【摘要】 SDH環(huán)網(wǎng)中網(wǎng)元間配置雙向線路時鐘源時，容易出現(xiàn)時鐘成環(huán)問題。針對該問題，本文提出一種基于破壞時鐘成環(huán)條件原則的時鐘源配置規(guī)則。對于環(huán)網(wǎng)中配置有環(huán)外時鐘源的網(wǎng)元，通過配置一個線路時鐘源或不配置線路時鐘源的方式，來避免時鐘成環(huán)條件的成立，從而避免環(huán)路中時鐘成環(huán)的出現(xiàn)。并在SDH仿真平臺上對單環(huán)網(wǎng)絡以及多環(huán)網(wǎng)絡的時鐘配置進行分析，驗證了規(guī)則的有效性。

【關鍵詞】 SDH 時鐘成環(huán) 時鐘配置

SDH網(wǎng)絡是光同步傳輸網(wǎng)絡，網(wǎng)內各網(wǎng)元的時鐘頻率必須同步或控制在一定的容差范圍之內，以保證網(wǎng)內各網(wǎng)元間的正常數(shù)據(jù)信息的交換。網(wǎng)元之間的時鐘是否同步嚴重影響著整個網(wǎng)絡的傳輸性能，而如果網(wǎng)內出現(xiàn)時鐘成環(huán)現(xiàn)象，時鐘會劣化到不確定的值，網(wǎng)絡性能下降，產生不可預知的故障。因此，在配置SDH網(wǎng)的時鐘時，應該避免時鐘成環(huán)的出現(xiàn)。為了防止時鐘成環(huán)，文獻-[1]介紹了一種分布式的時鐘源選擇控制算法，既能有效地防止產生定時環(huán)路，有能自動選擇最優(yōu)時鐘源用于網(wǎng)同步。文獻[2]提出一種時鐘同步規(guī)劃，建議網(wǎng)元的時鐘同步逐步支持公司私有算法，簡化時鐘配置和減少時鐘故障。文獻[3]擴展了ESMC報文，提出了eSSM（擴展同步狀態(tài)消息）算法。采用該算法可以有效防止在多種時鐘故障情況下的時鐘成環(huán)，并且能優(yōu)化時鐘樹，提高時鐘性能。文獻[4]分析了幾種SDH組網(wǎng)類型的時鐘配置可能出現(xiàn)的時鐘成環(huán)情況和導致時鐘成環(huán)的原因，得出了幾種避免時鐘成環(huán)的結論。

一、時鐘同步技術簡介

時鐘同步有偽同步和主從同步兩種方式，目前國內傳輸網(wǎng)基本都采用主從同步方式。同步方法是在網(wǎng)內設一主站，有高穩(wěn)定的時鐘，它產生標準頻率，并傳遞給各從站，使全網(wǎng)都服從此主時鐘，達到全網(wǎng)頻率一致的目的。主從同步法的優(yōu)點是從站的設備比較簡單、經(jīng)濟，性能也較好，在數(shù)字通信網(wǎng)中得到了廣泛的應用。主從同步法的缺點是當主站發(fā)生故障時，各從站會失去統(tǒng)一的時間標準而無法工作，以致造成全網(wǎng)通信中斷。其解決辦法就是按時鐘等級設置多個時鐘源，當原時鐘源質量下降時，選擇預先設置的順序選取時鐘源[2]。SDH網(wǎng)絡中的站點的同步配置有三種工作方式：外同步定時、信號同步定時、內同步定時。采用外同步定時方式時，網(wǎng)元的同步時鐘是由外部定時源提供。信號同步定時是目前廣泛應用的一種同步定時方式。隨著應用場合的不同，該方式又細分為通過定時、環(huán)路定時和線路定時3種方式。內同步定時是指在外同步源丟失時可以使用內部自身的定時源進行定時。在SDH網(wǎng)絡中，不同的配置方式會導致整體的時鐘抽取方式有差異，有可能導致時鐘成環(huán)問題[5]。

二、時鐘成環(huán)問題的出現(xiàn)及規(guī)避措施

2.1 時鐘成環(huán)的出現(xiàn)

在SDH環(huán)網(wǎng)中，網(wǎng)元間配置雙向線路時鐘源并且環(huán)網(wǎng)中配置了多個外時鐘源時，根據(jù)ITU-T時鐘源標準算法可能會導致時鐘成環(huán)。定時環(huán)路是指環(huán)網(wǎng)內網(wǎng)元的時鐘都與基準時鐘隔離，出現(xiàn)網(wǎng)元的時鐘通過另外的鏈路收到自己發(fā)出的定時信號的情況，網(wǎng)元定時自身的反饋導致時鐘頻率不穩(wěn)，從而導致網(wǎng)絡性能下降，產生不可預知的故障。下面利用SDH仿真平臺對單環(huán)網(wǎng)絡的兩種會出現(xiàn)時鐘成環(huán)的配置進行分析。我們的SDH仿真平臺依據(jù)ITU-T標準構建，實現(xiàn)了對SDH板卡、網(wǎng)元、網(wǎng)絡的仿真。針對本文討論的時鐘配置問題，SDH仿真平臺可以配置網(wǎng)元的時鐘優(yōu)先級，顯示網(wǎng)元當前跟蹤的時鐘源信息，配置界面如圖1所示。同時仿真平臺還可以顯示網(wǎng)絡運行時，網(wǎng)元的時鐘跟蹤方向以及當前網(wǎng)絡的同步的時鐘質量等級，如圖2。

單環(huán)網(wǎng)絡的拓撲圖如圖3所示，該網(wǎng)絡共有6個網(wǎng)元（A、B、C、D、E、F）。其中A網(wǎng)元配置質量為0x02的外時鐘源1，D網(wǎng)元配置質量為0x04的外時鐘源2。其中配置一的時鐘配置遵循的原則是所有網(wǎng)元按照同一個方向抽取線路時鐘，配置二的時鐘配置遵循的原則是所有網(wǎng)元到外時鐘源1抽時鐘的路徑最短。

2.1.1配置一

配置一的時鐘配置遵循的原則為所有網(wǎng)元按照同一個方向抽取線路時鐘，如表1所示。

當中斷外時鐘源1后，A網(wǎng)元進行時鐘倒換，此時只有B網(wǎng)元傳來的時鐘質量為0x02的時鐘可用，故A網(wǎng)元抽取B網(wǎng)元時鐘，而其他網(wǎng)元的時鐘狀態(tài)不變，從而時鐘成環(huán)，最終網(wǎng)絡的時鐘鎖定情況如圖4所示，0f表示不抽取時鐘，02表示線路時鐘的抽取方向和時鐘質量為0x02。故該配置一會在外時鐘源1中斷后出現(xiàn)時鐘成環(huán)，配置不可用。

2.1.2配置二

配置二的時鐘配置遵循的原則為所有網(wǎng)元到外時鐘源1抽時鐘的路徑最短，如表2所示。

當外時鐘源1和外時鐘源2中斷其中一個時，網(wǎng)絡中時鐘同步正常，并未出現(xiàn)成環(huán)現(xiàn)象。當外時鐘1先中斷后，網(wǎng)元跟蹤外時鐘源2，時鐘鎖定正常。外時鐘源2接著中斷后，D網(wǎng)元發(fā)生時鐘切換，由于只有從E網(wǎng)元過來的質量為0x04的時鐘源可用，D網(wǎng)元鎖定抽取E網(wǎng)元時鐘，從而導致了時鐘成環(huán)，最終網(wǎng)絡的時鐘鎖定情況如圖5所示，0f表示不抽取時鐘，04表示線路時鐘的抽取方向和時鐘質量為0x04。故該配置一會在外時鐘源1、2先后中斷后出現(xiàn)時鐘成環(huán)，配置不可用。

2.2 避免成環(huán)的配置規(guī)則

通過對上述成環(huán)配置的分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)時鐘成環(huán)，主要是由于各個網(wǎng)元均配置了雙向互抽的時鐘源。SDH環(huán)網(wǎng)時鐘成環(huán)的必要條件：單獨考慮網(wǎng)絡中配置的線路時鐘，若網(wǎng)元按同一方向抽取線路時鐘能形成一個閉合環(huán)路，則該網(wǎng)絡有可能成環(huán)。配置一、二都滿足成環(huán)條件，故在外時鐘源中斷后，出現(xiàn)了時鐘成環(huán)。

故避免成環(huán)條件的成立，就能避免時鐘成環(huán)的產生，所以本文提出時鐘配置規(guī)則：對于環(huán)網(wǎng)中配置了環(huán)外時鐘源的網(wǎng)元，通過配置一個或者不配置線路時鐘源的方式，避免環(huán)網(wǎng)中網(wǎng)元按同一方向抽取線路時鐘時形成閉合環(huán)路。

下面通過實例來說明該配置規(guī)則的有效性，所有網(wǎng)絡的配置分析都在SDH仿真平臺上進行。

2.3 單環(huán)時鐘成環(huán)問題的規(guī)避方法及驗證

該時鐘配置遵循本文提出的配置規(guī)則，配置情況如圖6、7所示，圖中紅色箭頭表示未配置線路時鐘源雙向互抽的網(wǎng)元間連接。其中，各個網(wǎng)元的時鐘源優(yōu)先級可以通過抽取外時鐘源1的最短路徑路徑原則配置?？梢园l(fā)現(xiàn)該配置中，網(wǎng)絡中沒有出現(xiàn)同一方向抽取線路時鐘成環(huán)的情況，這樣避免了成環(huán)條件的出現(xiàn)，故該配置能避免成環(huán)現(xiàn)象。利用SDH仿真平臺對該配置進行測試，沒有出現(xiàn)時鐘成環(huán)現(xiàn)象。

2.4 相切多環(huán)網(wǎng)絡的時鐘成環(huán)規(guī)避方法及驗證

該配置規(guī)則同樣適用于多環(huán)網(wǎng)絡的時鐘源配置，多環(huán)網(wǎng)絡拓撲如圖8所示。網(wǎng)絡中共有12個網(wǎng)元（A-L），形成了3個相切的環(huán)形網(wǎng)絡，其中B網(wǎng)元配置質量為0x02的外時鐘源1，E網(wǎng)元配置質量為0x04的外時鐘源2。

利用本文提出的配置規(guī)則來對該SDH網(wǎng)絡的時鐘源配置。首先配置網(wǎng)絡中間的環(huán)網(wǎng)A-B-C-D-E-F-A，根據(jù)之前配置單環(huán)的方法，可以配置成A到B和F到E或者C到B和D到E的單向時鐘抽取。我們選取A到B和F到E的單向時鐘抽取配置，接下來配置左邊的環(huán)網(wǎng)A-G-H-I-A，環(huán)網(wǎng)中A配置了環(huán)外時鐘源，可以配置成G到A和I到A的單向時鐘抽取。最后，配置右邊的環(huán)網(wǎng)D-J-K-L-D，其中D配置了環(huán)外時鐘源，可以配置成J到D和L到D的單向時鐘抽取，最終時鐘源配置如圖9所示，圖中紅色箭頭表示未配置線路時鐘源雙向互抽的網(wǎng)元間連接。

通過最短路徑原則對各網(wǎng)元的各時鐘源進行優(yōu)先級排序，完成完整的時鐘源配置。通過SDH仿真平臺的驗證，應用該配置的多環(huán)網(wǎng)絡沒有出現(xiàn)時鐘成環(huán)現(xiàn)象。

三、結論

本文提出一種基于破壞時鐘成環(huán)條件原則的時鐘源配置規(guī)則，對于環(huán)網(wǎng)中配置有環(huán)外時鐘源的網(wǎng)元，通過配置一個或不配置線路時鐘源的方式，來避免時鐘成環(huán)條件的成立，從而避免環(huán)路中時鐘成環(huán)的出現(xiàn)。通過SDH仿真平臺的驗證，采用該配置規(guī)則配置的網(wǎng)絡能有效地避免時鐘成環(huán)。該配置方法適用于各種內部具有環(huán)形結構的網(wǎng)絡拓撲。

聯(lián)系方式：

葉彬斌，華南理工大學電子與信息學院，廣東省廣州市天河區(qū)五山路381號華南理大學西八宿舍，510640，meepo_ye@163.com， 15920126970

作者簡介：

劉植偉，第一作者，男，本科，深圳供電局有限公司，工程師，運維工程師，主要研究方向為電力通信。

葉彬斌，男，在讀碩士研究生，華南理工大學電子與信息學院，主要研究方向光通信和仿真系統(tǒng)設計。

黃鋆，男，在讀碩士研究生，華南理工大學電子與信息學院，主要研究方向為傳輸網(wǎng)技術和仿真系統(tǒng)設計。

洪濤，男，碩士，深圳供電局有限公司，工程師，運維工程師，主要研究方向為電力通信。