SDH网络时钟同步（NTP时间同步）概念及性能指标

SDH网络时钟同步（NTP时间同步）概念及性能指标
SDH网络时钟同步（NTP时间同步）概念及性能指标
网同步是数字网所特有的问题。
通过实现网同步可以使得网中各节点的时钟频率和相位都限制在预先确定的容差范围内，以免由于数字传输系统中收/发定位的不准确导致传输性能的劣化（误码、抖动）。
一、同步方式
目前，各国通信网中节点时钟的同步有两种方式：伪同步方式和主从同步方式。
伪同步：各局使用不同的时钟，但具有极高的精度和稳定度，因此各局之间的误差很小，接近同步，于是称之为伪同步。
通常在国际网络之间、不同的经营者网络之间，该方式是正常工作方式。
2、主从同步方式
主从同步：下级与上级同步，在网中的最高一级时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC）。
目前，ITU-T将各级时钟划分为4类：
——基准主时钟（PRC）,由建议G.811规范；
——转接局从时钟（SSU-T）,由建议G.812规范；
——端局从时钟（SSU-L）,由建议G.812规范；
——SDH网元时钟（SEC）,由建议G.813规范。
主从同步方式一般用于一个国家、地区内部的数字网，它的特点是国家或地区只有一个基准主时钟，网上其它网元均以此基准主时钟为基准来进行本网元的定时。
主从同步和伪同步的原理如图5.6.1所示。
主从同步方式特点：
优点：网络稳定性较好；组网灵活；对从节点时钟的频率精度要求较低；控制简单；网络的滑动性能也较好。
缺点：一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。基准主时钟应采用多重备份。同步分配链路也尽可能有备用。
二、我国数字同步网的网络结构
我国主要采用“多基准钟，分区等级主从同步”方式，如图所示。

图 我国数字同步网的网络结构
我国数字同步网的网络结构特点如下。
（1）在北京、武汉（备用）各建了一个以铯（CS）钟为主的、包括了GPS接收机的高精度基准钟，称为PRC。
（2）在其他29个省中心以上城市（北京、武汉除外）各建立了一个以GPS接收机为主加铷（Rb）钟构成的高精度区域基准钟，称为LPR。
（3）LPR以GPS信号为主用，当GPS信号发生故障或降质时，该LPR转为经地面数字电路跟踪于北京或武汉的PRC。
（4）各省以本省中心的LPR为基准钟组建数字同步网。
三、时钟类型和工作模式
（1）时钟类型
① 铯（Cs）原子钟：长期频偏优于1×10－11，可以作为全网同步的最高等级的基准主时钟。5年左右寿命，稳定度不够理想。
② 石英晶体振荡器：可靠性高，寿命长，价格低，频率稳定度范围很宽，缺点是长期频率稳定度不好。一般，作为长途交换局和端局的从时钟。
③ 铷原子钟：性能（稳定度和精确度）和成本介于上述两种时钟之间。适于作为同步区的基准时钟。 10年左右寿命。常用作区及基准钟。
④ 全球定位系统（GPS）：GPS是由美国国防部组织建立并控制的利用多颗低轨道卫星进行全球定位的导航系统。民用的时钟精度可达1×10－13。
（2）工作模式
（1）正常工作模式——跟踪锁定上级时钟模式
（2）保持模式
当所有定时基准丢失后，从站时钟源利用定时基准信号丢失前所存储的最后频率信息作为其定时基准而工作。
也就是说从时钟有“记忆”功能。振荡器的固有振荡频率会慢慢地漂移，故此种工作方式提供的较高精度时钟不能持续很久。
（3）自由运行模式
当从时钟丢失所有外部基准定时，也失去了定时基准记忆或处于保持模式太长，从时钟内部振荡器就会工作于自由振荡方式。此种模式的时钟精度最低。
SDH网与PDH网会长期共存，SDH/PDH边界出现的抖动和漂移主要来自指针调整和净负荷映射过程。
四、SDH设备的定时工作方式
1．网元定时方式
SDH网元从取得定时信号的来源可以分成3种定时方式，如表所示。
表5-1 SDH网元定时方式
定时信号的来源 定 时 方 式
从外部定时源、通常为BITS获取 外同步输入定时
从接收的STM-N信号中提取 通过定时
环路定时
线路定时
从设备内部振荡器获取 内部定时

系统的性能指标
一、参考模型（了解）

二、误码性能 （理解）
1.基本概念
不可用时间、可用时间、劣化分、误码秒、严重误码秒
“不可用时间”：在连续10 s时间内，BER劣于1×10-3，为“不可用时间”，或称系统处于故障状态；
“可用时间”：故障排除后，在连续10 s时间内，BER优于1×10-3，为“可用时间”。
劣化分(DM)：误码率劣于1×10-6的分钟数为劣化分(DM)。
误码秒(ES)：凡是出现误码(即使只有1bit)的秒数称为误码秒(ES)。
严重误码秒(SES)：误码率劣于1×10-3的秒钟数为严重误码秒(SES)。
2.SDH中的误码性能指标
误块秒比(ESR)、严重误块秒比(SESR)和背景误块秒比(BBER)。
误块：当块中的比特发生传输差错时称此块为误块。
误块秒（ES）：当某一秒中发现1个或多个误码块时称该秒为误块秒
误块秒比（ESR）：在规定测量时间段内出现的误块秒总数与总的可用时间的比值称之为误块秒比。
严重误块秒（SES）：某一秒内包含大等于30%的误块或者至少出现一个严重扰动期（SDP）时认为该秒为严重误块秒。
严重误块秒比（SESR）：在测量时间段内出现的SES总数与总的可用时间之比称为严重误块秒比（SESR）。
严重误块秒一般是由于脉冲干扰产生的突发误块，所以SESR往往反映出设备抗干扰的能力。
背景误块（BBE）：扣除不可用时间和SES期间出现的误块称之为背景误块（BBE）。
背景误块比（BBER）：BBE数与在一段测量时间内扣除不可用时间和SES期间内所有误块数后的总块数之比称背景误块比（BBER）。
若这段测量时间较长，那么BBER往往反映的是设备内部产生的误码情况，与设备采用器件的性能稳定性有关。
3.抖动性能
抖动是指数字脉冲信号的特定时刻(如最佳判决时刻)相对于其理想时间位置的偏离。
产生抖动的机理：系统中的各种噪声(热噪声、散粒噪声及倍增噪声等)，码间干扰现象、时钟的不稳定以及SDH中的映射、指针调整等等。
漂移：数字脉冲的特定时刻相对于其理想时间位置的长时间偏移。这里所说的长时间是指变化频率低于10Hz的变化。
引起漂移最普遍的原因是环境温度的变化。
总体说来SDH网的漂移主要来自各级时钟和传输系统，特别是传输系统。
4、光接口类型
应用场合 局内 短距离局间 长距离局间
工作波长(nm) 1310 1310 1550 1310 1550
光纤类型 G.652 G.652 G.652 G.652 G.652 G.653
传输距离(km) ≤2 ~15 ~40 ~60
STM-1 I-1 S-1.1 S-1.2 L-1.1 L-1.2 L-1.3
STM-4 I-4 S-4.1 S-4.2 L-4.1 L-4.2 L-4.3
STM-16 I-16 S-16.1 S-16.2 L-16.1 L-16.2 L-16.3
? 第一部分：表示应用场合的不同：
I ——局内通信光接口
S——短距离局间通信光接口
L——长距离局间通信光接口
V——很长距离局间通信光接口
U——超长距离局间通信光接口
? 第二部分：表示STM的速率等级
1——STM-1速率等级
4——STM-4速率等级
16——STM-16速率等级
? 第三部分：表示工作的波长窗口和光纤类型：
1——表示工作窗口为1310nm，所用光纤为G.652光纤；
2——表示工作窗口为1550nm，所用光纤为G.652或G.654光纤；
3——3表示工作窗口为1550nm所用光纤为G.653光纤
5——5表示工作窗口为1550nm所用光纤为G.655光纤
SDH网管基本概念
SDH管理网是TMN的一个子网，它的体系结构继承和遵从了TMN的结构。SDH在帧结构中安排了丰富的开销比特，从而使其网络的监控和管理能力大大增强。
组成：操作系统、工作站、数据通信网和网元组成。

（1）网元层（NEL）
NEL是最基本的管理层，基本功能应包含单个NE的配置、故障和性能等管理功能。
NEL分两种，一种是使单个网元具有很强的管理功能，可实现分布管理。另一种是给网元以很弱的功能，将大部分管理功能集中在网元管理层上。
（2）网元管理层（EML）
EML直接参与管理个别网元或一组网元，其管理功能由网络管理层分配，提供诸如配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理等功能。
所有协调功能在逻辑上都处于网元管理层。
（3）网络管理层（NML）
NML负责对所辖区域的网络进行集中式或分布式控制管理，例如，电路指配、网络监视和网络分析统计等功能。
NML应具备TMN所要求的主要管理应用功能，并能对多数不同厂家的单元管理器进行协调和通信。
（4）业务管理层（SML）
业务管理层负责处理服务的合同事项，诸如服务订购处理、申告处理和开票等。
（5）商务管理层（BML）
商务管理层是最高的逻辑功能层，负责总的企业运营事项，主要涉及经济方面，包括商务管理和规划。
5.7.2 SDH网管功能
（1）故障管理；（2）性能管理；（3）配置管理；（4）安全管理；（5）综合管理
5.7.3 SDH网管管理接口
（1）Q接口
SMS将通过Q接口接至TMN。Q接口涵盖整个OSI的七层模型。
完全的Q3接口具备OSI的七层功能，实现OS与OS、OS与GNE以及网络管理层与网元管理层之间的连接等。
简化的Q3接口只含有OSI下3层功能，用于NEL与EML的连接。
（2）F接口
F接口可用来将NE连至本地集中管理系统（工作站WS或PC）。
（3）X接口
在低层协议中X接口与Q3接口是完全相同的；在高层协议中，X接口比一般Q3接口更加良好的支持安全功能，其他完全相同的。
一般NE可通过X.25、LAN连到网关网元（GNE），然后再将管理信息通过Q3接口送达上级。