SDH传输网时钟优化

摘要：文章针对某电力SDH传输网时钟存在的问题，提出了时钟优化原则以及时钟优化方案。通过对传输网时钟进行优化，消除了影响网络性能的安全隐患。

关键词：传输网 时钟 同步 SSM

中图分类号：TN914.332 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0034-02

1 引言

随着电力通信网的快速发展和企业现代化管理水平的不断提高，SDH传输网承载的业务不断拓展，对传输网络的要求也越来越高。数字时钟同步是传输网的重要支撑技术之一，为传输网络的稳定运行提供保障。

实现网同步的目标是使网中所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内，以使网内各交换节点的全部数字流实现正确有效的交换，否则会在数字交换机的缓存器中产生信息比特的溢出和取空，导致数字流的滑动损伤，造成数据出错[1]。由于时钟频率不一致产生的滑动在所有使用同一时钟的系统中都会出现，影响很大，因而必须有效控制。

2 时钟同步现状

某电力传输网按照传输A网、传输B网相互独立的双传输平面进行建设，承载着调度自动化、继电保护、安稳控制等生产实时控制业务，为电网的安全稳定运行提供全方位、高质量的通信服务。

传输A网核心层带宽为10G，骨干层为622M/2.5G，接入层为155M，核心层和骨干层主要用NEC U-Node设备，接入层城区主要用华为Metro3000、Metro1000和NEC V-Node、C-Node设备，两区两市主要用中兴S330设备。传输B网分城区子网和两区两市子网，城区子网骨干层带宽为2.5G，接入层为622M/155M，两区两市子网骨干层带宽为622M，接入层为155M。设备基本统一，主要采用华为Metro5000、Metro3000、Metro1000组网。

某电力通信网的时钟同步采用主从同步方式，NEC传输A网以新局U-Node为切点，跟踪广东电力通信网的基准主时钟，华为传输A网、中兴传输A网、华为传输B网通过光路与NEC传输A网互联，从接收到的STM-N高速信号中直接提取定时基准，实现全网同步，如图1所示。

通过对网络的时钟配置情况进行查询和分析，发现某电力传输网在时钟同步上存在以下问题：

（1）部分网元未配置时钟保护。时钟保护是指在主路由跟踪的时钟出现故障时，网络的时钟可以自动地选择备用路由时钟，保障网络时钟的质量，防止传输性能下降。

（2）部分网元的时钟未按照最短路径进行跟踪。为了达到最好的时钟质量，应当选择到时钟主站最短路径为时钟跟踪的主路由，避免时钟跟踪链过长。时钟跟踪链越长，时钟的劣化就越严重。

（3）部分网元跟踪内部时钟。部分网元只配置了内部时钟源，时钟工作在自由振荡状态，网元时钟精度降低，会造成网络指针调整。

（4）部分网元时钟互跟。时钟互跟将导致全网时钟不同步，网元时钟质量劣化。

3 时钟同步优化

3.1 时钟同步优化原则

时钟同步优化原则主要体现在缩短定时链路长度和提供主备时钟同步信号。

3.1.1 定时链路长度

尽量减少定时基准传输的长度，一个同步参考链上的节点时钟总数不超过60个，其中K=10、N=20、网元时钟总数

3.1.2 SSM的开启

充分利用S1字节防止出现定时环路。SSM（Synchronization Status Message）同步状态信息，又称同步质量信息，用于在同步定时传递链路中直接反映同步定时信号的等级。若具有SSM功能，则在同步定时传递链路中的每一个节点时钟能接收到从上游节点传来的SSM信息。通过判断所收到的同步定时信号的质量等级，来控制本节点时钟的运行状态。如果在数字同步网中每个节点时钟都能收到上游节点传来的SSM信息并能向下游节点输出反映该同步定时信号质量等级的SSM信息，那么整个数字同步网内各级节点时钟将处于一种同步定时信号质量预知的监控状态下，从而大大提高了全网同步运行的质量。因此，全网所有参与动作的网元都建议启动SSM协议。

3.1.3 主备定时

为了确保传输网络安全稳定运行，必须具备主备定时源和主备定时链路，实现同步时钟的自动保护倒换。

为了避免由于一条时钟同步路径的中断而导致整个同步网失步， 要求网络在一个网元所跟踪的某路同步时钟基准源发生丢失时，能自动倒换到另一路时钟基准源上。此路时钟基准源可能与网元先前跟踪的时钟基准源是同一个质量等级的时钟源， 也可能是一个质量稍差的时钟源。ITU-T定义S1字节用于传递时钟源的质量等级信息，遵循以下时钟自动保护倒换原则：

（1）配置了时钟源优先级别后，网元首先网元从当前可用时钟源中，选择一个级别最高的时钟源作为同步时钟源，并将此同步时钟源的质量等级信息传递给下游网元。

（2）当网元有多个同步时钟源且质量等级信息相同时，则依据优先级，选择优先级最高的时钟源作为同步时钟源，并将此同步时钟源的质量等级信息传递给下游网元。

（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。

3.2 时钟保护配置及分析

组网形式主要有链、环网、相切环网、环带链形式等。下面以单个时钟基准（PRC）为外部时钟源为例，讨论环网中各节点的时钟保护配置。

典型的SDH环网单PRC配置组网时钟跟踪图如图2所示。A节点外接一个PRC为基准定时源，假设为G.811时钟，其余各节点通过线路定时跟踪此基准定时源。

全网启用SSM协议，各节点时钟配置如下：

A：外时钟、内时钟；

B：东向时钟、西向时钟、内时钟；

C：东向时钟、西向时钟、内时钟；

D：东向时钟、西向时钟、内时钟；

节点A优先级只设置了外时钟和内时钟。这是因为如果A设置了东或西向时钟，一旦基准时钟源失效，节点A会跟踪D的时钟从而导致时钟成环。

全网正常情况下，所有从线路上提取定时的节点，会向上游节点回传同步定时不可用（S1=1111）信息。每个节点都从所有配置时钟源提取定时信息，并获取同步质量信息，优先跟踪质量较高的同步源，相同质量的同步源则跟踪优先级别较高的同步源。

当两个节点间光缆中断时，假设发生在B和C之间，正常时钟跟踪链从光缆中断处的下游网元的跟踪状态会发生变化而进入倒换状态。

光缆中断的瞬间，C收不到B的定时信号，瞬间为不可用（S1=1111），进入保持模式，向下游节点插入S1字节为1111。此时D节点收到由节点C传过来的时钟质量后，比较出A节点传送的时钟质量高，根据时钟倒换条件，节点D时钟跟踪倒换到抽取A网元时钟源上，向C网元下插S1字节是0010，同理，节点C抽取节点D的时钟，全网时钟继续跟踪主时钟PRC，重新进入同步稳态。

3.3 时钟同步优化方案

根据时钟同步优化原则和时钟保护配置及分析，对某电力传输网进行时钟优化。以核心环为切入点，将核心环作为一个单环，首先对环上各节点的时钟设置标准化。再以核心环为基准，向四周扩散，根据各环的特点，逐层优化，主要措施如下：

（1）增加时钟保护，为了防止断纤造成网络时钟互锁，全网启用标准SSM协议。

（2）规划时钟子网。全网属于同一时钟子网。

（3）避免一个子环从同一方向跟踪时钟，以提高网络时钟质量。

（4）对传输网络的时钟进行配置优化，考虑某些网元的跟踪方向，进一步提升网络时钟质量；

4 结语

传输网络的时钟稳定良好，是决定传输网络传输质量的一个重要指标，当网络的时钟劣化时，传输网络所传输的数据将出现误码或者其他设备无法正常的识别经过传输网络传送的信号。通过对传输网的时钟进行优化，消除了影响网络性能的安全隐患。

参考文献

[1]韦乐平.《光同步数字传输网》.北京：人民邮电出版社，1993年.

[2]Architectures of transport networks based on the SDH.ITU-T Rec.G.803，1996.