度达1×10-7；四级时钟－－数字小交换机、远端模块或SDH网络单元时钟，由建议G.813规范，精度达4.6×10-6。通达学院201510第7章SDH网络同步与定时（1）一级时钟主基准时钟（PRC）由铯原子钟组或铯原子钟与全球定位系统GPS构成。PRC产生的定时基准信号通过定时基准传输链路送到各省网络中心，为LPR提供基准信号。区域基准时钟（LPR）由同步供给单元和全球定位系统GPS构成。LPR既可以接受GPS的同步信号，也可以通过基准传输链路接受PRC的同步信号。我国数字同步网每个同步区都有一个LPR，是为了加强可靠性，有条件时可以设置主备用两个LPR，且两者之间应有一定距离（至少应相距50km）。通达学院201511第7章SDH网络同步与定时（2）二级时钟可由铷原子钟或晶体振荡器组成，其性能应满足G.812中型时钟的要求。各省中心的长途通信楼内应设置二级节点时钟，在地、市级长途通信楼和汇接长途话务量大的、重要的汇接局（如图像业务、高速数据业务、七号信令转接点等）也应设置二级节点时钟。通达学院201512第7章SDH网络同步与定时（3）三级时钟一般由晶体振荡器组成。三级时钟分为加强型3级时钟和3级时钟，其性能分别相当于G.812中的Ⅲ型和VI型时钟。在本地网内，除采用二级节点时钟的汇接局以外，其它汇接局应设置三级节点时钟。在端局根据需要，如高速数据业务、SDH设备等时应设置三级节点时钟。通达学院201513第7章SDH网络同步与定时7.2.4时钟工作模式公用网中交换节点时钟的同步主要采用主从同步方式。主从工作方式中，节点从时钟通常有4种工作模式：正常工作模式保持工作模式自由运行模式锁定工作模式通达学院201514第7章SDH网络同步与定时节点从时钟工作模式（1/2）正常工作模式正常工作模式指在实际业务条件下的工作模式，从时钟的振荡频率同步于外部输入的基准时钟信号。保持工作模式当从时钟所有同步的链路都出现故障，接收不到任何参考时钟信号时，从时钟进入保持模式。此时，从时钟利用定时基准信号丢失之前所存储的最后的频率信息作为其定时基准而工作。通达学院201515第7章SDH网络同步与定时节点从时钟工作模式（2/2）自由运行模式当从时钟不仅丢失所有外部定时基准，而且也失去了定时基准记忆或者根本没有保持模式时，从时钟内部振荡器工作于自由振荡方式。又称为自由振荡模式。锁定工作模式从时钟的定时信号受到外部同步供给单元（SSU）的控制。通达学院201516第7章SDH网络同步与定时7.2.5定时基准的分配我国SDH同步网结构采用分布式多基准同步方式，要求SDH网中所有网元设备的时钟都能最终跟踪一个主基准时钟（PRC）。在实际工程应用中，数字同步网的一个同步区内的所有SDH时钟最终至少都能跟踪一个区域基准时钟（LPR）。按网络应用场合的不同，同步定时基准分配分为局内应用和局间应用。通达学院201517第7章SDH网络同步与定时1.局内应用局内同步分配通常采用星型拓扑结构。通达学院201518节点时钟通常采用相当于G.812级别的大楼综合定时供给系统（BITS），并以此作为局内最高质量时钟。局内其他网络单元的定时基准信号（G.813时钟）必须从BITS中获取。BITS通过同步分配链路提取局外节点传送的定时基准信号，并转接或间接地跟踪全网的基准时钟。通信网中的重要枢纽都需要设置BITS。节点钟G.813钟G.813钟G.813钟G.813钟★★★★同步链路去局外的其他G.813钟局外★表示仅为定时信号局内图7.2局内分配的同步网结构BITS，BuildingIntegratedTimingSupply第7章SDH网络同步与定时局内应用的3点说明（1）带有BITS的节点时钟至少为三级或二级时钟；（2）从BITS到被同步设备之间的连线采用2Mbit/s或2MHz专线；（3）定时信号再由该局内的SDH网元经SDH传输链路送往其他的SDH网元。通达学院201519第7章SDH网络同步与定时2.局间应用局间同步定时分配一般采用树型结构。通达学院201520局间同步定时信号传送时必须确保低等级的时钟只能接收较高等级或同一等级时钟的定时信号。任何时候都要避免定时信号的环路。设计同步分配网时应能保证即使在出现故障情况下，也只有有效的较高等级或同一等级的时钟基准出现在该时钟的输入端。图7.3局间分配的同步网结构第7章SDH网络同步与定时7.2.6SDH网同步的要求1.同步定时基准传输链通达学院201521图7.4同步网定时基准传输链最长的基准传输链所包含的G.812从时钟数不超过K个。通常规定，在一条定时路径上SSU的个数应少于10个，在两个SSU（PRC，LPR）之间的SETS个数应少于20个，即K10，N20。同时，在一条定时路径中SETS的个数应少于60个（G.813时钟总数≤60）。第7章SDH网络同步与定时2.同步网的可靠性网元定时的保护倒换为了提高同步定时传送网的可靠性，每一个节点时钟和网元时钟都采取冗余措施，可以分别从两条以上的路径取得定时信号，并且不同的路径由不同的路由提供。SSM在定时路径上的传递在定时路径上每个网元不仅接收定时信号，而且接收标明该信号质量等级的SSM编码（MSOH中S1字节的编码），SDH网元根据相应的SSM算法和规则对时钟进行操作，以选择最高等级的定时信号，向下游传送，并向相反方向发送SSM=1111，表示该方向定时信号不能用于同步网定时，以避免定时环路。避免定时环路所谓定时环路是指传送时钟的路径，包括主用和备用路径形成一个首尾相连的环路。定时环路会引起频率不稳，最终导致环中各节点时钟互相控制以脱离基准时钟，产生自激。通达学院201522第7章SDH网络同步与定时线型网链路故障下产生定时环路通达学院201523SETGSETGPSPADMADM（a）正常情况SETGSETGADMADM定时环路P（b）故障情况第7章SDH网络同步与定时STM-1SOH字节安排通达学院201524A1A1A1A2A2A2J0B1D1E1D2F1D3B2B2B2K1K2D4D7D10S1D5D8D11D6D9D12M1E29行AUPTR9字节RSOHMSOH同步状态消息字节同步状态消息字节第7章SDH网络同步与定时同步状态消息编码S1（b5~b8）SDH同步质量等级描述0000同步质量未知0001保留0010G.811主基准时钟0011保留0100G.812转接局从时钟0101保留0110保留0111保留1000G.812端局从时钟1001保留1010保留1011同步设备定时源（SETS）1100保留1101保留1110保留1111不可用于时钟同步通达学院201525第7章SDH网络同步与定时线型网使用S1防止产生定时环路通达学院201526SETGSETGPSP线路定时（a）正常情况S1=0100S1=0100S1=1111ABSETGSETGP（b）故障情况S1=1011S1=1111AB线路定时内定时（保持）线路定时S1=0100表示来自G.812转接时钟S1=1011表示来自内部时钟S1=1111表示不可用于同步第7章SDH网络同步与定时7.3SDH网的定时方式7.3.1SDH网元的定时方式1.外时钟同步SDH设备时钟的定时基准由外部定时源提供PDH网中的2048kHz或2048kbit/s同步定时源，优选2048kbit/s；同局中其他SDH网络单元输出的定时信号；同局中BITS输出的时钟。通达学院201527第7章SDH网络同步与定时2.从接收信号中提取定时（1）由STM-N导出的外定时方式SDH网元设备从接收的STM-N信号中提取定时信号，通过外同步接口传送到SSU（同步供给单元），SSU过滤掉抖动和漂移等损伤后，再回传到网元设备，驱动SETG（同步定时发生器）产生定时信号。通达学院201528第7章SDH网络同步与定时从接收信号中提取定时（2）线路定时SDH设备所有输出的STM-N（东向和西向）的发送时钟都将同步于从某一特定的输入STM-N信号中提取的定时信号。通常应用于没有条件采用外定时方式的ADM设备。通达学院201529第7章SDH网络同步与定时从接收信号中提取定时（3）环路定时SDH设备输出的STM-N信号的发送时钟从相应的输入STM-N信号中提取。通常适用于无外同步接口的星型网边沿设备，也可在设备或线路出故障后自环测试时用。通达学院201530第7章SDH网络同步与定时从接收信号中提取定时（4）通过