北京大學光網絡基礎-SDH網絡基礎-SDH網同步20

1、何永琪何永琪北京大學電子學系北京大學電子學系Tel：62756700；Mobilemail：SDH網絡基礎光網絡基礎光網絡基礎SDH網同步220目錄n概述概述n數字同步網結構數字同步網結構nSDH網元定時網元定時320網同步問題n數字網同步：屬支撐網數字網同步：屬支撐網p作用：準確地將由基準時鐘產生的同步信息傳遞給同步網中各同作用：準確地將由基準時鐘產生的同步信息傳遞給同步網中各同步節(jié)點，使這些節(jié)點能夠根據同步信息調節(jié)時鐘，建立同步關系步節(jié)點，使這些節(jié)點能夠根據同步信息調節(jié)時鐘，建立同步關系p應用：支撐公用電話交換網、數據交換網、應用：支撐公用電話交換網、數據交換網、

2、SDH網等網絡的同步網等網絡的同步n網同步要求：網同步要求：p保證網絡中所有交換節(jié)點的時鐘頻率與相位誤差控制在設計容差保證網絡中所有交換節(jié)點的時鐘頻率與相位誤差控制在設計容差內，使網絡中各交換節(jié)點能夠正確有效地實現數字流交換與傳送內，使網絡中各交換節(jié)點能夠正確有效地實現數字流交換與傳送p網失步將導致數字交換機緩沖器產生信息比特的溢出和取空，造網失步將導致數字交換機緩沖器產生信息比特的溢出和取空，造成數字流滑動損傷，使數據出錯。成數字流滑動損傷，使數據出錯。nSDH網同步要求：網同步要求：p當網絡工作在正常模式時，各節(jié)點時鐘同步于一個基準時鐘，節(jié)當網絡工作在正常模式時，各節(jié)點時鐘同步于一個基準時

3、鐘，節(jié)點間時鐘只存在相位差而不會出現頻率差，只會出現偶然的指針點間時鐘只存在相位差而不會出現頻率差，只會出現偶然的指針調整事件。調整事件。p當某節(jié)點丟失同步基準而進入保持模式或自由運行模式時，節(jié)點當某節(jié)點丟失同步基準而進入保持模式或自由運行模式時，節(jié)點時鐘與網絡時鐘之間出現頻率差，導致指針連續(xù)調整（時鐘與網絡時鐘之間出現頻率差，導致指針連續(xù)調整（SDH指針指針調整可減小頻率差，但會使輸出信號產生抖動和漂移）。調整可減小頻率差，但會使輸出信號產生抖動和漂移）。420數字網同步方式 同步網提供定時參考信號，是數字通信實現網同步的保障同步網提供定時參考信號，是數字通信實現網同步的保障n主從同步：主時

4、鐘向從時鐘提供定時信號，從時鐘從主時鐘提取信號主從同步：主時鐘向從時鐘提供定時信號，從時鐘從主時鐘提取信號頻率。頻率。n互同步：各時鐘相互控制實現全網同步?；ネ剑焊鲿r鐘相互控制實現全網同步。n準準/偽同步：各時鐘具有統(tǒng)一的標稱頻率和容差，獨立運行，互不控制偽同步：各時鐘具有統(tǒng)一的標稱頻率和容差，獨立運行，互不控制n混合同步：將全網劃分若干同步區(qū)，區(qū)內采用主從同步，區(qū)間采用準混合同步：將全網劃分若干同步區(qū)，區(qū)內采用主從同步，區(qū)間采用準同步。同步。市內局市內局市內局市內局端局端局.端局端局市內局市內局市內局市內局端局端局.端局端局偽同步偽同步：各交換局時鐘獨立各交換局時鐘獨立主主從從同同步步受控

5、主局受控主局國際上采用偽同步，我國采用主從同步。國際上采用偽同步，我國采用主從同步。逐級下控逐級下控國內局國內局國內局國內局市內匯接局市內匯接局市內匯接局市內匯接局國內局國內局國內局國內局市內匯接局市內匯接局市內匯接局市內匯接局國際局國際局國際局國際局520主從同步方式n主從同步方式使用一系列分級的時鐘，每一級時鐘都與其上一級時鐘主從同步方式使用一系列分級的時鐘，每一級時鐘都與其上一級時鐘同步，在網中的最高一級時鐘為基準主時鐘或基準時鐘（同步，在網中的最高一級時鐘為基準主時鐘或基準時鐘（PRC）。）。nITU-T將各級時鐘分為將各級時鐘分為4類：類：p基準主時鐘：精度達基準主時鐘：精度達110

6、-11，ITU-T G.811建議規(guī)范；建議規(guī)范；p轉接局從時鐘：精度達轉接局從時鐘：精度達510-9， ITU-T G.812（T）建議規(guī)范；）建議規(guī)范；p端局從時鐘：精度達端局從時鐘：精度達110-7，由，由ITU-T G.812（L）建議規(guī)范；）建議規(guī)范；pSDH網元時鐘（網元時鐘（SEC）：精度達）：精度達4.610-6， ITU-T G.813建議規(guī)范。建議規(guī)范。n優(yōu)勢：網絡穩(wěn)定性較好；組網靈活；對從節(jié)點時鐘的頻率精度要求較優(yōu)勢：網絡穩(wěn)定性較好；組網靈活；對從節(jié)點時鐘的頻率精度要求較低；控制簡單；網低；控制簡單；網絡滑動性能較好。絡滑動性能較好。n劣勢：一旦基準劣勢：一旦基準主時鐘發(fā)

7、生故障主時鐘發(fā)生故障會造成全網的問會造成全網的問題；基準主時鐘題；基準主時鐘應采用多重備份；應采用多重備份；同步分配鏈路盡同步分配鏈路盡可能有備用?？赡苡袀溆?。620互同步方式n互同步方式在網中不設主時鐘，由網內各交換節(jié)點的時鐘相互控制，互同步方式在網中不設主時鐘，由網內各交換節(jié)點的時鐘相互控制，最后都調整到一個穩(wěn)定的、統(tǒng)一的系統(tǒng)頻率上，從而實現全網的同步最后都調整到一個穩(wěn)定的、統(tǒng)一的系統(tǒng)頻率上，從而實現全網的同步工作。工作。n網頻率為各交換節(jié)點時鐘頻率的加權平均值。網頻率為各交換節(jié)點時鐘頻率的加權平均值。n優(yōu)勢：網頻率的穩(wěn)定性高；對同步分配鏈路的失效不甚敏感，適于網優(yōu)勢：網頻率的穩(wěn)定性高；對

8、同步分配鏈路的失效不甚敏感，適于網孔形結構，對節(jié)點時鐘要求較低，設備便宜。孔形結構，對節(jié)點時鐘要求較低，設備便宜。n劣勢：網絡穩(wěn)定性差于主從方式，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率不確定且易受外界因劣勢：網絡穩(wěn)定性差于主從方式，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率不確定且易受外界因素影響。素影響。720從時鐘工作方式n鎖定工作方式：鎖定工作方式： 是指在正常業(yè)務條件下的工作方式，此時從時鐘的是指在正常業(yè)務條件下的工作方式，此時從時鐘的振蕩頻率同步于外部輸入的基準時鐘信號。振蕩頻率同步于外部輸入的基準時鐘信號。n保持工作方式：當從時鐘丟失所有定時基準后，進入保持工作方式。保持工作方式：當從時鐘丟失所有定時基準后，進入保持工作方式。其后從時鐘

9、利用定時基準信號丟失前所存儲的最后頻率信息作為其定其后從時鐘利用定時基準信號丟失前所存儲的最后頻率信息作為其定時基準而工作。時基準而工作。n自由運行方式：當從時鐘不僅丟失了所有定時基準信息，而且也失去自由運行方式：當從時鐘不僅丟失了所有定時基準信息，而且也失去定時基準記憶或者根本沒有保持功能時，從時鐘內部振蕩器工作于自定時基準記憶或者根本沒有保持功能時，從時鐘內部振蕩器工作于自由工作方式。由工作方式。失效失效恢復恢復設置設置未恢復未恢復正常工作正常工作模式模式保持模式保持模式自由振蕩自由振蕩模式模式缺省值缺省值工作模式間的轉換工作模式間的轉換設備在一啟動時可進入缺省狀態(tài)，設備在一啟動時可進入缺

10、省狀態(tài)，通過軟件設置成工作模式，工作模通過軟件設置成工作模式，工作模式指選擇線路時鐘或支路時鐘。式指選擇線路時鐘或支路時鐘。當工作模式失效時，自動轉換為保持模式，當工作模式失效時，自動轉換為保持模式，即根據失效前所記憶的時鐘頻率信息，使即根據失效前所記憶的時鐘頻率信息，使內部振蕩源以此記憶頻率振蕩工作，實現內部振蕩源以此記憶頻率振蕩工作，實現在在24小時內仍舊保持時鐘精度。小時內仍舊保持時鐘精度。當保持模式的時鐘精度低于系統(tǒng)自由振蕩模式時，轉為自由振蕩方式。當保持模式的時鐘精度低于系統(tǒng)自由振蕩模式時，轉為自由振蕩方式。820目錄n概述概述n數字同步網結構數字同步網結構nSDH網元定時網元定時9

11、20數字同步網結構我國數字同步網采用我國數字同步網采用“多基準鐘，分區(qū)等級主從同步多基準鐘，分區(qū)等級主從同步”方式方式n在北京、武漢、西安各建一個以銫（在北京、武漢、西安各建一個以銫（Cs）鐘為主的（包括）鐘為主的（包括GPS接收機）接收機）高精度基準鐘（高精度基準鐘（PRC）。）。n在其他在其他29個省中心城市（北京、武漢、西安除外）各建一個以個省中心城市（北京、武漢、西安除外）各建一個以GPS接接收機為主（包括銣收機為主（包括銣Rb鐘）的高精度區(qū)域基準鐘（鐘）的高精度區(qū)域基準鐘（LPR）。）。nLPR以以GPS信號為主用，當信號為主用，當GPS信號發(fā)生故障或降質時，該信號發(fā)生故障或降質時，

12、該LPR轉為轉為經地面數字電路跟蹤于北京或武漢的經地面數字電路跟蹤于北京或武漢的PRC。n各省以本省中心的各省以本省中心的LPR為基準鐘組建數字同步網。為基準鐘組建數字同步網。n地面?zhèn)鬏斖叫盘柕孛鎮(zhèn)鬏斖叫盘栆话悴捎靡话悴捎?Mbit/s（2Mbit/s專線或局專線或局間中繼）間中繼）PDH ，在，在缺乏缺乏PDH鏈路而鏈路而SDH已具備傳輸定已具備傳輸定時的條件下，可采時的條件下，可采用用STM-N線路碼流線路碼流傳輸定時信號。傳輸定時信號。1020時鐘等級和類型n我國同步網時鐘采用三種等級：我國同步網時鐘采用三種等級：p1級時鐘：由原子鐘加級時鐘：由原子鐘加GPS構成，頻率準確度優(yōu)于構成

13、，頻率準確度優(yōu)于110-11全國基準（全國基準（PRC）為國家時鐘基準源；）為國家時鐘基準源；區(qū)域基準（區(qū)域基準（LPR）設置在省、自治區(qū)和直轄市通信中心。）設置在省、自治區(qū)和直轄市通信中心。p2級時鐘：由石英晶振組成，頻率準確度優(yōu)于級時鐘：由石英晶振組成，頻率準確度優(yōu)于1.610-8設置在省、自治區(qū)和直轄市通信大樓、地市級長途樓及重要匯接局。設置在省、自治區(qū)和直轄市通信大樓、地市級長途樓及重要匯接局。p3級時鐘：由石英晶振組成，頻率準確度優(yōu)于級時鐘：由石英晶振組成，頻率準確度優(yōu)于4.610-6未設置未設置1、2 級時鐘的匯接局和端局都應設置級時鐘的匯接局和端局都應設置3 級時鐘。級時鐘。n時

14、鐘類型：時鐘類型：p銫（銫（Cs）原子鐘：長期頻偏優(yōu)于）原子鐘：長期頻偏優(yōu)于110-11，可以作為全網同步的最高等級，可以作為全網同步的最高等級的基準主時鐘。缺點是可靠性較差。的基準主時鐘。缺點是可靠性較差。p銣原子鐘：性能（穩(wěn)定度和精確度）和成本介于上述兩種時鐘之間。適銣原子鐘：性能（穩(wěn)定度和精確度）和成本介于上述兩種時鐘之間。適于作為同步區(qū)的基準時鐘。于作為同步區(qū)的基準時鐘。p石英晶體振蕩器：可靠性高，壽命長，價格低，頻率穩(wěn)定度范圍很寬，石英晶體振蕩器：可靠性高，壽命長，價格低，頻率穩(wěn)定度范圍很寬，缺點是長期頻率穩(wěn)定度不好。一般作為長途交換局和端局的從時鐘。缺點是長期頻率穩(wěn)定度不好。一般作

15、為長途交換局和端局的從時鐘。p全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）：利用多顆低軌道衛(wèi)星進行全球定位的導航系統(tǒng)。）：利用多顆低軌道衛(wèi)星進行全球定位的導航系統(tǒng)。民用的時鐘精度可達民用的時鐘精度可達110-13。 1120大樓綜合定時供給系統(tǒng)（BITS）n可以濾出傳輸過程中的瞬斷、抖動和漂移，隔離鏈路中斷和故障，將可以濾出傳輸過程中的瞬斷、抖動和漂移，隔離鏈路中斷和故障，將高精度的同步信號提供給樓內所需同步的各種設備。高精度的同步信號提供給樓內所需同步的各種設備。n網絡維護簡單，無需給每個業(yè)務設備專門提供同步分配鏈路和維護同網絡維護簡單，無需給每個業(yè)務設備專門提供同步分配鏈路和維護同步鏈路。步鏈路。

16、n新業(yè)務增加不受同步的限制。新業(yè)務增加不受同步的限制。n可以提供完善的監(jiān)視和信息提供功能?？梢蕴峁┩晟频谋O(jiān)視和信息提供功能。n性能穩(wěn)定，可靠精度可達二級鐘或三級鐘水平。性能穩(wěn)定，可靠精度可達二級鐘或三級鐘水平。n具有同步狀態(tài)信息（具有同步狀態(tài)信息（SSM）功能和其他一些避免定時環(huán)路的功能。）功能和其他一些避免定時環(huán)路的功能。n具有方便在線升級改造的能力。具有方便在線升級改造的能力。1220定時基準的分配 n局內定時傳遞結構局內定時傳遞結構p局內定時分配是指同步網內各種設備直接從同步網節(jié)點上獲取定時信息。局內定時分配是指同步網內各種設備直接從同步網節(jié)點上獲取定時信息。p當局內設有不低于當局內設有

17、不低于3 級或級或2級的級的ITU-T G.812 時鐘時，局內所有其它網絡時鐘時，局內所有其它網絡單元的單元的ITU-T G.813 時鐘作為低一級時鐘，并以此時鐘為局內最高時鐘基時鐘作為低一級時鐘，并以此時鐘為局內最高時鐘基準。準。p局內同步分配采用星型拓撲結構。局內同步分配采用星型拓撲結構。n局間定時傳遞結構局間定時傳遞結構p同步網中各節(jié)點間定時信息的傳遞稱為局間定時的傳遞，局間同步定時同步網中各節(jié)點間定時信息的傳遞稱為局間定時的傳遞，局間同步定時分配采用樹型拓撲結構。分配采用樹型拓撲結構。p局間同步定時信號的傳送，必須確保低等級的時鐘只能接收高等級時鐘局間同步定時信號的傳送，必須確保低

18、等級的時鐘只能接收高等級時鐘的定時信號，并避免形成定時環(huán)。的定時信號，并避免形成定時環(huán)。局內局內分配的同步網結構分配的同步網結構局局間分配的同步網結構間分配的同步網結構1320SDH網同步方式nSDH網同步方式：同步方式、偽同步方式，準同步方式和異步方式。網同步方式：同步方式、偽同步方式，準同步方式和異步方式。n同步方式：同步方式：p網中所有時鐘都能最終跟蹤到網絡惟一的基準主時鐘。網中所有時鐘都能最終跟蹤到網絡惟一的基準主時鐘。p在單一網絡運行者所管轄的范圍內，該方式是正常工作方式。在單一網絡運行者所管轄的范圍內，該方式是正常工作方式。n偽同步方式：偽同步方式：p當網中有兩個以上都遵守當網中有

19、兩個以上都遵守ITU-T G.811建議要求的基準時鐘時，為偽同步建議要求的基準時鐘時，為偽同步方式。方式。p通常在國際網絡之間、分布式多個基準時鐘控制的全同步網之間以及不通常在國際網絡之間、分布式多個基準時鐘控制的全同步網之間以及不同的經營者網絡之間，該方式是正常工作方式。同的經營者網絡之間，該方式是正常工作方式。 n準同步方式：準同步方式：p當網同步中有一個節(jié)點或多個節(jié)點時鐘的同步路徑和替代路徑都不能使當網同步中有一個節(jié)點或多個節(jié)點時鐘的同步路徑和替代路徑都不能使用時，時鐘將進入保持模式或自由運行模式，即為準同步方式。用時，時鐘將進入保持模式或自由運行模式，即為準同步方式。n異步方式：異步

20、方式：p當網絡節(jié)點時鐘出現大的頻率偏差時，則網絡工作于異步方式。當網絡節(jié)點時鐘出現大的頻率偏差時，則網絡工作于異步方式。p如果節(jié)點時鐘頻率準確度低于如果節(jié)點時鐘頻率準確度低于ITU-T G.813要求時，要求時，SDH網絡不再維持正網絡不再維持正常業(yè)務，而將發(fā)送常業(yè)務，而將發(fā)送AIS信號。信號。p發(fā)送發(fā)送AIS所需的時鐘精度只要求有所需的時鐘精度只要求有2010-6即可。即可。1420目錄n概述概述n數字同步網結構數字同步網結構nSDH網元定時網元定時1520SDH同步定時工作方式定時信號來源定時信號來源定定 時時 方方 式式從外部定時源（從外部定時源（BITS）獲）獲取取外同步輸入定時外同步

21、輸入定時從接收的從接收的STM-N信號中提取信號中提取通過定時通過定時/環(huán)路定時環(huán)路定時/線路定時線路定時從設備內部振蕩器獲取從設備內部振蕩器獲取內部定時內部定時n外同步定時源：外同步定時源：SDH網元時鐘定時網元時鐘定時基準由外部定時源提供基準由外部定時源提供n從接收從接收STM-N信號中提取定時：信號中提取定時：p通過定時：通過定時：SDH網元從同方向終結網元從同方向終結的的STM-N輸入信號中提取定時信號，輸入信號中提取定時信號，再對輸出的再對輸出的STM-N發(fā)送信號進行定發(fā)送信號進行定時。時。ADM和和REG可采用此方式可采用此方式p環(huán)路定時：環(huán)路定時： SDH網元輸出的網元輸出的ST

22、M-N信號的發(fā)送時鐘從相應的信號的發(fā)送時鐘從相應的STM-N接接收信號中提取。收信號中提取。TM可采用此方式可采用此方式p線路定時：線路定時： SDH網元所有輸出的網元所有輸出的STM-N信號的發(fā)送時鐘都同步于從信號的發(fā)送時鐘都同步于從某一特定的某一特定的STM-N信號中提取的定信號中提取的定時信號。時信號。ADM和和DXC可采用此方式可采用此方式n內部定時源：內部定時源：p當所有外同步定時源都丟失時，可當所有外同步定時源都丟失時，可采用內部定時方式。采用內部定時方式。p當內部定時源具有保持能力時，首當內部定時源具有保持能力時，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，還可

23、以工作于自由振蕩模式。還可以工作于自由振蕩模式。p當內部定時源無保持能力時，只能當內部定時源無保持能力時，只能工作于自由振蕩模式工作于自由振蕩模式1620定時環(huán)路的產生n從定時可靠性考慮，一個從定時可靠性考慮，一個SDH設備可能需要定義一個以上的基準時鐘設備可能需要定義一個以上的基準時鐘源，如第源，如第1基準（基準（P）和第）和第2基準（基準（S）等。）等。n正常運行情況下，各設備從第正常運行情況下，各設備從第l基準獲得定時信號時不會出現定時環(huán)路?；鶞诗@得定時信號時不會出現定時環(huán)路。n當出現故障時，部分設備可能倒換到從第當出現故障時，部分設備可能倒換到從第2基準取得定時信號，如果第基準取得定時

24、信號，如果第2基準設置不當就可能產生定時環(huán)路?；鶞试O置不當就可能產生定時環(huán)路。鏈路故障下產生定時環(huán)路鏈路故障下產生定時環(huán)路1720定時環(huán)路的防止方法n在同步規(guī)劃中對每個設備時鐘來源合理地設置優(yōu)先級，按優(yōu)先級次序在同步規(guī)劃中對每個設備時鐘來源合理地設置優(yōu)先級，按優(yōu)先級次序選擇，當高優(yōu)先級的時鐘可用時就不選低優(yōu)先級的時鐘。選擇，當高優(yōu)先級的時鐘可用時就不選低優(yōu)先級的時鐘。n合理使用合理使用STM-N信號中同信號中同步狀態(tài)信息字節(jié)（步狀態(tài)信息字節(jié)（S1），），使每個設備通過查收使每個設備通過查收S1，了解是否可以用作定時基準。了解是否可以用作定時基準。n對于某些不提供對于某些不提供S1字節(jié)的字節(jié)的老

25、設備，可只設主用同步老設備，可只設主用同步鏈路。如果主用同步鏈路鏈路。如果主用同步鏈路失效，設備時鐘即轉入保失效，設備時鐘即轉入保持工作狀態(tài)，這樣也可以持工作狀態(tài)，這樣也可以防止產生定時環(huán)路。防止產生定時環(huán)路。n同步狀態(tài)信息（同步狀態(tài)信息（SSM）：）：用于在同步定時傳遞鏈路用于在同步定時傳遞鏈路中直接反映同步定時傳遞中直接反映同步定時傳遞鏈路信號等級。鏈路信號等級。線形網中使用線形網中使用S1字節(jié)防止產生定時環(huán)路字節(jié)防止產生定時環(huán)路1820同步狀態(tài)信息比特的使用 n同步狀態(tài)信息（同步狀態(tài)信息（SSM）比特是）比特是SDH幀結構的段開銷字節(jié)幀結構的段開銷字節(jié)S1中用于傳送中用于傳送同步狀態(tài)信息

26、的專用字節(jié)；其作用是在同步定時傳遞鏈路中直接反映同步狀態(tài)信息的專用字節(jié)；其作用是在同步定時傳遞鏈路中直接反映同步定時信號的質量等級。同步定時信號的質量等級。S1(b5b8)SDH同步質同步質量等級描述量等級描述S1(b5b8)SDH同步質量等同步質量等級描述級描述0000 同步質量同步質量未知未知1000SSU-B0001 保留保留1001保留保留0010ITU-T G.811時鐘信號時鐘信號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不作同步應用不作同步應用SEC：SDH設備時鐘設備時鐘SSU：同步供給單元：同步供給單元SSU-A：轉接局從時鐘：轉接局從時鐘SSU-B：端局從時鐘：端局從時鐘RSOHMSOH1920同步設備定時源SETS定時信息的提取 nT1：直接從