时钟工作原理.doc

OptiX 2500+ 高级培训手册目 录目录第5章 OptiX 2500+时钟配置15.1 OptiX 2500+的XCS时钟模块15.2 时钟工作模式15.2.1 跟踪工作模式15.2.2 保持工作模式25.2.3 自由振荡工作模式25.3 SSMB和时钟保护倒换的概念25.3.1 SSMB的概念25.3.2 SSMB在2Mbit/s时钟信号中的位置35.3.3 SSMB和S1字节的关系35.3.4 5.3.4 时钟保护倒换的概念45.4 时钟参数的配置45.4.1 命令行配置55.4.2 网管配置75.5 时钟保护倒换的配置和实现125.5.1 时钟保护方案125.5.2 需要配置的参数135.5.3 网管中需要进行的设置135.5.4 时钟保护的实现15附件 OptiX设备时钟保护原理18附录：缩略语35iOptiX 2500+ 高级培训手册第三部分 数据配置第五章 OptiX 2500+ 时钟配置第5章 OptiX 2500+时钟配置SDH网是同步网，网中所有交换节点的时钟频率和相位都必须控制在预先确定的容差范围内，以保证网中各交换节点的全部数字流实现正确有效的交换。否则将引起指针的频繁调整，导致支路性能劣化。系统中时钟模块的主要功能就是向系统提供网同步时钟，从而实现整个网的同步。5.1 OptiX 2500+的XCS时钟模块OptiX 2500+设备中没有单独的时钟板，其时钟模块集成在XCS板上。XCS时钟部分采用的晶振和芯片与OptiX 155/622设备上的SS13STG基本相同，位于XCS板的大板上，时钟部分和交叉部分的软件采用一起编译的方式，可以进行在线加载。XCS时钟模块可完成基本的时钟跟踪、同步和时钟输出功能，支持两路2Mbit/s或2MHz外时钟信号的输入和输出，支持对S1字节的处理以实现时钟保护倒换。对于外时钟接口，只支持75欧姆的输入输出阻抗；如果用户端时钟提供设备的接口阻抗为120欧姆，需要在OptiX 2500+子架的外时钟接口上外接一个75欧姆/120欧姆的阻抗变换器。外时钟信号的模式是2Mbit/s还是2MHz，通过软件设置。XCS时钟模块的出厂缺省设置为2Mbit/s的75 欧姆输出/输入。5.2 时钟工作模式时钟模块在正常工作的时候，具有三种工作模式：跟踪、保持和自由振荡。5.2.1 跟踪工作模式当时钟源检测模块检测到跟踪的时钟基准源可用时，时钟模块即进入跟踪工作模式，通过锁相环使本板输出时钟锁定所跟踪的时钟基准源，最后本板输出的时钟与基准源的时钟同步。当时钟进入锁定状态后，时钟板以一定的频率将此时鉴相电路输出数据实时保存到DSP的存储器中，以备所跟踪的基准时钟源丢失时使用。DSP存储器长24小时，采取循环存储的方法，超过24小时的控制数据将覆盖旧的数据。5.2.2 保持工作模式当可跟踪的全部时钟基准源都丢失的情况下，时钟模块进入保持工作模式。此时，时钟板利用在跟踪模式下所保存在DSP寄存器中的相位比较数据反向读取输出，用来维持对本板时钟的控制，使本板输出时钟仍然满足系统运行的要求。保持记忆功能最大的优点是当网元基准时钟源发生短时间丢失时，将不会对系统时钟产生大的影响，避免同步光传输系统产生较大的指针调整，从而保证了系统工作状态的连续性。比如时钟源级别的配置为sl5p1 & sl6p1 & sets，只有当sl5p1 和sl6p1都失效后，XCS才转入保持模式（未启动时钟保护倒换）。当时钟源切换时，不清除保持寄存器的数据，而是接着以每7秒1次的频率将新的鉴相电路输出数据保存到DSP寄存器中，即采用绕接方式。5.2.3 自由振荡工作模式当所跟踪的时钟基准源丢失时间超过24小时或跟踪模式下储存的保持数据已被取空，则时钟模块由保持工作模式进入到自由振荡工作模式。此时，时钟模块的输出时钟精度将直接取决于38M晶振输出，完全符合4.6ppm的指标。5.3 SSMB和时钟保护倒换的概念5.3.1 SSMB的概念SSMSynchronous Status Message，即同步状态消息，是同步网中用来表示时钟质量等级的一组编码。 目前ITU-T建议规定用四个bit来进行编码，这四bit即为同步状态消息字节（SSMB）。在SDH传输网中，SSMB是通过SDH段开销中的S1字节（STM-N 帧中第一个STM-1帧的第一个S1字节）的低四位 b5b8来传送的；而在BITS设备中，SSMB是通过2Mbit/s 时钟信号的第一时隙（TS0）的某个bit来传送的。表5-1是ITU-T 已定义的同步状态信息（SSM）编码，表示16 种同步源质量等级信息。SSMB=2对应的时钟质量等级最高，SSMBf 对应的时钟质量等级最低。表5-1 同步状态信息编码S1(b5-b8)SSMBSDH同步质量等级描述00000x00同步质量不可知（现存同步网）00010x01保留00100x02G.811时钟信号（PRC，一般为铯钟）00110x03保留01000x04G.812 转接局时钟信号（SSU-A，一般为铷钟）01010x05保留01100x06保留01110x07保留10000x08G.812本地局时钟信号（SSU-B，一般为铷钟或晶体钟）10010x09保留10100x0a保留10110x0b同步设备定时源（SETS）信号 （SEC，一般为晶体钟）11000x0c保留11010x0d保留11100x0e保留11110x0f不应用作同步5.3.2 SSMB在2Mbit/s时钟信号中的位置如我们所知，BITS外时钟为2M bit/s时，其结构和PCM 2M基群的结构是一样的，每一帧分为32个时隙（TS0TS31）。只不过，BITS 时钟信号中此32个时隙大部分是没有意义的，只有第一个时隙（TS0）的部分比特用来传输同步状态信息字节（SSMB）。BITS的2M bit/s时钟信号也分为偶帧和奇帧，奇帧的TS0用来传CRC码和帧同步信息，这与PCM 2M中的TS0作用是一样的；偶帧的TS0的部分比特就用来传SSMB。在“s1slot”参数的配置中，可以配成sa4、sa5、sa6、sa7、sa8，其含义就是指四个bit的SSMB在BITS时钟信号偶帧TS0中的位置。以s1slot=sa4为例，这就是指每一个偶帧的TS0的八个bit中第四个bit用来传送SSMB。但SSMB需要有四个bit 组成，如何实现？就采用连续四个偶帧的TS0的第四个bit，组成四个bit的SSMB。这就是s1slot=sa4的含义，其实质是指明SSMB在BITS时钟信号中的位置。如果s1slot=sa5，同样，SSMB 是在连续四个偶帧的TS0的第五个bit传送的。同样sa6,sa7,sa8 。5.3.3 SSMB和S1字节的关系需要说明的是，SSMB和S1字节的概念是有不同的：SSMB是一组消息编码，用来表明时钟质量等级；而S1字节是SDH段开销中的一个字节，S1字节的低四位即为SSMB。5.3.4 5.3.4 时钟保护倒换的概念在SDH网中，各个网元通过一定的时钟同步路径一级一级地跟踪到同一个时钟基准源，从而实现整个网的同步。通常，一个网元获得时钟基准源的路径并非只有一条。也就是说，一个网元同时可能有多个时钟基准源可用。 这些时钟基准源可能来自于同一个主时钟源，也可能来自于不同质量的时钟基准源（比如一主一备BITS）。在同步网中，保持各个网元的时钟尽量同步是极其重要的。为避免由于一条时钟同步路径的中断，导致整个同步网的失步，有必要考虑同步时钟的自动保护倒换问题。也就是说，当一个网元所跟踪的某路同步时钟源发生丢失的时候，要求它能自动地倒换到另一路时钟源上。这一路时钟源，可能与网元先前跟踪的时钟源都是源于同一个时钟基准源，也可能是另一个质量稍差的时钟基准源。这就是时钟的自动保护倒换。时钟保护倒换示意图如下图5-1所示：图5-2 时钟保护倒换示意图ITU-T定义的SSMB和S1字节，正是用来传递时钟源的质量信息的。利用这一信息，遵循一定的倒换协议，就可实现同步网中同步时钟的自动保护倒换功能。5.4 时钟参数的配置对于一般的应用场合既无外时钟的输入输出，又不要求使用S1字节进行时钟保护倒换，则时钟板的配置比较简单，仅需配置时钟源级别。当时钟基准源为外接BITS时钟并要求时钟保护倒换功能时，配置相对复杂。此时除了需要配置时钟源级别外，还需要配置外接BITS的类型、BITS信号中SSMB位置（S1参数）等。5.4.1 命令行配置OptiX 2500+命令行配置时钟参数的主要命令为“:cfg-set-stgpara;”，其所有参数的详细说明参见4.05命令行列表，以下对该命令的常用参数进行深入说明。l 时钟源级别（syncclass）对于一般的应用场合既无外时钟的输入输出，又不要求使用S1字节进行时钟保护倒换，则只需要配置这一个参数。此参数的形式为“syncclass=para1¶2¶3.”，最多可以设99个源，不能重复，优先级由高到低，取值为每个IU板位最多4个共48线路源，以及两个外部源和一个内部源。线路源表示为“slipj”，表示第个i个IU板位的第j个光口对应的线路源。对于支路提供的时钟源为转义的光口号，PD1、PQ1、PM1：提供两路源，光口号为1或2；PL3：只提供一路源，光口号为1。ex18k表示外部源1，ex28k表示外部源2，sets表示内部源。此参数“syncclass”的缺省值为sets，设备缺省使用优先级最高的源作为当前时钟源。配置级别时，内部时钟源必选，并且其级别应为最低。举例：:cfg-set-stgpara:syncclass=sl5p1&sl6p1&sets;当前时钟源应该从单板查询，参见stg-get-synsource命令。l 外部时钟源输入模式选择（insynmode）表示输入时钟为2Mbit/s还是2MHz。参数值为大小为2的数组，对应两路外时钟输入，取值为byte和hz。举例：:cfg-set-stgpara:insynmode=byte&byte;l 外部时钟源输出模式选择（outsynmode）表示输出时钟为2Mbit/s还是2MHz。参数值为大小为2的数组，对应两路外时钟输出，取值为byte和hz。举例：:cfg-set-stgpara:outsynmode=byte&byte;l 2MPLL的锁相源选择（2mpll）即子架上时钟输出端子输出的2M时钟的锁相源选择，取值为时钟源（参数取值同时钟源级别解释），不能配置为外部时钟源。当需要时钟板提供外时钟输出时，需要配置此项。也就是说，时钟板外时钟输出的时钟源可通过软件设定，该锁相源与本板锁定的同步源没有直接的关系。为了保证输出时钟和本站时钟同步，一般配置此项为内置时钟源。举例：:cfg-set-stgpara:syncclass=sl5p1&sl6p1&sets:2mpll=sets;l 指定S1字节接收时隙（s1slot）此参数在外时钟接入点设置， 用以指示SSMB在2Mbit/s外时钟信号中的位置，以便时钟模块能从这一时隙位置正确地接收SSMB。 参数值为大小为2的数组，分别对应外部源1和外部源2的时隙数；取值为sa4、sa5、sa6、sa7或sa8。举例：:cfg-set-stgpara:s1slot=sa4&sa4;l 人工配置SSMB（s1class）目前对于2Mbit/s和2MHz外时钟输入信号，以及支路时钟信号，可以通过此参数人工设置其SSMB的值。参数取值为“时钟源&质量”； 时钟源取值同“syncclass”参数；质量取值为0x00、0x02、0x04、0x08、0x0b、0x0f或0xff；其中0x00和0xff表示取消配置。举例：:cfg-set-stgpara:s1class=ex18k&4;如果原来外时钟信号“ex18k”中无SSMB，或携带的SSMB为“0f”；则此命令设置后，可以理解为人工设置的SSMB覆盖了原来的值，其结果就等同于外时钟信号“ex18k”中携带的SSMB为“4”，其示意图如下图5-2所示：图5-3 人工设置SSMB示意图实际配置结果应该从单板查询，参见stg-get-cfgs1命令。l S1字节模式下配置时钟源ID（clkid）在要实现时钟保护倒换时，需要在外时钟接入点设置此参数。参数取值为“时钟子网号&时钟源&ID&时钟源&ID&时钟源&ID”，以时钟源为0xff表示结束。 时钟子网号保留给网管使用，可根据实际需要取值。ID取值0x000x0f，其中0x00表示取消。时钟源直接使用数字编码，计算公式为(i-1)*8+(j-1)，其中i为IU槽位号，j为光口号(PDH为转义的光口号)；外部时钟源1、2对应的时钟源取值为96和97；内置时钟源的取值为98。举例：:cfg-set-stgpara:clkid=1&96&1&97&2;实际的时钟源ID应该从单板查询，参见stg-get-id命令。l 是否启停S1字节协议（s1mode）一个参数，0=表示禁止；1=表示启动。举例：:cfg-set-stgpara:s1mode=1;以上仅仅对“cfg-set-stgpara”命令的常用参数进行了说明。如果需要知道设置的结果，以及查询其他的时钟参数，还有很多命令可以使用，参见4.05命令行列表。5.4.2 网管配置在网管中选中相应网元，然后选择配置/时钟板，即可进行网元的各项时钟配置。 下面以NES4.3.1为例，简单介绍各个选项卡的设置项，详细介绍参见相应NES和RMS网管的操作手册。1. “时钟源优先级表”选项卡对于一般的应用，在选项卡“时钟源优先级表”中设置即可，相当于命令行中设置“syncclass”参数，如图5-3所示：图5-4 简单应用下的时钟配置该菜单中的“外部源阈值”选项相当于命令行中的“synbolt”参数，一般不用设置。如果选中“外部时钟源1”，再单击右边的按钮，能设置“外部时钟源模式”和“同步状态字节”，相当于命令行中的“insynmode”和“s1slot”参数，如图5-4所示。图5-5 外部时钟源参数设置2. 同步状态”选项卡如图5-5所示，这个选项卡不是用来设置的，而是用来查看系统时钟的工作状态的。在故障处理过程中，如果需要查看时钟方面的状态，这个选项卡是必查内容。图5-6 “同步状态”选项卡最下面一行的“同步源”显示的是网元当前跟踪的是哪一个时钟源，而不一定是优先级表中的最高优先级时钟源。比如时钟源优先级表参数配置为“syncclass=sl5p1&sl6p1&sets”，现在时钟源“sl5p1”失效，则“同步源”一栏显示的信息应该是“6-S16-1”，即对应的是“sl6p1”时钟源。“同步源跟踪模式”显示当前时钟工作在“跟踪”，还是“保持”，还是“自由振荡”模式。“S1字节同步质量信息”和“S1字节时钟同步源”栏目，只有在启用时钟保护功能之后才会显示信息。“S1字节时钟同步源”一般和“同步源”相同，“S1字节同步质量信息”即为该时钟源所携带的SSMB对应的信息。如果在图5-3所示的菜单中选中“显示高级配置项”，则菜单中会显示很多选项卡，如图5-6所示：图5-7 时钟配置的高级配置项3. “2M锁相源”选项卡如图5-6所示，此选项卡中设置的都是决定OptiX网元时钟输出方式的选项，只有在网元输出时钟时需要设置。“网元同步时钟输出（2M锁相源）”设置项，同命令行的“2mpll”参数，一般选择为“内部时钟源”；“2M输出同步源失效后的外部时钟输出方式”同命令行的“synlos”参数；“输出阻抗”同命令行的“stge1eq”参数；“输出模式”同命令行的“outsynmode”参数。4. “时钟源恢复参数”选项卡如图5-7所示，“高优先级时钟源恢复方式”同命令行的“backsyn”参数；“时钟源等待恢复时间”同命令行的“synrec”参数。一般选择“高优先级时钟源自动恢复”，等待恢复时间一般使用缺省值。图5-8 “时钟源恢复参数”选项卡5. “SSM输出控制”选项卡如图5-8所示，可以设置是否禁止线路端口输出SSM信息，同命令行“inhibssm”参数。一般都设置为“允许”。图5-9 “SSM输出控制”选项卡6. “时钟源质量”选项卡图5-10 “时钟源质量”选项卡如图5-9所示，选中某一时钟源，再按按钮，就可以人工设置此时钟源的质量等级（SSMB），同命令行的“s1class”参数。一般应用下，我们都不人工设置SSMB，而是采用“自动提取”。如果要查询各时钟源的质量等级信息（SSMB），按按钮查询。7. “时钟源失效条件”选项卡如图5-10所示，可以选择线路和支路“发生AIS告警”、“出现误码越限”作为时钟源失效的判断条件，可以复选。图5-11 “时钟源失效条件”选项卡5.5 时钟保护倒换的配置和实现5.5.1 时钟保护方案以下图5-11所示的系统时钟图为例，6个网元通过5、6板位的S16板组成一个STM-16环，NE1为主用外时钟接入点；NE4为备用外时钟接入点。主备用时钟的模式为2Mbit/s，其SSMB所在位置为sa4，主用BITS时钟的SSMB为4，备用BITS时钟的SSMB为8。全网所要求达到的时钟保护方案为：l 正常状态下，NE1跟踪主用BITS，NE2、NE3、NE4站点西向跟踪，NE5、NE6站点东向跟踪，最终全网的时钟基准源统一为主用BITS；l 当发生断纤时，受影响站点的时钟源能自动倒换，最终全网的时钟基准源仍然统一于主用BITS；l 当主用BITS失效后，全网的时钟基准源最后能统一于备用BITS。图5-12 时钟保护倒换示例5.5.2 需要配置的参数各网元 需要配置的时钟参数如下所示：NE1：syncclass=ex18k&sl5p1&sl6p1&sets:insynmode=byte&byte:s1slot=sa4&sa4;NE2：Syncclass=sl5p1&sl6p1&sets;NE3：syncclass=sl5p1&sl6p1&sets;NE4：syncclass=sl5p1&sl6p1&ex18k&sets:insynmode=byte&byte:s1slot=sa4&sa4;NE5：syncclass=sl6p1&sl5p1&sets;NE6：Syncclass=sl6p1&sl5p1&sets;对于外时钟接入点NE1和NE4，还需要配置时钟ID。通过命令行可以配置，但是一般使用网管的功能更方便，而且不需要理会时钟ID分配的原则，参见下面网管设置项。5.5.3 网管中需要进行的设置以上通过命令行设置了各网元的时钟参数后，还不能实现时钟保护倒换功能，还需要在网管中设置“时钟保护子网”的参数，并启动保护。1. 1. 创建“时钟保护子网”进入网管菜单维护/时钟功能设置/时钟保护，如下图5-12所示：图5-13 NES网管中的时钟保护设置按按钮创建“时钟子网1”，然后按将NE1NE6加入此子网，如图所示。最后点击。2. 分配时钟源ID仍然在图5-12所示的菜单中，选中“时钟源”选项卡，然后选中其中所有的网元所有的时钟源，再选中按钮，系统将自动分配时钟源ID，如图5-13所示。再点击。图5-14 分配时钟源ID注意，在这里另外有一个的按钮。“指定ID”指人工设定ID，和命令行设置时钟源ID的效果相同，一般不采用；我们一般采用“分配ID”，即由网管自动，结果NE1的“外部时钟源1”自动分配了一个ID为“1”，NE4的“外部时钟源1”自动分配了一个ID为“2”。3. 启动时钟保护最后，仍然在此图5-12所示的菜单中，选择，并点击，这样就启动了时钟保护，如图5-14所示。图5-15 启动时钟保护至此，时钟保护的各项设置完毕，包括了命令行设置和网管设置，当然命令行设置可以由网管操作取代。注意：如果要更改网元的时钟设置，要求在此菜单中按下按钮，即停止时钟保护后，再更改相关的时钟配置参数。5.5.4 时钟保护的实现1. QL_enable模式和QL_disable模式QL，即“Quality Level”，质量等级。QL_enable模式为质量等级使能模式，或者称为SSM模式、S1模式；在此模式下，网元检测SSMB，并以此作为选择当前同步源的依据。启动了时钟保护后（比如在网管中设置“允许保护”），网元即工作在该模式下。QL_disable模式为质量等级不激活模式。在此模式下，网元不检测外时钟和线路、支路信号中的SSMB，仅依据时钟源优先级表来选择当前同步源。2. OptiX 2500+中时钟保护的实现从外时钟接口接收的SSMB直接发送到XCS板的时钟模块，线路板接收的S1字节也通过485总线，直接上报到XCS板；所以在OptiX 2500+设备中，时钟保护倒换不需要主机的参与。如果XCS板从以上源接收到的SSMB发生了变化，则在XCS板内通过软件协议的分析，系统重新确定该跟踪哪一个时钟源，从而实现了时钟同步源的倒换。该跟踪哪一个时钟源呢？在QL_enable模式下，时钟同步源的选择原则，可以简单概括为以下两点：(1) 配置了时钟源优先级后，网元首先从所有可用的时钟源中，选择质量级别（SSM）最高的时钟源作为同步源；(2) 当存在相同质量级别的多个时钟源时，网元选择配置优先级最高的时钟源作为同步源 。3. 断纤状态下的时钟跟踪如图5-11所示的配置和时钟跟踪方案下，当某处断纤、时钟发生保护倒换后，全网的时钟跟踪如下图5-15所示（假设NE2和NE3之间断纤）：图5-16 NE2和NE3之间断纤后的全网时钟跟踪4. 主用BITS失效后的时钟跟踪如图5-11所示的配置和时钟跟踪方案下，当主用BITS失效、时钟发生保护倒换后，全网的时钟跟踪如下图5-16所示：图5-17 主用BITS失效后的全网时钟跟踪18OptiX 2500+ 高级培训手册第三部分 数据配置第五章 OptiX 2500+ 时钟配置附件 OptiX设备时钟保护原理一、时钟保护的基本概念1.1 时钟保护的定义在SDH网中，各个网元通过一定的时钟同步路径一级一级地跟踪到同一个时钟基准源，从而实现整个网的同步；如图1-1所示，所有网元的时钟同步于一个基准源主用BITS。 通常，一个网元获得时钟基准源的路径并非只有一条，比如下图1-1中所示，NE4既可以跟踪西向时钟，也可以跟踪东向时钟，这两个时钟源都来源于同一个基准。SDH网时钟同步在同步网中，保持各个网元的时钟尽量同步是极其重要的。为避免由于一条时钟同步路径的中断，导致整个同步网的失步，有必要考虑同步时钟的自动保护倒换问题。也就是说，当一个网元所跟踪的某路同步时钟源发生丢失的时候，要求它能自动地倒换到另一路时钟源上。这一路时钟源，可能与网元先前跟踪的时钟源都是源于同一个时钟基准源，也可能是另一个质量稍差的时钟基准源（比如另外一个备用BITS）。这就是时钟的自动保护倒换。 时钟保护倒换示意图如下图1-2所示：时钟保护倒换示意图1.2 时钟保护倒换实现的条件那么何时才能实现时钟保护倒换呢？先看一个没有时钟保护的例子，如图1-3所示，假设各网元OptiX 155/622的主机为4.01.16.01。无时钟保护下的SDH网同步各网元的时钟配置如下：NE1:cfg-set-stgpara:syncclass= intr;NE2NE6:cfg-set-stgpara:syncclass= w1s8k&intr;这种配置就是我们在很多低级别SDH网络中（比如C4以下）所用到的时钟配置，非常简洁，配置也不容易出错。在该图所示的SDH网中，正常状态下，虽然各网元的时钟都同步于同一个时钟基准源NE1的内部时钟源“intr”，但是全网没有实现时钟保护。因为假设当NE3和NE4之间的光纤断掉后，NE4依据时钟配置将转为自由振荡。这时，全网的业务虽然由于通道保护功能可以实现保护，但是全网已经有了两个时钟基准源：NE1的“intr”（NE1、NE2、NE3同步于此），和NE4的“intr”（NE4、NE5、NE6同步于此）。这样业务虽然可以保持畅通，但是由于全网时钟不同步于同一个基准源，所以指针调整是必然的了，大家在实验中可以注意观察几十分钟。那么何时才能实现时钟保护呢？条件就是：l 所有网元要激活S1字节（或者SSM）的检测，并启动时钟保护协议。在4.01.15.52及以后的主机版本中，主机软件启动时钟保护协议与时钟板进入SSM模式（即检测SSM）结合在一起：当主机侧启动时钟保护协议时，自动下发命令给时钟板，使其也进入SSM模式；主机禁止时钟保护协议的同时下发命令给时钟板退出SSM模式。所以，在网管中“允许”时钟保护，就同时完成了协议启动和S1字节激活。l 合理的时钟配置包括合理的时钟源优先级配置、时钟ID配置，以及时钟子网划分等，将在后面讲述。在进行时钟子网的划分中，目前并没有特别的限制和规则，通常将需要跟踪同一个时钟源的所有网元划分到同一个子网中；但在进行设计时，要遵循“时钟跟踪链不宜太长”的原则，以免时钟精度劣化。需要注意的是，基于SSM时钟保护的网元必须划分到时钟保护子网中，否则没有被划分到时钟保护子网中的网元SSM不会被启动，会引起时钟跟踪倒换不正确。二、时钟保护的协议和物理实现2.1 时钟保护倒换协议在OptiX同步传输系统中，同步时钟的自动保护倒换遵循以下三点协议：(1) 配置了时钟源优先级后，网元首先从所有可用的时钟源中，选择质量级别（SSM）最高的时钟源作为同步源，并将此同步源的质量信息（即S1字节）传递给下游网元；(2) 当存在相同质量级别的多个时钟源时，网元选择配置优先级最高的时钟源作为同步源，并将此同步源的质量信息（即S1字节）传递给下游网元；(3) 若网元B当前跟踪的时钟同步源是网元A的时钟，则网元B的时钟对于网元A来说为不可用同步源。关于第三点，实现过程是这样的：比如网元B跟踪网元A的时钟，网元A传送S1字节（假如为02，G.811时钟）给网元B，则网元B由于跟踪A的时钟，就回送一个S1字节给网元A，内容为0f ，即为“不应用作同步”。2.2 时钟保护中，网管和各单板完成的功能时钟保护倒换，和复用段保护倒换类似，也需要启动协议，也需要时钟板、光板甚至SCC板的参与；而和复用段保护倒换不同的是，时钟保护倒换需要时钟板的参与，而不是交叉板了。在时钟保护倒换中，网管及各单板完成的功能如下：1. 155/622系统l 光板。负责S1字节的插入和提取。从主控板送来的S1字节在光板插入段开销；而从光板段开销中提取的S1字节则送到主控板进行处理。l 时钟板。完成时钟提取、外时钟SSM提取、跟踪源倒换动作等功能。l 主控板。在OptiX 155/622系统中，时钟保护协议的处理，在SCC板进行。SCC板接收到光板和STG板送来的SSM后，依据协议判决STG该跟踪那一路时钟源，然后下发命令给STG板进行动作，同时把当前时钟源的SSM发送给其他所有光板。l 网管。提供时钟保护子网的划分，倒换协议的使能和禁止等各项功能设置。2. 2500+、10G系统OptiX 2500+ 和10G系统和155/622系统在时钟保护的实现上有一个区别，就是OptiX 2500+ 和10G系统的保护协议部分也做在时钟交叉板XCS上，所以协议的处理和时钟的倒换都由XCS完成，不需要SCC板的参与。其他和OptiX 155/622一样。2.3 OptiX软硬件要求1. 主机软件版本要求对于OptiX 155/622/2500系统，至少采用4.01.15.52 以上版本实现时钟保护倒换，建议采用4.01.16.01以上版本。OptiX 2500+ 的4.02.05.02以上主机版本支持时钟保护。OptiX 10G系统的正式归档主机均支持时钟保护。2. 时钟板的要求对于OptiX 155/622/2500系统，在外时钟接入点要求采用SS13STG的1.51 以上版本；其余站点可以采用SS13STG的1.51 以上版本；也可以采用SS11STG的5.32 以上版本。OptiX 2500+ 和10G系统的XCS板（交叉时钟板）的正式归档单板软件均支持时钟保护。3. 光板版本要求SS32ASP板要求采用3.19以上版本。SL1板采用SS14/15/16SL1的7.15 以上版本。SL4板采用SS24/25/26SL4的7.21以上版本。这些光板都支持S1字节的多帧过滤功能，S1字节输出比较稳定。4. 网管版本的要求采用NES4.3.1.8 、RMS4.6.0.6 以上版本。三、时钟互锁以及用时钟ID防止互锁3.1 时钟互锁的产生如图1-4所示，假如某组网中，NE1跟踪BITS时钟，配置为“ex18k&w1s8k&e1s8k&intr”；其他网元西向跟踪，最终同步于BITS时钟；全网启动了时钟保护倒换。时钟互锁如何避免这一情况发生呢？ 假设外时钟SSMB=4（SSU-A级别），则NE1下插给NE2的S1字节也为4，牋牋牋，这样经过环上站点一圈传递后，NE1西向接收的S1字节仍然为4，如图所示。不过在正常情况下，NE1跟踪BITS时钟，不会引起时钟互锁。但是当BITS时钟断掉后，NE1依据时钟保护倒换协议，选择跟踪西向时钟“w1s8k”（此时钟源SSM4，且在外时钟失效后时钟源级别最高，所以NE1选择西向时钟），这时就导致了时钟互锁3.2 使用时钟ID防止时钟互锁S1字节ITU-T只规定了低四位，我司将高四位定位为时钟ID，用来防止时钟互跟，如图1-5所示。时钟ID的定义时钟ID通过SDH开销S1字节的高四位传送，同一子网中可以存在15个不同的有效ID，ID为0时表示时钟源ID无效，网元不选择ID为零的时钟源作为当前时钟源，网元也不选择从ID与本站配置ID相同的时钟源作为当前时钟源。时钟ID算法能在环形网、链形网中很好地防止时钟互锁，在如相交环、相切环等复杂网络，通过配置限制也能防止时钟互锁。这样，图1-4中的时钟互锁就能避免了。假如在NE1设置了外部时钟源“ex18k”的ID为1，则NE1下插给NE2的S1字节就为“14”。经过环上站点一圈的传递后，NE1西向接收的S1字节也为“14”（ID1，为NE1的时钟ID）。则当BITS时钟失效后，NE1判断出西向时钟源的ID为自身的ID，不能跟踪此西向时钟源。这就是通过时钟ID防止时钟环的简单原理。3.3 时钟ID的设置很明显，由于时钟ID采用的是S1字节的高4位定义，取值范围为015，网元多时如何够用呢？需要说明的是，并非时钟保护子网中所有网元都要设置ID，只在关键点，如外时钟接入点，环间相连点等需要设置，这样ID取015是够用的，如图1-6所示。图5-18 时钟ID的设置3.4 实现时钟ID的版本要求主机4.01.16.01以上；时钟板SS13STG的1.51版本以上。四、时钟保护配置和倒换过程以下的时钟配置和倒换过程以OptiX 155/622设备为例，主机为4.01.16.01，STG软件版本为1.51。其他设备的时钟保护倒换过程一样。4.1 时钟跟踪图和跟踪方案组网和时钟跟踪图如下图1-7所示，6个网元组成一个环，NE1为主用2Mbit/s外时钟接入点，外时钟SSMB=4；NE4为备用2Mbit/s外时钟接入点，外时钟SSMB=8。全网时钟跟踪方案为：l 正常状态下，NE1跟踪主用BITS，NE2、NE3、NE4站点西向跟踪，NE5、NE6站点东向跟踪，最终全网的时钟统一于一个基准源（主用BITS）；l 当发生断纤时，受影响站点的时钟源能自动倒换，最终全网的时钟仍然统一于主用BITS基准源；l 当主用BITS失效后，全网的时钟仍然能统一于唯一的基准源备用BITS。正常情况下的全网时钟跟踪4.2 时钟保护配置1. 各网元时钟参数配置按照以上全网时钟方案，各站的时钟配置如下：NE1：:cfg-set-stgpara:syncclass=ex18k&w1s8k&e1s8k&intr : outsynmode=byte&byte : s1=sa4&sa4;:cfg-set-ssmdata:id=0&ex18k&1&intr&3;NE2、NE3：:cfg-set-stgpara:syncclass=w1s8k&e1s8k&intr;NE4：:cfg-set-stgpara:syncclass=w1s8k&e1s8k&ex18k&intr : outsynmode=byte&byte : s1=sa4&sa4;:cfg-set-ssmdata:id=0&ex18k&2&intr&4;NE5、NE6：:cfg-set-stgpara:syncclass=e1s8k&w1s8k&intr;以上命令行配置当然也可以通过网管相应菜单完成，效果是一样的。要实现2500+的时钟保护，除命令行配置外，还需要在网管维护/ 时钟保护菜单下：创建“时钟保护子网”，将NE1NE6加入时钟保护子网；分配时钟源ID启动时钟保护在时钟保护协议启动后，网元只依靠接收到的S1字节信息来判断时钟的质量。4.3 正常状态下的时钟跟踪当主备用BITS都正常，环上光纤也正常时，时钟跟踪如上图1-7。NE1在接收到BITS外时钟的SSM为“04”后，将向东西向发送带ID的S1字节为“14”。NE2对时钟源质量和优先级进行比较，选择西向时钟源（跟踪NE1）；同时依据时钟保护倒换协议第三条，NE2向西向（NE1）回送S1字节为“0f ”，通知NE1从NE2来的时钟信号不可用于同步。并且，NE2向NE3方向下插S1字节“14”。同理，NE3、NE4选择西向时钟作为当前时钟源，NE6、NE5 选择东向时钟作为当前时钟源，下插和回传相应的同步质量信息。对于NE4，基于质量和优先级的比较，NE4也采用西向作为同步源。最终全网达到图1-7所示的稳定状态。由于全网同步于主用BITS，所以图中光纤上，沿时钟跟踪方向传递的S1字节都为“14”；其中ID1为NE1的外时钟ID，4为SSMB。如图1-7所示，实线箭头表示时钟跟踪方向，“14”表示S1字节；虚线箭头表示回传的S1字节“0f”。注意图中的放大“14”，表示这两个S1字节虽然都由NE4、NE5下插了，但对端网元都没有使用。注意：NE4站点的西向时钟源（基准源为主用BITS），由于经过了环上较多站点的传递，其实际时钟质量可能比东向时钟源的质量低。但是在基于S1字节的倒换方案中，网元只依据接收到的S1字节信息来判断时钟的质量。结果东西向的S1字节相同，此时NE4再依据优先级表来选取同步源，最终还是选取西向。 4.4 环上断纤后的倒换过程NE2、NE3之间断纤后的时钟倒换如图1-9所示，NE2和NE3之间光纤折断。在断纤发生瞬间：l NE1、NE2、NE6和NE5不受影响，保持原来状态；l NE3各时钟源的SSM信息瞬间变为“不可用/ 0f / 0b”，依据协议遂进入自振模式（中间暂态），同时下插S1字节“0b”；l NE4各时钟源的SSM信息变为“0b / 14 / 28 / 4b”，依据协议遂倒换到跟踪东向，同时向NE5回传“0f ”，向NE3下插“14”；l 当NE4的时钟源发生倒换后，NE3东向接收到的NE4发来的S1字节也发生了变化：从原来NE4回传的“0f”变为NE4下插的“14”，这样NE3的同步源选择就需要重新判决。NE3的三个同步源质量等级变为“不可用/ 14 / 0b”，遂再次发生倒换而跟踪东向，向NE2回传“0f ”。至此，时钟跟踪达到稳定状态，如图1-9所示。由上面的分析可知，从断纤到稳定状态，时钟倒换不是一次完成的，而是有多次的倒换过程。4.5 当主用BITS时钟失效后这时要分析时钟倒换过程，需要考虑一个因素，就是S1字节在环上传送的时延问题。时延包括由网元造成的时延和光纤造成的时延。分以下两种情况分析：1. NE5进行倒换判决时，NE3的S1字节“3b”尚未到达NE4NE5进行倒换判决时，NE3的S1字节“3b”尚未到达NE4如图1-10所示，主用BITS失效后：l NE1各时钟源的SSM信息为“不可用/ 0f / 0f / 3b”，遂进入自振模式，下插S1字节“3b”；l 这时NE2检测到的S1字节变为“3b / 0f / 0b”，通过判决，由于西向的质量等级最高而且优先级也最高，所以仍然跟踪西向。l 同理NE3、NE6跟踪也方向不变，只是接收和下插的S1字节变为“3b”；l 然后，当NE5进行时钟倒换判决时，由于NE3的S1字节“3b”还没有到达NE4，所以在NE4NE5方向的光纤上S1字节仍然是“14”，这个“14”就是暂时残存在环上的。NE5此时对应配置“e / w / i”接收到的S1字节分别为“3b / 14 / 0b”，遂跟踪西向，并向东向下插“14”。l 接着，NE6检测到西向S1字节变为了“14”，于是也倒换到跟踪西向，向NE1方向下插“14”。l 这时NE1各个时钟源的S1字节为“不可用/ 14 / 0f / 3b”。虽然西向接收的S1字节为“14”，代表的质量等级较高，但是此S1字节中的时钟ID是NE1本身的ID“1”，所以NE1不能跟踪此西向时钟源，于是仍然自振，下插的S1字节仍然是“3b”。如图1-11所示。图5-19 中间暂态：NE5和NE6发生倒换可能就在NE5或NE6发生时钟源倒换的同时，NE3下插的S1字节“3b”可能就到达了NE4。NE4判决“3b / 0f / 28 / 4b”，倒换到跟踪备用BITS，向东西向光路都下插S1字节为“28”；l 随后，NE3、NE2发生倒换，跟踪东向并向西向下插“28”；NE5、NE6也再次判决，仍然跟踪西向，但接收和下插的S1字节不再是环上残存的“14”，而是改为了“28”。最后，NE1也倒换，跟踪西向，全环达到稳定状态，如图1-12所示。图5-20 稳定状态2. NE5进行倒换判决前，NE3的S1字节“3b”已到达NE4NE2、NE3、NE6的中间倒换过程同上。S1字节“3b”到达NE2、NE3、NE6特别是NE4时，依据此假设条件，NE5下插给NE4的S1字节仍然为“14”，如图1-13所示。图1-13 NE5进行倒换判决前，NE3的S1字节“3b”已到达NE4l NE4首先判决“3b / 14 / 28 / 4b”，倒换到跟踪东向，下插“14”，回传“0f”；l NE3、NE2发生倒换，并向西向下插“14”。NE1虽然东向接收到的S1字节为“14”，但时钟ID为其自身ID，不能跟踪该时钟源，仍然自振，如图1-14所示。图1-14 中间暂态：NE3、NE2发生倒换l 随后，NE6的“3b”可能已经到达NE5，NE5判决“3b / 0f / 0b”，仍然跟踪东向，下插“3b”。NE4再次判决“0f / 3b / 28 / 4b”，倒换到跟踪备用BITS，向东西向下插“28”。l 随后，NE3、NE2仍然跟踪东向，但S1字节改为“28”。NE5、NE6倒换到跟踪西向，下插“28”。NE1判决“不可用/ 28 / 28 / 3b”，倒换到跟踪西向。全环进入稳定状态，同图1-12所示。从以上两种情况的分析可以看出，环上时钟在经过了多次倒换，最后才进入稳定状态，不是一步到位的。但是，只要时钟ID有效，环上就能有效地防止出现“时钟环”，保证最终状态的正确性。那么以上两种情况，到底哪一种会发生呢？现在还不能下定论，因为S1字节在环上传递，即要考虑光纤距离导致的传输时延，也要考虑各个网元进行时钟保护协议处理的时延；特别是后者，由于程序的复杂性导致运行时间很难完全确定。两种因素结合，S1字节在环上传递的时延不能完全确定，所以我们还需要分上述两种情况来分析。但是，最后的结果是一样的，就是全网统一于备用BITS这个基准源。4.6 当主备用BITS时钟都失效后根据倒换协议，各网元将从可用的时钟源中选择级别最高的一个时钟源作为同步源。假设所有BITS 出故障前，网中的各个网元的时钟同步于网元4的时钟。则所有BITS 出故障后，通过分析不难看出，网中各个网元的时钟仍将同步于网元4的时钟，时钟跟踪方向和图1-12一样。只不过此时，整个传输网的同步源时钟质量由原来的G.812本地局时钟降为同步设备定时源（SETS）时钟。但整个网仍同步于同一个基准时钟源。五、外时钟信号不携带SSMB的情况5.1 三种等价情况其实等价于这种情况的，有三种情况，处理方法一样：(1) 2Mbit/s 外时钟信号中SSMB“0f ”的情况；(2) 2Mbit/s 外时钟信号不携带SSMB。对于一些比较早期的BITS设备，可能没有SSM设置和传递功能； 即使BITS 时钟信号精度达到了G.812 转接时钟或G.812本地时钟的精度，但BITS信号中却无SSMB或SSMB为“0f ”，即为“不应用作同步”，从而导致了我司的OptiX 设备和局方BITS设备配合上的问题。 (3) 外时钟为2MHZ信号。5.2 后果对于以上三种情况，对我们设备的时钟影响都是一样的：就是我们时钟板检测到的SSMB都为“0f ”。那么这会产生什么后果呢？要知道，当OptiX设备启动了时钟保护后，各网元是要进行SSMB的检测，以此来判断是否要