S1字節和SDH網絡時鐘保護倒換原理

文｜黃文海

S1字節工作原理

在SDH網中，各個網元通過一定的時鐘同步路徑一級一級地跟蹤到同一個時鐘基準源，從而實現整個網的同步。通常，一個網元獲得同步時鐘源的路徑并非只有一條。也就是說，一個網元同時可能有多個時鐘基準源可用。 這些時鐘基準源可能來自于同一個主時鐘源，也可能來自于不同質量的時鐘基準源。在同步網中，保持各個網元的時鐘盡量同步是極其重要的。為避免由于一條時鐘同步路徑的中斷，導致整個同步網的失步，有必要考慮同步時鐘的自動保護倒換問題。也就是說，當一個網元所跟蹤的某路同步時鐘基準源發生丟失的時候，要求它能自動地倒換到另一路時鐘基準源上。這一路時鐘基準源，可能與網元先前跟蹤的時鐘基準源是同一個時鐘源，也可能是一個質量稍差的時鐘源。顯然，為了完成以上功能，需要知道各個時鐘基準源的質量信息。

ITU-T定義的S1字節，正是用來傳遞時鐘源的質量信息的。它利用段開銷字節S1字節的高四位，來表示16種同步源質量信息。

表1是ITU-T已定義的同步狀態信息編碼。利用這一信息，遵循一定的倒換協議，就可實現同步網中同步時鐘的自動保護倒換功能。

表1 同步狀態信息編碼

在SDH光同步傳輸系統中，時鐘的自動保護倒換遵循以下協議：

規定一同步時鐘源的質量閾值，網元首先從滿足質量閾值的時鐘基準源中選擇一個級別最高的時鐘源作為同步源。 并將此同步源的質量信息（即S1字節）傳遞給下游網元。

若沒有滿足質量閾值的時鐘基準源，則從當前可用的時鐘源中，選擇一個級別最高的時鐘源作為同步源。 并將此同步源的質量信息（即S1字節）傳遞給下游網元。

若網元B當前跟蹤的時鐘同步源是網元A的時鐘，則網元B的時鐘對于網元A來說為不可用同步源。

工作實例

下面通過舉例的方法，來說明同步時鐘自動保護倒換的實現。

如圖1所示的傳輸網中，BITS時鐘信號通過網元1和網元4的外時鐘接入口接入。這兩個外接BITS時鐘，互為主備，滿足G812本地時鐘基準源質量要求。正常工作的時候，整個傳輸網的時鐘同步于網元1的外接BITS時鐘基準源。

圖1 正常狀態下的時鐘跟蹤

設置同步源時鐘質量閾值“不劣于G812本地時鐘”。各個網元的同步源及時鐘源級別配置如表2所示。

另外，對于網元1和網元4，還需設置外接BITS時鐘S1字節所在的時隙（由BITS提供者給出）。

正常工作的情況下，當網元2和網元3間的光纖發生中斷時，將發生同步時鐘的自動保護倒換。 遵循上述的倒換協議，由于網元4跟蹤的是網元3的時鐘，因此網元4發送給網元3的時鐘質量信息為“時鐘源不可用”，即S1字節為0XFF。所以當網元3檢測到西向同步時鐘源丟失時，網元3不能使用東向的時鐘源作為本站的同步源。而只能使用本板的內置時鐘源作為時鐘基準源，并通過S1字節將這一信息傳遞給網元4，即網元3傳給網元4 的S1字節為0X0B，表示“同步設備定時源（SETS）時鐘信號”。網元4接收到這一信息后，發現所跟蹤的同步源質量降低了（原來為“G812本地局時鐘”，即S1字節為0X08），不滿足所設定的同步源質量閾值的要求。則網元4需要重新選取符合質量要求的時鐘基準源。網元4可用的時鐘源有4個，西向時鐘源、東向時鐘源、內置時鐘源和外接BITS時鐘源。顯然，此時只有東向時鐘源和外接BITS時鐘源滿足質量閾值的要求。由于網元4中配置東向時鐘源的級別比外接BITS時鐘源的級別高，所以網元4最終選取東向時鐘源作為本站的同步源。網元4跟蹤的同步源由西向倒換到東向后，網元3東向的時鐘源變為可用。顯然，此時網元3可用的時鐘源中，東向時鐘源的質量滿足質量閾值的要求，且級別也是最高的，因此網元3將選取東向時鐘源作為本站的同步源。最終，整個傳輸網的時鐘跟蹤情況將如圖2所示。

表2 各網元同步源及時鐘源級別配置

若正常工作的情況下，網元1的外接BITS時鐘出現了故障，則依據倒換協議，按照上述的分析方法可知，傳輸網

圖2 網元2、3間光纖損壞下的時鐘跟蹤

圖3 網元1外接BITS失效下的時鐘跟蹤

最終的時鐘跟蹤情況將如圖3所示。

若網元1和網元4的外接BITS時鐘都出現了故障。則此時每個網元所有可用的時鐘源均不滿足基準源的質量閾值。根據倒換協議，各網元將從可用的時鐘源中選擇級別最高的一個時鐘源作為同步源。假設所有BITS出故障前，網中的各個網元的時鐘同步于網元4的時鐘。則所有BITS出故障后，通過分析不難看出，網中各個網元的時鐘仍將同步于網元4的時鐘，如圖4所示。只不過此時，整個傳輸網的同步源時鐘質量由原來的G812本地時鐘降為同步設備的定時源時鐘。但整個網仍同步于同一個基準時鐘源。

圖4 兩個外接BITS均失效下的時鐘跟蹤

由此可見，采用了時鐘的自動保護倒換后，同步網的可靠性和同步性能都大大提高了。