S1字節(jié)和SDH網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘保護(hù)倒換原理

文｜黃文海

S1字節(jié)工作原理

在SDH網(wǎng)中，各個(gè)網(wǎng)元通過(guò)一定的時(shí)鐘同步路徑一級(jí)一級(jí)地跟蹤到同一個(gè)時(shí)鐘基準(zhǔn)源，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)的同步。通常，一個(gè)網(wǎng)元獲得同步時(shí)鐘源的路徑并非只有一條。也就是說(shuō)，一個(gè)網(wǎng)元同時(shí)可能有多個(gè)時(shí)鐘基準(zhǔn)源可用。 這些時(shí)鐘基準(zhǔn)源可能來(lái)自于同一個(gè)主時(shí)鐘源，也可能來(lái)自于不同質(zhì)量的時(shí)鐘基準(zhǔn)源。在同步網(wǎng)中，保持各個(gè)網(wǎng)元的時(shí)鐘盡量同步是極其重要的。為避免由于一條時(shí)鐘同步路徑的中斷，導(dǎo)致整個(gè)同步網(wǎng)的失步，有必要考慮同步時(shí)鐘的自動(dòng)保護(hù)倒換問(wèn)題。也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)元所跟蹤的某路同步時(shí)鐘基準(zhǔn)源發(fā)生丟失的時(shí)候，要求它能自動(dòng)地倒換到另一路時(shí)鐘基準(zhǔn)源上。這一路時(shí)鐘基準(zhǔn)源，可能與網(wǎng)元先前跟蹤的時(shí)鐘基準(zhǔn)源是同一個(gè)時(shí)鐘源，也可能是一個(gè)質(zhì)量稍差的時(shí)鐘源。顯然，為了完成以上功能，需要知道各個(gè)時(shí)鐘基準(zhǔn)源的質(zhì)量信息。

ITU-T定義的S1字節(jié)，正是用來(lái)傳遞時(shí)鐘源的質(zhì)量信息的。它利用段開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)S1字節(jié)的高四位，來(lái)表示16種同步源質(zhì)量信息。

表1是ITU-T已定義的同步狀態(tài)信息編碼。利用這一信息，遵循一定的倒換協(xié)議，就可實(shí)現(xiàn)同步網(wǎng)中同步時(shí)鐘的自動(dòng)保護(hù)倒換功能。

表1 同步狀態(tài)信息編碼

在SDH光同步傳輸系統(tǒng)中，時(shí)鐘的自動(dòng)保護(hù)倒換遵循以下協(xié)議：

規(guī)定一同步時(shí)鐘源的質(zhì)量閾值，網(wǎng)元首先從滿足質(zhì)量閾值的時(shí)鐘基準(zhǔn)源中選擇一個(gè)級(jí)別最高的時(shí)鐘源作為同步源。 并將此同步源的質(zhì)量信息（即S1字節(jié)）傳遞給下游網(wǎng)元。

若沒(méi)有滿足質(zhì)量閾值的時(shí)鐘基準(zhǔn)源，則從當(dāng)前可用的時(shí)鐘源中，選擇一個(gè)級(jí)別最高的時(shí)鐘源作為同步源。 并將此同步源的質(zhì)量信息（即S1字節(jié)）傳遞給下游網(wǎng)元。

若網(wǎng)元B當(dāng)前跟蹤的時(shí)鐘同步源是網(wǎng)元A的時(shí)鐘，則網(wǎng)元B的時(shí)鐘對(duì)于網(wǎng)元A來(lái)說(shuō)為不可用同步源。

工作實(shí)例

下面通過(guò)舉例的方法，來(lái)說(shuō)明同步時(shí)鐘自動(dòng)保護(hù)倒換的實(shí)現(xiàn)。

如圖1所示的傳輸網(wǎng)中，BITS時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)網(wǎng)元1和網(wǎng)元4的外時(shí)鐘接入口接入。這兩個(gè)外接BITS時(shí)鐘，互為主備，滿足G812本地時(shí)鐘基準(zhǔn)源質(zhì)量要求。正常工作的時(shí)候，整個(gè)傳輸網(wǎng)的時(shí)鐘同步于網(wǎng)元1的外接BITS時(shí)鐘基準(zhǔn)源。

圖1 正常狀態(tài)下的時(shí)鐘跟蹤

設(shè)置同步源時(shí)鐘質(zhì)量閾值“不劣于G812本地時(shí)鐘”。各個(gè)網(wǎng)元的同步源及時(shí)鐘源級(jí)別配置如表2所示。

另外，對(duì)于網(wǎng)元1和網(wǎng)元4，還需設(shè)置外接BITS時(shí)鐘S1字節(jié)所在的時(shí)隙（由BITS提供者給出）。

正常工作的情況下，當(dāng)網(wǎng)元2和網(wǎng)元3間的光纖發(fā)生中斷時(shí)，將發(fā)生同步時(shí)鐘的自動(dòng)保護(hù)倒換。 遵循上述的倒換協(xié)議，由于網(wǎng)元4跟蹤的是網(wǎng)元3的時(shí)鐘，因此網(wǎng)元4發(fā)送給網(wǎng)元3的時(shí)鐘質(zhì)量信息為“時(shí)鐘源不可用”，即S1字節(jié)為0XFF。所以當(dāng)網(wǎng)元3檢測(cè)到西向同步時(shí)鐘源丟失時(shí)，網(wǎng)元3不能使用東向的時(shí)鐘源作為本站的同步源。而只能使用本板的內(nèi)置時(shí)鐘源作為時(shí)鐘基準(zhǔn)源，并通過(guò)S1字節(jié)將這一信息傳遞給網(wǎng)元4，即網(wǎng)元3傳給網(wǎng)元4 的S1字節(jié)為0X0B，表示“同步設(shè)備定時(shí)源（SETS）時(shí)鐘信號(hào)”。網(wǎng)元4接收到這一信息后，發(fā)現(xiàn)所跟蹤的同步源質(zhì)量降低了（原來(lái)為“G812本地局時(shí)鐘”，即S1字節(jié)為0X08），不滿足所設(shè)定的同步源質(zhì)量閾值的要求。則網(wǎng)元4需要重新選取符合質(zhì)量要求的時(shí)鐘基準(zhǔn)源。網(wǎng)元4可用的時(shí)鐘源有4個(gè)，西向時(shí)鐘源、東向時(shí)鐘源、內(nèi)置時(shí)鐘源和外接BITS時(shí)鐘源。顯然，此時(shí)只有東向時(shí)鐘源和外接BITS時(shí)鐘源滿足質(zhì)量閾值的要求。由于網(wǎng)元4中配置東向時(shí)鐘源的級(jí)別比外接BITS時(shí)鐘源的級(jí)別高，所以網(wǎng)元4最終選取東向時(shí)鐘源作為本站的同步源。網(wǎng)元4跟蹤的同步源由西向倒換到東向后，網(wǎng)元3東向的時(shí)鐘源變?yōu)榭捎?。顯然，此時(shí)網(wǎng)元3可用的時(shí)鐘源中，東向時(shí)鐘源的質(zhì)量滿足質(zhì)量閾值的要求，且級(jí)別也是最高的，因此網(wǎng)元3將選取東向時(shí)鐘源作為本站的同步源。最終，整個(gè)傳輸網(wǎng)的時(shí)鐘跟蹤情況將如圖2所示。

表2 各網(wǎng)元同步源及時(shí)鐘源級(jí)別配置

若正常工作的情況下，網(wǎng)元1的外接BITS時(shí)鐘出現(xiàn)了故障，則依據(jù)倒換協(xié)議，按照上述的分析方法可知，傳輸網(wǎng)

圖2 網(wǎng)元2、3間光纖損壞下的時(shí)鐘跟蹤

圖3 網(wǎng)元1外接BITS失效下的時(shí)鐘跟蹤

最終的時(shí)鐘跟蹤情況將如圖3所示。

若網(wǎng)元1和網(wǎng)元4的外接BITS時(shí)鐘都出現(xiàn)了故障。則此時(shí)每個(gè)網(wǎng)元所有可用的時(shí)鐘源均不滿足基準(zhǔn)源的質(zhì)量閾值。根據(jù)倒換協(xié)議，各網(wǎng)元將從可用的時(shí)鐘源中選擇級(jí)別最高的一個(gè)時(shí)鐘源作為同步源。假設(shè)所有BITS出故障前，網(wǎng)中的各個(gè)網(wǎng)元的時(shí)鐘同步于網(wǎng)元4的時(shí)鐘。則所有BITS出故障后，通過(guò)分析不難看出，網(wǎng)中各個(gè)網(wǎng)元的時(shí)鐘仍將同步于網(wǎng)元4的時(shí)鐘，如圖4所示。只不過(guò)此時(shí)，整個(gè)傳輸網(wǎng)的同步源時(shí)鐘質(zhì)量由原來(lái)的G812本地時(shí)鐘降為同步設(shè)備的定時(shí)源時(shí)鐘。但整個(gè)網(wǎng)仍同步于同一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘源。

圖4 兩個(gè)外接BITS均失效下的時(shí)鐘跟蹤

由此可見(jiàn)，采用了時(shí)鐘的自動(dòng)保護(hù)倒換后，同步網(wǎng)的可靠性和同步性能都大大提高了。