北京大学光网络基础-SDH网络基础-SDH网同步20

1、何永琪何永琪北京大学电子学系北京大学电子学系Tel：62756700；Mobilemail：SDH网络基础光网络基础光网络基础SDH网同步220目录n概述概述n数字同步网结构数字同步网结构nSDH网元定时网元定时320网同步问题n数字网同步：属支撑网数字网同步：属支撑网p作用：准确地将由基准时钟产生的同步信息传递给同步网中各同作用：准确地将由基准时钟产生的同步信息传递给同步网中各同步节点，使这些节点能够根据同步信息调节时钟，建立同步关系步节点，使这些节点能够根据同步信息调节时钟，建立同步关系p应用：支撑公用电话交换网、数据交换网、应用：支撑公用电话交换网、数据交换网、

2、SDH网等网络的同步网等网络的同步n网同步要求：网同步要求：p保证网络中所有交换节点的时钟频率与相位误差控制在设计容差保证网络中所有交换节点的时钟频率与相位误差控制在设计容差内，使网络中各交换节点能够正确有效地实现数字流交换与传送内，使网络中各交换节点能够正确有效地实现数字流交换与传送p网失步将导致数字交换机缓冲器产生信息比特的溢出和取空，造网失步将导致数字交换机缓冲器产生信息比特的溢出和取空，造成数字流滑动损伤，使数据出错。成数字流滑动损伤，使数据出错。nSDH网同步要求：网同步要求：p当网络工作在正常模式时，各节点时钟同步于一个基准时钟，节当网络工作在正常模式时，各节点时钟同步于一个基准时

3、钟，节点间时钟只存在相位差而不会出现频率差，只会出现偶然的指针点间时钟只存在相位差而不会出现频率差，只会出现偶然的指针调整事件。调整事件。p当某节点丢失同步基准而进入保持模式或自由运行模式时，节点当某节点丢失同步基准而进入保持模式或自由运行模式时，节点时钟与网络时钟之间出现频率差，导致指针连续调整（时钟与网络时钟之间出现频率差，导致指针连续调整（SDH指针指针调整可减小频率差，但会使输出信号产生抖动和漂移）。调整可减小频率差，但会使输出信号产生抖动和漂移）。420数字网同步方式 同步网提供定时参考信号，是数字通信实现网同步的保障同步网提供定时参考信号，是数字通信实现网同步的保障n主从同步：主时

4、钟向从时钟提供定时信号，从时钟从主时钟提取信号主从同步：主时钟向从时钟提供定时信号，从时钟从主时钟提取信号频率。频率。n互同步：各时钟相互控制实现全网同步。互同步：各时钟相互控制实现全网同步。n准准/伪同步：各时钟具有统一的标称频率和容差，独立运行，互不控制伪同步：各时钟具有统一的标称频率和容差，独立运行，互不控制n混合同步：将全网划分若干同步区，区内采用主从同步，区间采用准混合同步：将全网划分若干同步区，区内采用主从同步，区间采用准同步。同步。市内局市内局市内局市内局端局端局.端局端局市内局市内局市内局市内局端局端局.端局端局伪同步伪同步：各交换局时钟独立各交换局时钟独立主主从从同同步步受控

5、主局受控主局国际上采用伪同步，我国采用主从同步。国际上采用伪同步，我国采用主从同步。逐级下控逐级下控国内局国内局国内局国内局市内汇接局市内汇接局市内汇接局市内汇接局国内局国内局国内局国内局市内汇接局市内汇接局市内汇接局市内汇接局国际局国际局国际局国际局520主从同步方式n主从同步方式使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与其上一级时钟主从同步方式使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与其上一级时钟同步，在网中的最高一级时钟为基准主时钟或基准时钟（同步，在网中的最高一级时钟为基准主时钟或基准时钟（PRC）。）。nITU-T将各级时钟分为将各级时钟分为4类：类：p基准主时钟：精度达基准主时钟：精度达110

6、-11，ITU-T G.811建议规范；建议规范；p转接局从时钟：精度达转接局从时钟：精度达510-9， ITU-T G.812（T）建议规范；）建议规范；p端局从时钟：精度达端局从时钟：精度达110-7，由，由ITU-T G.812（L）建议规范；）建议规范；pSDH网元时钟（网元时钟（SEC）：精度达）：精度达4.610-6， ITU-T G.813建议规范。建议规范。n优势：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较优势：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较低；控制简单；网低；控制简单；网络滑动性能较好。络滑动性能较好。n劣势：一旦基准劣势：一旦基准主时钟发

7、生故障主时钟发生故障会造成全网的问会造成全网的问题；基准主时钟题；基准主时钟应采用多重备份；应采用多重备份；同步分配链路尽同步分配链路尽可能有备用。可能有备用。620互同步方式n互同步方式在网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，互同步方式在网中不设主时钟，由网内各交换节点的时钟相互控制，最后都调整到一个稳定的、统一的系统频率上，从而实现全网的同步最后都调整到一个稳定的、统一的系统频率上，从而实现全网的同步工作。工作。n网频率为各交换节点时钟频率的加权平均值。网频率为各交换节点时钟频率的加权平均值。n优势：网频率的稳定性高；对同步分配链路的失效不甚敏感，适于网优势：网频率的稳定性高；对

8、同步分配链路的失效不甚敏感，适于网孔形结构，对节点时钟要求较低，设备便宜。孔形结构，对节点时钟要求较低，设备便宜。n劣势：网络稳定性差于主从方式，系统稳态频率不确定且易受外界因劣势：网络稳定性差于主从方式，系统稳态频率不确定且易受外界因素影响。素影响。720从时钟工作方式n锁定工作方式：锁定工作方式： 是指在正常业务条件下的工作方式，此时从时钟的是指在正常业务条件下的工作方式，此时从时钟的振荡频率同步于外部输入的基准时钟信号。振荡频率同步于外部输入的基准时钟信号。n保持工作方式：当从时钟丢失所有定时基准后，进入保持工作方式。保持工作方式：当从时钟丢失所有定时基准后，进入保持工作方式。其后从时钟

9、利用定时基准信号丢失前所存储的最后频率信息作为其定其后从时钟利用定时基准信号丢失前所存储的最后频率信息作为其定时基准而工作。时基准而工作。n自由运行方式：当从时钟不仅丢失了所有定时基准信息，而且也失去自由运行方式：当从时钟不仅丢失了所有定时基准信息，而且也失去定时基准记忆或者根本没有保持功能时，从时钟内部振荡器工作于自定时基准记忆或者根本没有保持功能时，从时钟内部振荡器工作于自由工作方式。由工作方式。失效失效恢复恢复设置设置未恢复未恢复正常工作正常工作模式模式保持模式保持模式自由振荡自由振荡模式模式缺省值缺省值工作模式间的转换工作模式间的转换设备在一启动时可进入缺省状态，设备在一启动时可进入缺

10、省状态，通过软件设置成工作模式，工作模通过软件设置成工作模式，工作模式指选择线路时钟或支路时钟。式指选择线路时钟或支路时钟。当工作模式失效时，自动转换为保持模式，当工作模式失效时，自动转换为保持模式，即根据失效前所记忆的时钟频率信息，使即根据失效前所记忆的时钟频率信息，使内部振荡源以此记忆频率振荡工作，实现内部振荡源以此记忆频率振荡工作，实现在在24小时内仍旧保持时钟精度。小时内仍旧保持时钟精度。当保持模式的时钟精度低于系统自由振荡模式时，转为自由振荡方式。当保持模式的时钟精度低于系统自由振荡模式时，转为自由振荡方式。820目录n概述概述n数字同步网结构数字同步网结构nSDH网元定时网元定时9

11、20数字同步网结构我国数字同步网采用我国数字同步网采用“多基准钟，分区等级主从同步多基准钟，分区等级主从同步”方式方式n在北京、武汉、西安各建一个以铯（在北京、武汉、西安各建一个以铯（Cs）钟为主的（包括）钟为主的（包括GPS接收机）接收机）高精度基准钟（高精度基准钟（PRC）。）。n在其他在其他29个省中心城市（北京、武汉、西安除外）各建一个以个省中心城市（北京、武汉、西安除外）各建一个以GPS接接收机为主（包括铷收机为主（包括铷Rb钟）的高精度区域基准钟（钟）的高精度区域基准钟（LPR）。）。nLPR以以GPS信号为主用，当信号为主用，当GPS信号发生故障或降质时，该信号发生故障或降质时，

12、该LPR转为转为经地面数字电路跟踪于北京或武汉的经地面数字电路跟踪于北京或武汉的PRC。n各省以本省中心的各省以本省中心的LPR为基准钟组建数字同步网。为基准钟组建数字同步网。n地面传输同步信号地面传输同步信号一般采用一般采用2Mbit/s（2Mbit/s专线或局专线或局间中继）间中继）PDH ，在，在缺乏缺乏PDH链路而链路而SDH已具备传输定已具备传输定时的条件下，可采时的条件下，可采用用STM-N线路码流线路码流传输定时信号。传输定时信号。1020时钟等级和类型n我国同步网时钟采用三种等级：我国同步网时钟采用三种等级：p1级时钟：由原子钟加级时钟：由原子钟加GPS构成，频率准确度优于构成

13、，频率准确度优于110-11全国基准（全国基准（PRC）为国家时钟基准源；）为国家时钟基准源；区域基准（区域基准（LPR）设置在省、自治区和直辖市通信中心。）设置在省、自治区和直辖市通信中心。p2级时钟：由石英晶振组成，频率准确度优于级时钟：由石英晶振组成，频率准确度优于1.610-8设置在省、自治区和直辖市通信大楼、地市级长途楼及重要汇接局。设置在省、自治区和直辖市通信大楼、地市级长途楼及重要汇接局。p3级时钟：由石英晶振组成，频率准确度优于级时钟：由石英晶振组成，频率准确度优于4.610-6未设置未设置1、2 级时钟的汇接局和端局都应设置级时钟的汇接局和端局都应设置3 级时钟。级时钟。n时

14、钟类型：时钟类型：p铯（铯（Cs）原子钟：长期频偏优于）原子钟：长期频偏优于110-11，可以作为全网同步的最高等级，可以作为全网同步的最高等级的基准主时钟。缺点是可靠性较差。的基准主时钟。缺点是可靠性较差。p铷原子钟：性能（稳定度和精确度）和成本介于上述两种时钟之间。适铷原子钟：性能（稳定度和精确度）和成本介于上述两种时钟之间。适于作为同步区的基准时钟。于作为同步区的基准时钟。p石英晶体振荡器：可靠性高，寿命长，价格低，频率稳定度范围很宽，石英晶体振荡器：可靠性高，寿命长，价格低，频率稳定度范围很宽，缺点是长期频率稳定度不好。一般作为长途交换局和端局的从时钟。缺点是长期频率稳定度不好。一般作

15、为长途交换局和端局的从时钟。p全球定位系统（全球定位系统（GPS）：利用多颗低轨道卫星进行全球定位的导航系统。）：利用多颗低轨道卫星进行全球定位的导航系统。民用的时钟精度可达民用的时钟精度可达110-13。 1120大楼综合定时供给系统（BITS）n可以滤出传输过程中的瞬断、抖动和漂移，隔离链路中断和故障，将可以滤出传输过程中的瞬断、抖动和漂移，隔离链路中断和故障，将高精度的同步信号提供给楼内所需同步的各种设备。高精度的同步信号提供给楼内所需同步的各种设备。n网络维护简单，无需给每个业务设备专门提供同步分配链路和维护同网络维护简单，无需给每个业务设备专门提供同步分配链路和维护同步链路。步链路。

16、n新业务增加不受同步的限制。新业务增加不受同步的限制。n可以提供完善的监视和信息提供功能。可以提供完善的监视和信息提供功能。n性能稳定，可靠精度可达二级钟或三级钟水平。性能稳定，可靠精度可达二级钟或三级钟水平。n具有同步状态信息（具有同步状态信息（SSM）功能和其他一些避免定时环路的功能。）功能和其他一些避免定时环路的功能。n具有方便在线升级改造的能力。具有方便在线升级改造的能力。1220定时基准的分配 n局内定时传递结构局内定时传递结构p局内定时分配是指同步网内各种设备直接从同步网节点上获取定时信息。局内定时分配是指同步网内各种设备直接从同步网节点上获取定时信息。p当局内设有不低于当局内设有

17、不低于3 级或级或2级的级的ITU-T G.812 时钟时，局内所有其它网络时钟时，局内所有其它网络单元的单元的ITU-T G.813 时钟作为低一级时钟，并以此时钟为局内最高时钟基时钟作为低一级时钟，并以此时钟为局内最高时钟基准。准。p局内同步分配采用星型拓扑结构。局内同步分配采用星型拓扑结构。n局间定时传递结构局间定时传递结构p同步网中各节点间定时信息的传递称为局间定时的传递，局间同步定时同步网中各节点间定时信息的传递称为局间定时的传递，局间同步定时分配采用树型拓扑结构。分配采用树型拓扑结构。p局间同步定时信号的传送，必须确保低等级的时钟只能接收高等级时钟局间同步定时信号的传送，必须确保低

18、等级的时钟只能接收高等级时钟的定时信号，并避免形成定时环。的定时信号，并避免形成定时环。局内局内分配的同步网结构分配的同步网结构局局间分配的同步网结构间分配的同步网结构1320SDH网同步方式nSDH网同步方式：同步方式、伪同步方式，准同步方式和异步方式。网同步方式：同步方式、伪同步方式，准同步方式和异步方式。n同步方式：同步方式：p网中所有时钟都能最终跟踪到网络惟一的基准主时钟。网中所有时钟都能最终跟踪到网络惟一的基准主时钟。p在单一网络运行者所管辖的范围内，该方式是正常工作方式。在单一网络运行者所管辖的范围内，该方式是正常工作方式。n伪同步方式：伪同步方式：p当网中有两个以上都遵守当网中有

19、两个以上都遵守ITU-T G.811建议要求的基准时钟时，为伪同步建议要求的基准时钟时，为伪同步方式。方式。p通常在国际网络之间、分布式多个基准时钟控制的全同步网之间以及不通常在国际网络之间、分布式多个基准时钟控制的全同步网之间以及不同的经营者网络之间，该方式是正常工作方式。同的经营者网络之间，该方式是正常工作方式。 n准同步方式：准同步方式：p当网同步中有一个节点或多个节点时钟的同步路径和替代路径都不能使当网同步中有一个节点或多个节点时钟的同步路径和替代路径都不能使用时，时钟将进入保持模式或自由运行模式，即为准同步方式。用时，时钟将进入保持模式或自由运行模式，即为准同步方式。n异步方式：异步

20、方式：p当网络节点时钟出现大的频率偏差时，则网络工作于异步方式。当网络节点时钟出现大的频率偏差时，则网络工作于异步方式。p如果节点时钟频率准确度低于如果节点时钟频率准确度低于ITU-T G.813要求时，要求时，SDH网络不再维持正网络不再维持正常业务，而将发送常业务，而将发送AIS信号。信号。p发送发送AIS所需的时钟精度只要求有所需的时钟精度只要求有2010-6即可。即可。1420目录n概述概述n数字同步网结构数字同步网结构nSDH网元定时网元定时1520SDH同步定时工作方式定时信号来源定时信号来源定定 时时 方方 式式从外部定时源（从外部定时源（BITS）获）获取取外同步输入定时外同步

21、输入定时从接收的从接收的STM-N信号中提取信号中提取通过定时通过定时/环路定时环路定时/线路定时线路定时从设备内部振荡器获取从设备内部振荡器获取内部定时内部定时n外同步定时源：外同步定时源：SDH网元时钟定时网元时钟定时基准由外部定时源提供基准由外部定时源提供n从接收从接收STM-N信号中提取定时：信号中提取定时：p通过定时：通过定时：SDH网元从同方向终结网元从同方向终结的的STM-N输入信号中提取定时信号，输入信号中提取定时信号，再对输出的再对输出的STM-N发送信号进行定发送信号进行定时。时。ADM和和REG可采用此方式可采用此方式p环路定时：环路定时： SDH网元输出的网元输出的ST

22、M-N信号的发送时钟从相应的信号的发送时钟从相应的STM-N接接收信号中提取。收信号中提取。TM可采用此方式可采用此方式p线路定时：线路定时： SDH网元所有输出的网元所有输出的STM-N信号的发送时钟都同步于从信号的发送时钟都同步于从某一特定的某一特定的STM-N信号中提取的定信号中提取的定时信号。时信号。ADM和和DXC可采用此方式可采用此方式n内部定时源：内部定时源：p当所有外同步定时源都丢失时，可当所有外同步定时源都丢失时，可采用内部定时方式。采用内部定时方式。p当内部定时源具有保持能力时，首当内部定时源具有保持能力时，首先工作于保持模式；失去保持后，先工作于保持模式；失去保持后，还可

23、以工作于自由振荡模式。还可以工作于自由振荡模式。p当内部定时源无保持能力时，只能当内部定时源无保持能力时，只能工作于自由振荡模式工作于自由振荡模式1620定时环路的产生n从定时可靠性考虑，一个从定时可靠性考虑，一个SDH设备可能需要定义一个以上的基准时钟设备可能需要定义一个以上的基准时钟源，如第源，如第1基准（基准（P）和第）和第2基准（基准（S）等。）等。n正常运行情况下，各设备从第正常运行情况下，各设备从第l基准获得定时信号时不会出现定时环路。基准获得定时信号时不会出现定时环路。n当出现故障时，部分设备可能倒换到从第当出现故障时，部分设备可能倒换到从第2基准取得定时信号，如果第基准取得定时

24、信号，如果第2基准设置不当就可能产生定时环路。基准设置不当就可能产生定时环路。链路故障下产生定时环路链路故障下产生定时环路1720定时环路的防止方法n在同步规划中对每个设备时钟来源合理地设置优先级，按优先级次序在同步规划中对每个设备时钟来源合理地设置优先级，按优先级次序选择，当高优先级的时钟可用时就不选低优先级的时钟。选择，当高优先级的时钟可用时就不选低优先级的时钟。n合理使用合理使用STM-N信号中同信号中同步状态信息字节（步状态信息字节（S1），），使每个设备通过查收使每个设备通过查收S1，了解是否可以用作定时基准。了解是否可以用作定时基准。n对于某些不提供对于某些不提供S1字节的字节的老

25、设备，可只设主用同步老设备，可只设主用同步链路。如果主用同步链路链路。如果主用同步链路失效，设备时钟即转入保失效，设备时钟即转入保持工作状态，这样也可以持工作状态，这样也可以防止产生定时环路。防止产生定时环路。n同步状态信息（同步状态信息（SSM）：）：用于在同步定时传递链路用于在同步定时传递链路中直接反映同步定时传递中直接反映同步定时传递链路信号等级。链路信号等级。线形网中使用线形网中使用S1字节防止产生定时环路字节防止产生定时环路1820同步状态信息比特的使用 n同步状态信息（同步状态信息（SSM）比特是）比特是SDH帧结构的段开销字节帧结构的段开销字节S1中用于传送中用于传送同步状态信息

26、的专用字节；其作用是在同步定时传递链路中直接反映同步状态信息的专用字节；其作用是在同步定时传递链路中直接反映同步定时信号的质量等级。同步定时信号的质量等级。S1(b5b8)SDH同步质同步质量等级描述量等级描述S1(b5b8)SDH同步质量等同步质量等级描述级描述0000 同步质量同步质量未知未知1000SSU-B0001 保留保留1001保留保留0010ITU-T G.811时钟信号时钟信号1010 保留保留0011 保留保留1011ITU-T G.813 SEC0100 SSU-A1100保留保留0101保留保留1101保留保留0110保留保留1110保留保留0111保留保留1111不作同步应用不作同步应用SEC：SDH设备时钟设备时钟SSU：同步供给单元：同步供给单元SSU-A：转接局从时钟：转接局从时钟SSU-B：端局从时钟：端局从时钟RSOHMSOH1920同步设备定时源SETS定时信息的提取 nT1：直接从