CN101931524A - 一种同步数字传输网的时钟源选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步数字传输网的时钟源选择方法，能自动完成SDH传输网络中网元时钟源的选择。该方法包括：根据同步数字传输网的时钟质量信息生成一时钟信息报文，所述同步数字传输网的每个网元的时钟板，均通过所述时钟信息报文进行独立的时钟源选择。与现有技术相比，本发明方法实现了时钟源自动倒换及其恢复，充分保持了和现有系统的兼容性。

Description

一种同步数字传输网的时钟源选择方法
技术领域
本发明涉及通信领域的同步数字传输(SDH)技术，尤其涉及一种同步数字传输网的时钟源选择方法。
背景技术
在同步数字通信网(SDH/SONET)中，网内各个网元节点之间的同步是通过时钟单元完成的，同步直接关系到网络业务的质量。如果网络中的时钟出现问题，轻则导致业务数据指针的调整，重则导致整个网络瘫痪。
传统的传输网络采用同步状态信息(Synchronization Status Message，SSM)协议完成时钟源的选择操作，这种选择方法在国际电信联盟(ITU)相关规范等均有记载。所述的SSM用于在同步定时链路中传递定时信号的质量等级，使得SDH网络中的节点时钟通过对SSM的读取并解析，获取上游时钟信息，并将本节点同步信息传递给下游节点。网元选择最优时钟源进行锁定的时候，主要把SSM信息作为选择的依据，这种方法虽然可以保证整个传输网络保持时钟同步，但却无法检测出时钟源的劣化情况。
在目前的同步数字传送网中，时钟单元对时钟源的选择过程中，普遍采用的方式是通过计算时钟源传递所经过的路径长短来大概估计时钟源的劣化程度，无法准确地检测出时钟源真实劣化程度，并通过增加额外的开销字节来避免时钟成环。
另外，在网管层面上还停留在操作员根据系统提供数据进行逻辑分析判断基础上，无法由SDH网络自动选择时钟源，即使当前选中的参考时钟源劣化到了比较严重的程度，系统仍然有可能认为该信号是当前最好的，在这种情况下系统无法进行时钟源的自动倒换。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于需要提供一种时钟源选择方法，以自动完成SDH传输网络中网元时钟源的选择。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种同步数字传输网的时钟源选择方法，包括：
根据同步数字传输网的时钟质量信息生成一时钟信息报文，所述同步数字传输网的每个网元的时钟板，均通过所述时钟信息报文进行独立的时钟源选择。
优选地，将所述时钟信息报文采用国际电信联盟标准高级数据链路控制协议封装并进行切割，以若干字节为单位的形式插入到同步数字传输帧的保留开销字节中进行传输。
优选地，所述时钟质量信息，包括质量等级、优先级、时钟方差以及时钟源标识。
优选地，对于接收的不同邻居网元发送的所述时钟信息报文，所述时钟板依次比较所述质量等级、优先级及时钟方差，根据比较结果进行所述时钟源选择。
优选地，对于接收的不同邻居网元发送的所述时钟信息报文，选择质量等级最高的时钟源，若所述质量等级最高的时钟源不唯一则从中选择优先级最高的时钟源，若所述优先级最高的时钟源不唯一则计算所述优先级最高的时钟源的时钟方差，选择所述时钟方差最小的时钟源。
优选地，该方法进一步包括：
将所选择的时钟源作为参考时钟源，每个网元均判断所述参考时钟源的时钟源标识是否与自身的时钟源标识相同，以此判断时钟是否成环。
优选地，该方法进一步包括：
将所选择的时钟源作为参考时钟源，跟踪所述参考时钟源并判断劣化值是否超过预设的门限值，是则降低所述质量等级和优先级，并重新进行所述时钟源选择，否则判断所述参考时钟源是否为有效的时钟源，是有效的时钟源则所述时钟板锁定所述参考时钟源，不是有效的时钟源则本板时钟进入保持模式或自由震荡模式。
优选地，所述劣化值超过所述门限值，包括如下情形中的至少一种：
超过预设的锁定时限而不能锁定所述参考时钟源；
锁定的所述参考时钟源时频偏超过了预设的频偏门限；及
检测到系统相位突变超过预设的突变门限值。
优选地，所述时钟信息报文，进一步携带时间信息。
与现有技术相比，本发明提出的SDH传输网络中时钟源的选择方法，实现了时钟源自动倒换及其恢复，并有效地解决了时钟成环的问题，没有增加系统成本，充分保持了和现有系统的兼容性。
附图说明
图1为现有技术中SDH网络结构示意图。
图2为本发明时钟选择方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
图1为现有技术中SDH网络结构示意图。首先结合图1所示的SDH网络，说明本发明使用一时钟信息报文而非现有技术的开销字节S1来传递时钟信息。本发明技术方案中，根据SDH通信网络的时钟源质量等级、优先级、时钟方差以及时钟源标识(ID)等时钟质量信息生成时钟信息报文。SDH通信网络的每个网元的时钟板，均通过该时钟信息报文中的内容进行独立的时钟源选择。
SDH网络中传递的都是SDH帧而非报文，因此为了网元能够及时识别出本发明所使用的时钟信息报文，本发明将时钟信息报文采用ITU标准高级数据链路控制(HDLC)协议封装后，对封装后的报文进行切割，并以若干字节为单位的形式插入到SDH帧的保留开销字节中，并传给相邻节点网元。相应的，在群路单板收到相邻节点网元的N级同步传输模块(STM-N)帧时，线路对该STM-N帧解析下来的开销字节进行并串转换，并送给HDLC处理模块，并将数据传送到背板HDLC总线上去。对于中继设备，也需要支持该保留开销字节的处理。
本发明技术方案使用该时钟信息报文来传递SDH通信网络的时钟源质量等级、优先级、时钟方差以及时钟源ID等时钟质量信息，SDH通信网络的每个网元的时钟板，均通过该时钟信息报文的内容进行独立的时钟源选择。
另外采用ITU-T标准算法配置时钟源往往会导致时钟成环，而同步网内必须避免定时环路的发生，这是因为：
(1)定时信号发生环路后，环路内的时钟就脱离了本段基准时钟的同步控制，影响时钟输出信号的准确度；
(2)环内时钟形成自反馈，造成频率不稳。
因此进行时钟源选择时，还需要考虑如何避免时钟成环的情况。
图2是本发明时钟选择方法实施例的流程示意图。在本方法实施例中，假设有五路时钟源以供选择，其中第一路时钟源来自第一设备、第二路时钟源来自第二设备、第三路时钟源来自第三设备、第四路时钟源来自第四设备以及第五路时钟源来自第五设备。结合图1所示的SDH网络结构示意图，图2所示的方法实施例，主要包括如下步骤：
步骤S210，接收和认证来自邻居网元的前述五路时钟信息报文，对该五路时钟信息报文分别进行解析，提取出各路报文中的时钟源质量等级、优先级、时钟方差和时钟源ID等时钟质量信息，以此作为选择时钟源的参考依据；
步骤S220，对提取的五路时钟源进行质量等级比较，将最高的质量等级作为当前质量等级；
步骤S222，判断当前质量等级的时钟源是否唯一，如果唯一则转步骤S225，否则转步骤S230；
在步骤S220及S222中，对前述五路时钟源进行质量等级比较后，判断出第一路时钟源、第二路时钟源、第三路时钟源以及第四路时钟源的质量等级相等，且高于第五路时钟源的质量等级，因此转步骤S230继续进行；
步骤S225，将该当前质量等级的时钟源作为参考时钟源，然后转步骤S250；
步骤S230，对这些质量等级相同的时钟源，进一步进行优先级比较，判断优先级最高的时钟源是否唯一，如果唯一则转步骤S235，否则转步骤S240；
本步骤中，对质量等级相等的四路时钟源进行优先级比较，判断出第一路时钟源、第二路时钟源以及第三路时钟源的优先级相等，且高于第四路时钟源的优先级，因此转步骤S240继续进行；
步骤S235，将该优先级最高的时钟源作为参考时钟源，然后转步骤S250；
步骤S240，对这些优先级相同的时钟源，继续进行时钟方差的比较，即采用VCXO调整的周期(10ms)，读取n次鉴相值，根据该n次鉴相值计算时钟方差，选择时钟方差最小的时钟源作为参考时钟源；在实际应用中，时钟方差最小不唯一的情况几乎不会出现，即使出现任选一路作为参考时钟源即可；
本步骤中，对优先级相等的三路时钟源进行时钟方差比较，判断出第一路时钟源的时钟方差最小，因此选择该第一路时钟源为参考时钟源；
步骤S250，判断参考时钟源的时钟源ID是否与本网元(即自身)的时钟源ID相同，以此来判断时钟是否成环；如果参考时钟源的时钟源ID与本网元的时钟源ID相同，则说明时钟成环，则将本次确定的参考时钟源排除在外，返回步骤S220从剩余时钟源中重新选择参考时钟源，否则转步骤S260；
步骤S260，跟踪参考时钟源，检查该参考时钟源的时钟信号质量，判断劣化值是否超过预设的门限值，是则转步骤S264，否则转步骤S266；
判断劣化值是否超过预设的门限值，也即检测到以下条件至少一种是否发生，如果发生，则认为劣化值超过该预设的门限值，否则认为没有超过；
(1)超过预设的锁定时限(本实施例中为5分钟)而不能锁定参考时钟源；
(2)锁定的参考时钟源时频偏较大，频偏值超过了预设的频偏门限(本实施例中为±4.6PPM)；
(3)检测到系统相位突变超过预设的突变门限值；
步骤S264，同时降低时钟源的质量等级和优先级，并将降低后的质量等级作为新的当前质量等级，返回步骤S222重新选择参考时钟源；
步骤S266，如果该参考时钟源为有效的时钟源，则时钟板锁定该参考时钟源，保证本板时钟与参考时钟源同频同相；如果该参考时钟源不是有效的时钟源，则本板时钟切换进入保持模式或自由振荡模式(本板时钟的当前时钟状态为保持，或者切换前选择时钟一直在锁相并进入锁定状态，则切换进入保持模式，否则切换进入自由振荡模式)，然后执行步骤S270；
步骤S270，把本网元的系统时钟质量等级、优先级、时钟源ID和时钟精度等信息通过时钟信息报文传给其他相邻网元；
步骤S280，等待若干时间片(本实施例是10ms)，返回步骤S220；
步骤S290，等待若干时间片(本实施例是100ms)或参考时钟源发生变化，返回步骤S210。
上述步骤S280是为了在本网元节点内，每隔一段时间(10ms)检查时钟板系统时钟锁定情况，或者倒换、或者恢复、或者保持原样；当100ms时间到，则执行步骤S290，重新接收相邻节点网元的报文信息和网管上的配置，判断是否备选条件发生变化，如果是则重新选择时钟源。
现有的时钟源选择方法都是针对网络上的每个网元节点来进行的，这样就需要在网管上由网管人员手动对每个网元的时钟源进行大量的配置工作，往往依赖于网管人员的经验和细心，效率和准确性都难以保证。本发明时钟源选择方法，则是在网络中通过传递每个时钟源的质量信息给各个网元来进行自动选择，不需要网管人员进行过多的干预就可以在网络中完成时钟源的选择，提高了准确性和工作效率。
本发明技术方案采用时钟信息报文代替了以往的S1开销字节，能够传递的时钟源信息大大增加了，有利于更好地进行时钟源质量的判断，而且还具有良好的扩展性，比如可以容易地根据需求来修改报文的内容，根据修改后的报文来达到优化整个方法，甚至还可以在报文中加入一些简短的信息，例如节点网元的时间信息等，这样就可以在各个网元间传递时间等等。本发明技术方案，还有效地避免了时钟成环，而且参考时钟源劣化时，系统能够自动倒换及其恢复，不需要人工的干预。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种同步数字传输网的时钟源选择方法，其特征在于，包括：
根据同步数字传输网的时钟质量信息生成一时钟信息报文，所述同步数字传输网的每个网元的时钟板，均通过所述时钟信息报文进行独立的时钟源选择。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
将所述时钟信息报文采用国际电信联盟标准高级数据链路控制协议封装并进行切割，以若干字节为单位的形式插入到同步数字传输帧的保留开销字节中进行传输。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述时钟质量信息，包括质量等级、优先级、时钟方差以及时钟源标识。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
对于接收的不同邻居网元发送的所述时钟信息报文，所述时钟板依次比较所述质量等级、优先级及时钟方差，根据比较结果进行所述时钟源选择。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：
对于接收的不同邻居网元发送的所述时钟信息报文，选择质量等级最高的时钟源，若所述质量等级最高的时钟源不唯一则从中选择优先级最高的时钟源，若所述优先级最高的时钟源不唯一则计算所述优先级最高的时钟源的时钟方差，选择所述时钟方差最小的时钟源。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
将所选择的时钟源作为参考时钟源，每个网元均判断所述参考时钟源的时钟源标识是否与自身的时钟源标识相同，以此判断时钟是否成环。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
将所选择的时钟源作为参考时钟源，跟踪所述参考时钟源并判断劣化值是否超过预设的门限值，是则降低所述质量等级和优先级，并重新进行所述时钟源选择，否则判断所述参考时钟源是否为有效的时钟源，是有效的时钟源则所述时钟板锁定所述参考时钟源，不是有效的时钟源则本板时钟进入保持模式或自由震荡模式。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述劣化值超过所述门限值，包括如下情形中的至少一种：
超过预设的锁定时限而不能锁定所述参考时钟源；
锁定的所述参考时钟源时频偏超过了预设的频偏门限；及
检测到系统相位突变超过预设的突变门限值。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述时钟信息报文，进一步携带时间信息。
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