SDH时钟专题讲议.ppt
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1、时刻以网络安全为先SDH时钟专题主讲:郭刚广州传输项目组时刻以网络安全为先时刻以网络安全为先 SDH网是同步数字传输网,网中所有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据信息实现正确有效的交换。时钟单元与SDH网络同步性能关系有着密切的关系,时钟板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。如果SDH节点时钟的性能或质量下降,网络出现了时钟劣化,将引起各个节点不同步,使业务出现频繁指针调整,影响对信号质量高的数据或移动业务,时钟性能劣化甚至导致光路或支路出现大的误码或中断。时钟性能对时钟性能对SDH网络的重要性网络的重要性时刻以网络安全为
2、先课程介绍SDH定时与同步华为设备时钟单元时钟保护倒换原理常见时钟故障处理案例时钟配置文档密级:内部公开时刻以网络安全为先 一、定时与同步一、定时与同步1 1、同步方式、同步方式2 2、主从同步网中从时钟的工作模式、主从同步网中从时钟的工作模式3 3、SDHSDH的引入对网同步的要求的引入对网同步的要求4 4、SDHSDH网的定时方式网的定时方式5 5、S1S1字节和字节和SDHSDH网络时钟保护倒换原理网络时钟保护倒换原理时刻以网络安全为先1、同步方式、同步方式解决数字网同步的两种方法:伪同步和主从同步伪同步和主从同步时刻以网络安全为先伪同步和主从同步原理图:伪同步和主从同步原理图:国际局国
3、际局市内局国内局国内局国内局国内局市内局市内汇接局市内汇接局市内汇接局市内汇接局端局端局端局端局至国外国际局伪同步MSMSMSMSMSMSMSMSMSMS时刻以网络安全为先2 2、主从同步网中从时钟的工作模式、主从同步网中从时钟的工作模式主从同步的数字网中,从站的时钟通常有三种工作模式。l正常工作模式跟踪锁定上级时钟模式l保持模式l自由运行模式自由振荡模式自由振荡自由振荡保持保持跟踪跟踪abbcda:所有基准源丢失:所有基准源丢失b:基准源恢复:基准源恢复c:保持数据用完:保持数据用完d:所有基准源从配置中删除:所有基准源从配置中删除时刻以网络安全为先3 3、SDHSDH的引入对网同步的要求的
4、引入对网同步的要求4、SDH网的定时方式(1)外同步定时方式;(2)从接收信号中提取时钟:通过定时、环路定时、线路定时、支路定时。(3)内部定时源。时刻以网络安全为先5、S1字节和SDH网络时钟保护倒换原理同步状态字节:S1(b5-b8)不同的比特图案表示ITU-T的不同时钟质量级别,使设备能据此判定接收的时钟信号的质量,以此决定是否切换时钟源,即切换到较高质量的时钟源上。S1(b5-b8)的值越小,表示相应的时钟质量级别越高。时刻以网络安全为先SDH同步网中,保持各个网元的时钟的同步是极其重要的。通常,一个网元同时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
5、质量的时钟基准源。为了完成同步时钟源的自动保护倒换功能,需要知道各个时钟基准源的质量信息。ITU-T定义的S1字节,正是用来传递时钟源的质量信息的。它利用段开销中S1字节的高四位来表示16种同步源质量信息。下表是ITU-T已定义的同步状态信息编码。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。S1(b5-b8SDH同步质量等级描述0000同步质量不可知(现存同步网)0010G.811时钟信号0100G.812转接局时钟信号01011000G.812本地局时钟信号1011同步设备定时源(SETS)信号1111不应用作同步其它作为保留时刻以网络安全为先在SDH光同步
6、传输系统中,时钟的自动保护倒换遵循以下协议:(1)网元首先从当前可用的时钟源中,选择一个S1字节级别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)当网元有多个时钟源所含的S1字节信息相同时,系统则根据各时钟源在优先级别表中的优先顺序,选择优先级别高的时钟源作为同步源,并将此同步源的质量信息传递给下游网元。(3)若网元B当前跟踪网元A的时钟同步源,则对网元A来说,网元B的时钟为不可用同步源。时刻以网络安全为先下面举例说明同步时钟自动保护倒换的实现过程。下面举例说明同步时钟自动保护倒换的实现过程。如图1所示的传输网中,BITS时钟信号通过网元1和网元4的外时钟输
7、入口接入。这两个外接BITS时钟,互为主备,均满足ITU-TG.812本地时钟基准源质量要求。启用S1字节,设置时钟保护。各个网元的同步源及时钟源级别配置(分析)。另外,对于网元1和网元4,还需设置外接BITS时钟S1字节所在的时隙(由BITS提供者给出)。正常工作时,整个传输网的时钟同步于网元1的外接BITS时钟基准源,如图所示。图1:正常状态下的时钟跟踪时刻以网络安全为先图2:网元2、3间光纤损坏下的时钟跟踪图3:网元1外接BITS失效下的时钟跟踪时刻以网络安全为先图4;两个外接BITS均失效下的时钟跟踪由此可见,采用同步时钟的自动保护倒换,大大提高了同步网的可靠性和同步性。时刻以网络安全
8、为先二、逻辑功能模块(时钟单元)二、逻辑功能模块(时钟单元)1 1、时钟逻辑功能块组成时钟逻辑功能块组成2 2、OptixOptix设备时钟单元介绍设备时钟单元介绍3 3、时钟接口类型、时钟接口类型4 4、时钟信号流、时钟信号流5 5、时钟定时和同步指标、时钟定时和同步指标时刻以网络安全为先SETS:同步设备定时源同步设备定时源SETPI:同步设备定时物理接口同步设备定时物理接口1 1、时钟逻辑功能块组成、时钟逻辑功能块组成、时钟逻辑功能块组成、时钟逻辑功能块组成SETPISETS SETPI作用作用SETS与外部时钟源的物理接口,与外部时钟源的物理接口,SETS通过它接收外部时钟信号或提供外
9、部时钟信号。通过它接收外部时钟信号或提供外部时钟信号。外接口时刻以网络安全为先SETSSETS:同步设备定时源功能块:同步设备定时源功能块数字网都需要一个定时时钟以保证网络的同步,使设备能正常运行。而SETS功能块的作用就是提供SDH网元乃至SDH系统的定时时钟信号。SETS时钟信号的来源有4个:1、由SPI功能块从线路上的STM-N信号中提取的时钟信号;2、由PPI从PDH支路信号中提取的时钟信号;3、由SETPI(同步设备定时物理接口)提取的外部时钟源,如:2MHz方波信号或2Mbit/s;4、当这些时钟信号源都劣化后,为保证设备的定时,由SETS的内置振荡器产生的时钟。SETS对这些时钟
10、进行锁相后,选择其中一路高质量时钟信号,传给设备中除SPI和PPI外的所有功能块使用。同时SETS通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号,可供其它设备交换机、SDH网元等作为外部时钟源使用。时刻以网络安全为先2、1 Optix时钟单元介绍(1)OptiX155/622设备由STG(时钟板)处理定时功能;(2)OptiX155/622H(Metro1000)设备由SCB板处理定时功能;(3)OptiX2500+(Metro3000)由XCS板处理定时功能。(4)OptiX传输设备以先进的高精度晶体作为内部振荡源,定时系统采用数字信号处理器(DSP)和自适应数字滤波算法,保
11、证其技术指标完全符合ITU-TG.813建议的要求。时钟同步在传输网中具有非常重要的意义,如果时钟性能劣化导致各网元时钟不同步,会引起大量指针调整和误码,严重时导致业务中断。时刻以网络安全为先2.2 OptiX 2500+(Metro3000)的同步定时单元(1)接口OptiX2500+(Metro3000)具有2个2.048MHz或2个2.048Mbit/s标准G.703输入接口和2个2.048MHz或2个2.048Mbit/s的G.703标准输出接口,所有接口的特性阻抗均为75欧姆。通过带阻抗变换功能的电缆提供120欧姆的输入或输出。为了配合同步网建设的需要,OptiX2500+(Metr
12、o3000)同步输出接口可以将任意线路定时直接导出,给网络节点时钟提供上游定时信息。(2)SSM(同步状态信息)功能OptiX2500+(Metro3000)的同步定时单元使用S1字节,提供了功能齐全、接口标准的SSM功能,有效地实现网络时钟的自动保护倒换,避免形成定时环路,大大提高了网络的可靠性、简化了同步网的规划设计。OptiX2500+(Metro3000)的2Mbit/s的外同步接口具备SSM功能。2Mbit/s同步时钟输出口也具备SSM功能,可与外定时设备和各厂家设备对接。另外,可由网管对OptiX2500+(Metro3000)各网元设置SSM门限,以利于同步网的管理。有关SSM功
13、能的工作原理可参见“时钟同步网技术”一节。时刻以网络安全为先(3)工作模式OptiX2500+(Metro3000)的同步定时单元具有三种工作模式:1、跟踪模式:正常工作模式。网元可跟踪来自所有线路、支路及两路外定时源。2、保持模式:定时基准丢失后,网元利用定时基准丢失前存储下来的频率信息作为其定时基准来工作,满足ITU-TG.813建议有关相位标准的规定。3、自由振荡模式:网元利用其内部晶体振荡器的固有频率进行工作。此种模式的时钟精度最低。(4)丰富的定时源当工作于跟踪同步方式时,可选择下列同步时钟源作为基准时钟。1、符合G.703建议的2个2.048MHz或2个2.048Mbit/s(含S
14、SM)外同步定时源。2、12个接口单元中(每个接口板位可以提供4个定时源)任意一个输出的定时基准源。共可以提供51个时钟输入单元。时刻以网络安全为先OptiX2500+(Metro3000)的SDH交叉矩阵和同步定时功能单元都由XCS、XCL板提供。XCS、XCL板采用1+1热备份,可同时对交叉单元和时钟单元进行保护。在主用SDH交叉矩阵和同步定时单元处于正常工作方式时,备用SDH交叉矩阵和同步定时单元处于备用工作方式,不承担业务的交叉连接功能,不向系统提供时钟,其交叉矩阵的设置和时钟配置完全与主用单元相同。当备用单元在收到主用单元工作异常的信息或网管下发的倒换命令时,立刻接管主用单元的工作,
15、将自己设置为主用工作模式,并发出倒换告警。2.3OptiX2500+(Metro3000)交叉矩阵和同步功能定时单元时刻以网络安全为先OptiXOSN3500的交叉、时钟功能单元都由交叉时钟板提供。交叉时钟板采用1+1热备份,可同时对交叉单元和时钟单元进行保护。在主用交叉、时钟单元处于正常工作方式时,备用交叉、时钟单元处于备用工作方式,不承担业务的交叉连接功能,不向系统提供时钟,其交叉矩阵的设置和时钟配置完全与主用单元相同。当备用单元在收到主用单元工作异常的信息或网管下发的倒换命令时,立刻接管主用单元的工作,将自己设置为主用工作模式,并上报倒换事件。2.4 OptiX OSN 3500 交叉矩
16、阵和同步功能定时单元时刻以网络安全为先OptiX OSN 3500的时钟功能如下的时钟功能如下:1、支持SSM时钟协议。2、支持支路重定时。3、支持2路75欧外时钟输入和输出,2048kbit/s或2048kHz。4、支持2路120欧外时钟输入和输出,2048kbit/s或2048kHz。5、当网元跟踪支路时钟源时,对于PQ1和PQM单板,只可以跟踪网管上的第一个端口(对应物理端口为第一路)或者第二个端口(对应物理端口为第九路)。6、当网元跟踪支路时钟源时,对于PD3单板,只可以跟踪第一个端口(对应物理端口为第一路)或者第二个端口(对应物理端口为第四路)。7、当网元跟踪支路时钟源时,对于PL3
17、单板,只可以跟踪第一个端口(对应物理端口为第一路)。2.5 OptiX OSN 3500的时钟时刻以网络安全为先要注意PDH设备和SDH设备传输时钟信号的差异:由于PDH设备的复用结构采用比特间插方式,对所传输的时钟信号基本上无损伤;而SDH设备由于引入指针调整技术,对所传输的时钟信号不可避免的引入了抖动和漂移,产生相位差异。因此,通过SDH设备2M通道传送的时钟信号质量理论上劣于通过PDH传送的时钟信号质量。所以建议不要通过OptiXOSN3500/2500/1500的支路口来传送2M时钟信号。可以使用OptiXOSN3500/2500/1500的时钟输入输出端口来传送时钟。PDH设备和SD
18、H设备传输时钟信号的差异时刻以网络安全为先3、时钟接口类型外同步源2路输入,2048kbit/s(G.7036)或2048kHz(G.70310),75W同步输出2路输出,2048kbit/s(G.7036)或2048kHz(G.70310),75WOptiX2500+(Metro3000)设备的时钟特性如下表所示OptiXOSN3500设备的时钟特性如下表所示时钟类型特性说明外同步源2路输入,2048kbit/s(G.703)或2048kHz(G.703),75W和120W同步输出2路输出,2048kbit/s(G.703)或2048kHz(G.703),75W和120W时刻以网络安全为先4
19、 4、时钟信号流、时钟信号流时刻以网络安全为先 时钟信号流 时钟信号流分为时钟提取信号流和时钟分配信号流。时钟提取信号流的流向是从支路板、线路板、外部时钟源到交叉时钟板;时钟分配信号流的流向是由交叉时钟板分配到支路板、线路板、外部时钟源。OptiX OSN 3500/2500/1500的每个支路板位和线路板位都有时钟总线到交叉时钟板位,以便各线路板和支路板将提取的时钟信号送给时钟单元。时钟单元根据时钟源送来的时钟信号产生系统时钟信号,该系统时钟信号是由交叉时钟板分配给各单板。时刻以网络安全为先OptiX2500+(Metro3000)的时钟总线分配如图所示。时刻以网络安全为先5 5、时钟定时和
20、同步指标、时钟定时和同步指标(1)输出抖动指设备无输入抖动情况下其输出的抖动值。OptiX2500+(Metro3000)设备的输出抖动指标如表所示。时钟接口输出抖动(UIpp)指标要求输出抖动设备测试结果10.05符合20.05符合时刻以网络安全为先时钟接口指标要求(ppm)输出频偏设备测试结果0小时4小时8小时12小时16小时20小时24小时最大值14.6符合符合符合符合符合符合符合符合24.6符合符合符合符合符合符合符合符合时钟输出频率表(2)内部振荡器自由振荡方式的输出频率指任何时候设备内部时钟自由运行的输出频率准确度。OptiX2500+(Metro3000)设备的N内部时钟输出时钟
21、频率准确度指标如表所示。时刻以网络安全为先时钟接口TDEV100s300s600s1000s指标要求设备测试结果指标要求设备测试结果指标要求设备测试结果指标要求设备测试结果16.4ns符合6.4ns符合6.4ns符合6.4ns符合26.4ns符合6.4ns符合6.4ns符合6.4ns符合时钟接口MTIE100s300s600s1000s指标要求设备测试结果指标要求设备测试结果指标要求设备测试结果指标要求设备测试结果164.39ns符合79.01ns符合90.76ns符合100.52ns符合264.39ns符合79.01ns符合90.76ns符合100.52ns符合长期相位变化表(MTIE)表D
22、-24长期相位变化(TDEV)(3)长期相位变化(锁定模式下)长期相位变化由于温度和老化等原因使基准主时钟的输出信号发生缓慢的偏移。常用最大时间间隔误差MTIE和时间偏差TDEV来表示。OptiX2500+(Metro3000)设备的长期相位变化指标如下两个表所示。时刻以网络安全为先 时钟单元的维护建议时钟单元的维护建议查看网元是否出现过SYN-BAD告警或异常的指针调整、误码等性能事件,可以初步判断网络的时钟质量。维护人员定期(建议每周一次)进行时钟板运行质量的检查,可以预先知道问题,达到避免由于时钟性能劣化导致故障的目的,重点检查时钟板的SYN-BAD告警,由于主机缺省将该告警设为不自动上
23、报,请先用网管将该告警设为自动上报。时刻以网络安全为先三、对网络时钟时钟数据的检查1 1、检查时钟配置数据、检查时钟配置数据2 2、检查外部时钟质量、检查外部时钟质量3 3、检查网络的时钟同步、检查网络的时钟同步4 4、时钟劣化告警分析时钟劣化告警分析时刻以网络安全为先1 1、检查时钟配置数据、检查时钟配置数据时钟配置错误,会导致时钟不同步。可采用时钟配置数据分析法和更改配置法,保证配置数据的正确性,进行故障定位。步骤操作1检查同一传输网中,是否配置了两个以上时钟源,导致指针调整。2检查配置跟踪的时钟源精度是否较低,如接入交换时钟精度较低,或者跟踪站点数过多。3检查是否没有配置时钟保护子网,主
24、时钟丢失后(或断纤),时钟无保护引起指针调整。4检查是否时钟源级别设置错误,时钟保护倒换后引起互相跟踪现象,导致指针调整。5检查主时钟网元的内部时钟源是否没有配置时钟源ID(Identity)。当高级别时钟源丢失后,网元进入自由振荡状态,其它网元不会和中心站同步,导致该时钟子网中所有的站都处于自由振荡状态,导致指针调整。6检查是否没有启动SSM时钟保护,当时钟质量劣化时,不能够根据时钟质量进行保护倒换,引起指针调整。7当没有启动SSM时钟保护时,SSM质量输出设为禁止,所以其向其他网元传递的时钟质量为不可用。此时,某网元重新启动SSM,检测到所有线路时钟源质量为不可用,就会转而跟踪内部时钟,进
25、入自由振荡状态,引起指针调整。时刻以网络安全为先一般通过更改时钟源配置的方法来判断外部时钟源质量是否良好。有时SDH设备跟踪的外部时钟源精度较低,容易引起全网指针调整。有时外接BITS的上级时钟源倒换也会导致SDH设备指针调整。导致网元产生指针调整的外部时钟源质量因素有:(1)时钟源精度太低;(2)外部时钟源质量不可用;(3)外接时钟的电缆劣化。2、检查外部时钟质量检查外部时钟质量时刻以网络安全为先3 3、检查网络的时钟同步、检查网络的时钟同步设备对接后,不仅要求SDH传输网内的时钟保持同步,而且对接后形成的网络也应保证时钟同步。时钟不同步在SDH线路对接和PDH支路对接的故障现象是不同的。(
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