CN1281005C

CN1281005C - 光同步数字传送网时钟源选择控制方法

Info

Publication number: CN1281005C
Application number: CNB01113206XA
Authority: CN
Inventors: 徐劲松; 潘宁
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: CN1394004A

Abstract

一种光同步数字传送网时钟源选择控制方法，主要采用分布式防止时钟成环的时钟源选择控制方法，对主从节点结合STM-N信号中开销字节S1自动选择最优时钟源用于网同步。按本发明方法的网络时钟源选择控制程序驻留于每一节点的只读存储器中。CPU周期地扫描时钟信号告警电路和时钟信号S1字节检测电路，自动地选择一个质量最高的时钟源，或控制该节点的时钟信号输出为保持模式时钟。

Description

光同步数字传送网时钟源选择控制方法

技术领域

本发明涉及一种同步数字传输系统的时钟源选择控制，具体地说，是一种光同步数字传送网(SDH网)的时钟源的选择控制方法。

背景技术

在光同步数字传送网(SDH网)中，每个网络节点都包括由CPU(中央处理单元)和ROM(只读存储器)与RAM(随机存储器)组成的控制网络节点设备工作的微机系统、一个节点时钟生成电路、输入/输出光口、以及用于接入外部时钟信号的输入端口，相邻节点由通信链路连接。目前，光同步数字传送网的时钟多采用等级主从同步方法，网络中所有时钟都能最终跟踪到唯一的基准时钟，各从节点的时钟质量必须尽可能的高。但是，当SDH网中形成闭合定时环路时，时钟会恶化到不确定的值，造成数据出错，无法实现网同步。因此，现在的SDH网络中，各网络节点的时钟源选择多是由网管配置时钟源的优先级，人工保证网络在正常工作状态下及出现故障时不会出现时钟成环，网络节点按照此优先级配置选择一个可用的时钟源。这种做法的缺点是：人工配置的时钟源优先级不一定表示网络中实际的时钟源质量状况，而且，为了人工保证网络中不出现时钟成环，配置会比较繁琐。中国专利申请96194572.9《一种SDH网络中的同步》公开了一种防止闭合定时环形成的方案，然而，仅适用于“一种包括多个由双向链路连接的节点和一个外部时钟信号的同步数字序列(SDH)网络”，而且，需要了解时钟信号经过的节点。

发明内容

本发明的目的在于为SDH传输系统提供一种分布式的能防止时钟成环的时钟源选择控制方法，使用按本发明方法，不需网络管理中心再进行干预，对主从节点结合STM-N信号中开销——同步状态消息字节S1自动选择最优时钟源用于网同步，无须了解该时钟信号经过的节点，达到既可有效地防止产生定时环路，又能自动选择最优时钟源用于网同步，而且本发明的应用与SDH网络拓扑无关。

本发明的方法，其步骤包括：

1.先将SDH系统中接入了外部时钟信号的网络节点记为网头；将与至少三个其它SDH节点相连的网络节点记为交叉节点，

2.网络节点上电启动时，初始化选择内部晶振为本节点的时钟输出，并将自动选择最优时钟标志mm_AutoFlag置为TRUE，

3.若网络节点既不是网头也不是交叉节点，则根据ITU-T标准选择一个时钟质量最高的正常(无告警)时钟源作为本节点的时钟源，然后跳转5执行；若网络节点是网头或交叉节点，而且，当前使用的时钟源出现故障，则置mm_AutoFlag标志为FALSE，并启动一个定时器T₀，然后跳转4执行；否则判断mm_AutoFlag标志，若mm_AutoFlag＝FALSE，也跳转4执行；若mm_AutoFlag＝TRUE，则网络节点逐一扫描外部时钟源、内部晶振和光口时钟源，根据ITU-T标准选择一个时钟质量最高的正常(无告警)时钟源作为本节点的时钟源，然后跳转5执行，依照ITU-T中所共规定的如下几种时钟质量等级：G.811时钟信号、G.812转接局时钟信号、G.812本地局时钟信号、时钟质量不知道、不应用作同步，

4.若定时器T₀定时到，则置mm_AutoFlag标志为TRUE，并进入自动选择最优时钟源模式，根据ITU-T标准选择一个时钟质量最高的正常(无告警)时钟源作为本节点的时钟源；否则，网络节点搜索是否有无故障的外时钟，若有，则选择该外时钟源，否则进入保持模式，

5.对网络节点S1字节的处理：若网络节点当前所选择的时钟源为外部时钟信号，则向外发送的S1字节为该外部时钟信号的时钟质量等级，以便其它网络节点同步于本网络节点的时钟；若网络节点当前所选择的时钟源为光口时钟，则向上一级网络节点(与所选时钟的光口相连接的网络节点)回送S1字节为不可用(S1＝“1111”)，以防止上一级网络节点通过光口从本网络节点提取时钟，同时向其它光口送S1字节为所选光口时钟的质量等级，以使下一级网络节点能同步于本网络节点的时钟；若网络节点当前所选择的时钟源为保持模式时钟，则向所有光口发送的S1字节为时钟质量不知道(S1＝“0000”)；

6.周期循环至3执行。

本发明方法，不需网络管理中心再进行干预，对主从节点结合STM-N信号中开销——同步状态消息字节S1自动选择最优时钟源用于网同步，无须了解该时钟信号经过的节点，达到既可有效地防止产生定时环路，又能自动选择最优时钟源用于网同步。

本发明的积极效果将通过对实施例的应用描述而予以阐明。

附图说明

本发明的附图简单说明如下：

图1是本发明方法的程序流程图。

图2是现有的SDH网络节点时钟生成电路原理图。

图3是在单个环路组网的SDH网络中，当网头接入两种外部时钟信号，各节点选择时钟及处理S1的状态图。

图4是在图3所示SDH网络中，当时钟质量等级较高的外部时钟信号发生故障的情况下，各节点选择时钟及处理S1的状态图。

图5是在图4所示SDH网络中，在光纤出现连接故障的瞬间，各节点选择时钟及处理S1的状态图。

图6是在图4所示SDH网络中，在光纤出现连接故障后，各节点进入稳定状态时选择时钟及处理S1的状态图。

图7是在一种复杂的相交环的SDH网络中，两个环路中各有一个网头，均接入一个外部时钟信号，但时钟质量等级不一致的情况下，网络中各节点选择时钟及处理S1的状态图。

图8是在图7所示SDH网络中，当时钟质量等级较高的外部时钟信号刚出现故障时，网络中各节点选择时钟及处理S1的状态图。

图9是在图7所示SDH网络中，当时钟质量等级较高的外部时钟信号出现故障后，网络中各节点进入稳定状态时选择时钟及处理S1的状态图。

具体实施方式

下面，我们根据图1——图9给出本发明的实施例，其目的是为了说明本发明的特征、功能，使能更好地理解本发明，而不是用来限制本发明的权利保护范围。

本发明方法的程序流程如图1所示。其中网络节点初始化部分未画出。网络节点上电启动时，初始化选择内部晶振为本节点的时钟输出，并将自动选择最优时钟标志mm_AutoFlag置为TRUE。初始化完毕后，按图1所示程序流程循环执行。首先执行步骤101，判断网络节点是否网头或交叉节点？若均不是，则执行步骤104直接进入自动选择最优时钟源模式选择一个时钟质量最高的时钟源，因为通过本方法的S1字节处理可保证对既不是网头且不是交叉节点的网络节点不会出现与相邻网络节点时钟成环；若网络节点是网头或交叉节点，则执行步骤102，检验当前所选择的时钟源是否出现故障(有告警、时钟质量降低或S1字节变为不可用)？若当前时钟源有故障，则执行步骤107，置mm_AutoFlag标志为FALSE，并执行步骤108，设置定时器T₀，然后执行步骤109，判断本网络节点是否接有正常的外部时钟信号，从而执行步骤110，选择外部时钟信号或执行步骤111，选择保持模式时钟；若当前时钟源没有故障，则执行步骤103，判断mm_AutoFlag标志，若mm_AutoFlag为TRUE，就执行步骤104进入自动选择最优时钟源模式选择一个时钟质量最高的时钟源；若mm_AutoFlag为FALSE，则首先执行步骤105，判断定时器T₀定时是否到达？若定时器T₀定时到达，则执行步骤106，置mm_AutoFlag标志为TRUE，然后执行步骤104，执行自动选择最优时钟源程序；若定时器T₀定时未到达，则执行步骤109，判断本网络节点是否接有正常的外部时钟信号，从而执行步骤110，选择外部时钟信号或执行步骤111，选择保持模式时钟。对于网头或交叉节点，之所以在当前时钟源出现故障时不能直接进入自动选择最优时钟源模式选择一个时钟质量最高的时钟源，是因为本节点有可能作为另一个网络节点的下一级网络节点，而另一个网络节点通过光口向本节点发送的S1字节为可用，且此S1字节为自己以前所发送的S1字节经过一个环路回到了自身。通过在当前时钟发生故障后T₀时间内，执行步骤110或步骤111，并执行下面的S1字节处理程序后，可以消除这种情况。因此，经过T₀时间后，可执行步骤106，置mm_AutoFlag标志为TRUE并开始执行步骤104，按S1字节自动选择最优时钟源。

网络节点自动选择最优时钟源时，网络节点逐一扫描外部时钟源、内部晶振和光口时钟源，根据各时钟源的S1字节状态选择一个时钟质量最高的正常(无告警)时钟源作为本节点的时钟源。对于作为网头的网络节点，如果光口时钟源质量等级与本节点接入的外部时钟信号或内部晶振质量等级相同，则优先选择外部时钟信号或保持模式时钟；对于不是网头的网络节点，如果光口时钟源质量等级与本节点内部晶振质量等级相同，则优先选择光口时钟源。经过上述处理，就可以实现网头向全网其它网络节点输出自己的时钟源，而其它网络节点则同步于网头通过光口传输过来的时钟源。

选择好时钟源后，接着执行步骤112，处理S1字节：若网络节点当前所选择的时钟源为外部时钟信号，则执行步骤113，向外发送的S1字节为该外部时钟信号的时钟质量等级，以便其它网络节点同步于本网络节点的时钟；若网络节点当前所选择的时钟源为光口时钟，则执行步骤114，查光口连接表，根据锁定时钟的光口号确定本节点与上级节点间存在几个光口连接，然后执行步骤115，向与上级节点连接的光口发送的S1字节为不可用(S1＝“1111”)，以防止上一级网络节点通过光口从本网络节点提取时钟，同时向其它光口送S1字节为所选光口时钟的质量等级，以使下一级网络节点能同步于本网络节点的时钟；若网络节点当前所选择的时钟源为保持模式时钟，则执行步骤116，向所有光口发送时钟质量不知道(S1＝“0000”)。

图2是实现本发明方法的SDH网络节点时钟部分的硬件框图，实现本发明方法的软件就驻留在网络节点中的ROM芯片上。CPU周期地扫描时钟信号告警检测电路20和时钟信号S1字节检测电路21，根据各时钟源的告警状态和时钟质量执行本发明方法的程序自动选择一个时钟质量最高的时钟源，然后控制时钟基准选择电路22的输出至锁相环电路23锁相后输出时钟信号。如果外接时钟信号均不可用，CPU可以直接控制锁相环电路的23中D/A及放大电路233输出，使时钟信号输出为保持模式时钟。

图3是一种环型结构的SDH网络的示意图。其中，节点1是网头，它接入了两个外部时钟信号，其中外部时钟信号1为G.811时钟，外部时钟信号2为G.812转接局时钟。节点2、3、4均不是网头，且不是交叉节点，根据本发明，在上述节点1、2、3、4中均分别驻留本发明的光同步数字传送网时钟源选择控制软件。

因此，节点1经过初始化后，便进入自动选择最优时钟源模式。由于外部时钟信号1的时钟质量高于外部时钟信号2，所以，节点1选择外部时钟信号1作为自己的时钟源。为了让全网的SDH节点同步于自己的时钟信号，节点1向外发的S1字节为G.811时钟质量等级，节点2将同步于节点1从光口发过来的时钟，即光口1时钟。为了让下一个节点(节点3)同步于节点2的时钟，节点2向节点3发送的S1字节为G.811时钟质量等级；同时为了防止节点1和节点2之间出现时钟信号成环(即节点1和节点2相互从对方提取时钟)，节点2向节点1回送时钟质量不可用(S1＝“1111”)。同理，节点3选择光口1时钟，并向节点4发送的S1字节为G.811时钟质量等级。对于节点4，由于两个光口时钟源的质量等级相同，它将随机选择其中一个作为自己的时钟源。假设节点4选择光口1时钟，则它向节点3回送时钟质量不可用，并向下一节点(节点1)发送的S1字节为G.811时钟质量等级。

当节点1的外部时钟信号1发生故障时，为了防止节点1从节点4提取光口时钟，节点1先设置定时器T₀，而且，由于节点1接入了外部时钟信号2，因此它将外部时钟信号2作为自己的时钟源，同时向外发送S1字节为G.812转接局时钟质量等级。而节点2、节点3和节点4自动选择最优时钟后仍是锁定光口1时钟，同时向下一节点发送的S1字节更改为G.812转接局时钟质量等级。经过T₀时间后，全网已不存在节点1选择外部时钟信号1时所发送的S1字节(G.811时钟质量等级)，因此，节点1进入正常的按照S1字节选择最优时钟源，此时它从光口1读取的S1字节为G.812转接局时钟质量等级，由于该时钟质量等级并不高于自己当前锁定的外部时钟信号2的时钟质量等级，它将保持锁定外部时钟信号2不变。因此，全网时钟仍同步于节点1的时钟源，如图4所示。

当节点1和节点2之间的光纤出现连接故障时，如图5所示，节点1仍然锁定外部时钟信号2。节点2由于光口1时钟有告警，而光口2时钟的S1字节为时钟质量不可用，因此节点2的时钟将进入保持模式。对于节点3，由于光口1的时钟质量等级(时钟质量不知道)高于光口2的时钟质量等级(不可用)，仍然锁定光口1时钟，并向节点4发送的时钟质量等级为时钟质量不知道。节点4很快发现光口2的时钟质量等级(G.812转接局)高于光口1的时钟质量等级(时钟质量不知道)，因此节点4发生时钟切换，选择了光口2时钟，向节点3发送的S1字节变为G.812转接局时钟质量等级，因此，节点3也发生时钟切换，选择了光口2时钟。同理，节点3向节点2发送的S1字节变为G.812转接局时钟质量等级，因此，节点2经过时钟切换后选择了光口2时钟。网络各节点进入稳定状态后，选择时钟及处理S1的状态图如图6所示。

考虑更为复杂的SDH组网情况，如图7所示。在该网络中，节点1、2、3、4、5通过两条双向链路连接，同时，节点3、4、8、7、6又组成一个环路。其中，节点1接入一个G.811时钟质量等级的外部时钟信号1，而节点7接入一个G.812转接局时钟质量等级的外部时钟信号2。与上述实施例相同，在每一网络节点1、2、3、4、5、6、7、8、的设备的ROM上均驻留有如图1所示的本发明的光同步数字传送网时钟源选择控制软件。当网络正常运行时，由于节点1接入的外部时钟信号1的质量等级G.811高于节点7接入的外部时钟信号2的G.812转接局时钟质量等级，因此全网统一于锁定G.811的时钟源。

当节点1接入的外部时钟信号1发生故障时，由于没有可用的外部时钟信号，节点1将进入保持模式，同时向外发送的S1字节为时钟质量不知道。节点2仍然锁定光口1时钟，并向节点3发送时钟质量不知道。当节点3发现自己当前锁定的光口1时钟源的时钟质量降低(由G.811降为时钟质量不知道)，它随即进入保持模式，同时向外发送S1字节为时钟质量不知道。节点4也很快检测到自己当前锁定的光口1时钟源的时钟质量降低(由G.811降为时钟质量不知道)，它也随即进入保持模式，以防从光口5提取时钟，同时向外发送S1字节为时钟质量不知道。而节点5、6则仍锁定光口1时钟不变。当节点7检测到自己当前锁定的光口1时钟源的时钟质量降低(由G.811降为时钟质量不知道)后，它马上切换到外部时钟信号2，并向外发送S1字节为G.812转接局时钟质量等级。节点6很快发现光口2的时钟质量等级(G.812转接局)高于光口1的时钟质量等级(时钟质量不知道)，因此节点6发生时钟切换，选择了光口2时钟。节点8仍旧锁定光口1时钟不变。此时网络各节点所选时钟及S1字节的处理如图8所示。

节点3保持T₀时间后，进入正常的按照S1字节自动选择最优时钟源，发现光口6的时钟质量等级最高(G.812转接局)，因此选择光口6的时钟源，向光口6回送的S1字节为时钟质量不可用，其它光口发送S1字节为G.812时钟质量等级。同理，节点4保持T₀时间后选择了光口5时钟。而节点2和5也很快根据S1字节自动选择最优时钟源。不久，节点1也从光口1提取时钟源，此时全网统一于锁定节点7接入的G.812转接局质量等级的时钟源，如图9所示。

综上所述，本发明的应用与SDH网的拓扑无关。

本发明的优点是，根据本发明所提供的SDH时钟选择控制方法和装置，网络各节点分布式地根据SDH帧结构中的开销字节——S1字节自动选择最优时钟源，实现了全网自动同步于一个最优时钟源，无需人工干预，且不会出现时钟成环现象。而且，本发明适用于任意拓扑结构的SDH网络。

Claims

1.一种光同步数字传送网时钟源选择控制方法，其步骤包括：

a、将SDH系统中接入了外部时钟信号的网络节点记为网头、将与至少三个其它SDH节点相连的网络节点记为交叉节点，

b、网络节点上电启动时初始化选择内部晶振为本节点的时钟输出，并将自动选择最优时钟标志mm_AutoFlag置为TRUE，

c、若网络节点既不是网头也不是交叉节点，则根据ITU-T标准选择一个时钟质量最高的正常时钟源作为本节点的时钟源，然后，跳转e执行；若网络节点是网头或交叉节点，而且，当前使用的时钟源出现故障，则置mm_AutoFlag标志为FALSE，并启动一个定时器T0，顺序执行；若网络节点是网头或交叉节点，并且当前使用的时钟源未出现故障，判断mm_AutoFlag标志，若mm_AutoFlag＝FALSE，也顺序执行，若mm_AutoFlag＝TRUE，则网络节点逐一扫描外部时钟源、内部晶振和光口时钟源，根据ITU-T标准选择一个时钟质量最高的正常时钟源作为本节点的时钟源，然后跳转e执行，

d、若定时器T0定时到，则置mm_AutoFlag标志为TRUE，并进入自动选择最优时钟源模式，根据ITU-T标准选择一个时钟质量最高的正常时钟源作为本节点的时钟源；否则，网络节点搜索是否还有另一无故障的外时钟，若有，则选择该外时钟源，否则，进入保持模式，

e、对网络节点S1字节的处理：若网络节点当前所选择的时钟源为外部时钟信号，则向外发送的S1字节为该外部时钟信号的时钟质量等级，以便其它网络节点同步于本网络节点的时钟；若网络节点当前所选择的时钟源为其光口时钟，则向上一级网络节点回送S1字节为不可用，以S1＝1111表示，以防止上一级网络节点通过光口从本网络节点提取时钟，同时向其它光口送S1字节为所选光口时钟的质量等级，以使下一级网络节点能同步于本网络节点的时钟；若网络节点当前所选择的时钟源为保持模式时钟，则向所有光口发送的S1字节为时钟质量不知道，以S1＝0000表示，

f、根据各时钟源的告警状态和时钟质量，周期循环至c执行。