第4章 SDH支撑网

本章内容简介  电信管理网是收集、处理、传送所存储的有关 电信网维护、操作和管理信息的支撑网，其目 标在于提高全网运行质量和充分利用网络设备 。SMN是管理SDH网元的TMN子网，遵循和继承 了TMN的结构。 数字时钟同步网是电信网络的重要支撑网。 本章系统介绍电信管理网的结构和功能，SMN 的组织模型及管理功能，数字同步网的同步方 式与结构，SDH设备定时工作方式。

学习重点与要求 重点掌握电信管理网的结构、SMN的组网分层 结构和管理功能，数字同步网的同步方式与结 构，SDH设备定时工作方式。

4.1电信管理网与SDH管理网 TMN正是ITU-T提出来的关于网络管理系统化的解决方案， 是实现电信网管理功能的一个支撑网。 TMN在概念上是一个独立于被管理对象的网络，它是包括 一系列标准接口(协议和消息规定等)的统一的体系结构， 与电信设备互连，从而实现电信网的自动化和标准化的运 行、维护和管理(OA&M)。 TMN由操作系统(OS)、工作站(WS)、数据通信网(DCN)、网 元(NE)组成。 SDH管理网(SMN)是SDH传送网的一个支撑网．它是TMN的子 集，专门负责管理SDH的NE。SMN又可细分为一系列的SDH 管理子网(SMS)，这些管理子网由各自独立的嵌入控制通 路(ECC)和有关的站内数据通信链路将SDH NE连接起来

4.1.1 TMN的结构 TMN是一种开放的通用电信管理系统，其结构可划分为三 个基本方面：功能结构、信息结构和物理结构。 1.功能结构 TMN的功能结构主要描述TMN 内的功能分布，其基础是功 能块。各功能块之间用数据通信功能(DCF）来传递信息， 并由参考点(两个功能块之间进行信息交换的点)隔开。 TMN的基本功能块有五种：操作系统功能(OSF)、网元功能 (NEF)、Q适配器功能(QAF)、工作站功能(WSF)、协调功能 (MF)。 为了处理复杂的电信管理网，可以把管理功能分成几个逻 辑层。TMN的逻辑分层结构包括网元管理层、网络管理层、 服务管理层和商务管理层。

4.1.1 TMN的结构 2．信息结构 TMN的信息结构主要描述各功能块之间交换的不同类型的管理信息。 为便于管理和操作，按TMN管理功能分层的原则，信息结构或模型又 分为管理层模型(分网元管理、网络管理、服务管理、事务管理4层)、 信息模型(面向管理目标或对象MO)、组织模型(M和A的任务及相互关 系)和通信模型(TMN实体间的信息交换、接口、规约和消息)。 3．物理结构 TMN的物理结构确定为实现TMN的功能所需要的各种物理配置的结构。 TMN网络接口类型有： Q3接口：具有OSI全部七层功能。 Qx接口：简化的Q3接口，它只具有OSI以下三层功能。 F接口：提供WSF与OSF功能之间的物理构件接口。 X接口：两个TMN之间的互连接口点。

4.1.2 TMN的功能 TMN主要提供五大管理功能：性能管理、故障管理、配置管理、安全管 理和帐务管理。 1．性能管理 性能管理的主要作用是收集网络、网元的通信效益和通信设备状况的 各种数据，进行监视和控制，分析、评估性能和服务水平。 2．故障(或维护)管理 故障管理负责对设备及子网运行中的故障检测，并给出告警指示。 告警级别可分为五级： ①紧急告警：使业务中断并需要立即进行故障检修的告警。 ②主要告警：影响业务并需要立即进行故障检修的告警。 ③次要告警：不影响现有业务，但需要进行故障检修防止恶化的告警。 ④警告告警：指不影响现有业务，但有可能成为影响业务的告警。 ⑤清除

4.2 时钟同步网 随着现代通信网在我国的迅速发展和新技术、新业务的大 量采用，通信网中SDH传输设备、数字交换设备（TS、 LS）、七号信令系统（SS7）、数字交叉连接（DXC）、综 合业务数字网（ISDN）、会议电视系统（MCU）等通信设 备都在时钟同步方面提出了要求。设备是否能被同步及同 步信号的质量如何，将直接影响通信业务的质量。 同步是指通信网中运行的所有数字设备的时钟在频率或相 位上保持某种严格的特定关系。就是它们相对应的有效瞬 间以同一平均速率出现，但允许有一定的容差范围。 同步不良在PDH网中会造成滑动，在SDH网中，同步不良并 不会导致滑动，因为在SDH网中，净荷是异步传输的，发 端与收端的速率不同会造成指针调整。在SDH网中，同步 的目的是限制和减少网元指针调整的次数。

4.2.1 时钟同步网的同步方式 时钟同步网络是指能够提供参考定时信号的网络。一个同 步网络的结构包括了由同步链路所连接的同步网络节点， 而同步网络节点是指在某个直接被节点时钟定时的单一物 理位置中的一组设备。 基本的同步控制方法主要有四种： 1.准同步方式 准同步方式是指在网内各个节点，设立高精度独立时钟。 2.主从同步方法 主从同步方式是指在网内设置基准时钟和若干从钟，以主 基准时钟控制从钟的信号频率。

4.2.1 时钟同步网的同步方式 3.互同步方式 互同步方式是指网内不存在主基准时钟，每个时钟接受其 他节点时钟送来的定时信号，将自身频率锁定在所有接收 到的定时信号频率的加权平均值上，各时钟相互作用。当 网络参数选择合适时，全网的时钟就将趋于一个稳定的系 统频率，实现网内时钟同步。 4.混合同步方式 根据《数字同步网的规划方法与组织原则》规定，现阶段 我国数字同步网采用混合同步方式，全网包括多个基准时 钟，各基准时钟之间为准同步，每个基准时钟控制的同步 区内为等级主从同步。

4.2.1 时钟同步网的同步方式 在主从方式的同步网中，根据从时钟电路所处的工作状态 不同，可将其分为正常、保持和自由运行三种工作模式。 4.2.1 时钟同步网的同步方式 在主从方式的同步网中，根据从时钟电路所处的工作状态 不同，可将其分为正常、保持和自由运行三种工作模式。 1、正常工作模式 正常工作模式又为跟踪模式或锁定模式。此时从时钟的振 荡频率与同步链路送来的基准时钟信号处于锁定状态，使 从时钟与外来基准时钟保持同步。 2、保持工作模式 当从时钟所同步的时钟链路都出现故障时，定时基准时钟 丢失，这时从时钟进入保持模式。 3、自由运行模式 从时钟不仅丢失所有外部基准时钟，而且也失去基准定 时记忆或根本没有保持模式，从时钟只能采用内部振荡器 工作于自由振荡方式，这种工作方式称为自由运行模式。

4.2.1 时钟同步网的同步方式 目前同步网络中普遍使用的时钟类型主要有3种：铯原子钟、石英晶 体振荡器、铷原子钟。 1、铯原子钟 4.2.1 时钟同步网的同步方式 目前同步网络中普遍使用的时钟类型主要有3种：铯原子钟、石英晶 体振荡器、铷原子钟。 1、铯原子钟 铯原子钟利用铯原子能量跃迁现象构成谐振器来稳定石英晶体振荡器 的频率。其长期频偏优于1×10-11，可以作为全网同步的最高等级的 基准主时钟。 2、石英晶体振荡器 石英晶体振荡器造价低廉，可靠性高，寿命长，频率稳定性范围很宽。 缺点是长期频率稳定度不好，一般高稳定度的石英晶体振荡器可以作 为长途交换局和端局的从时钟。 3、铷原子钟 铷原子钟的稳定度和精确度介于上述两种时钟之间，价格也适中。频 率可调范围大于铯原子钟，长期稳定度低一个量级左右，寿命约10年。 铷原子钟适于作某个同步区的基准时钟。

4.2.2 时钟同步网结构 从1993年开始，到目前已基本建成了全国数字同步骨干网和各省的省 内数字同步网。 1、时钟同步网结构 同步网 4.2.2 时钟同步网结构 从1993年开始，到目前已基本建成了全国数字同步骨干网和各省的省 内数字同步网。 1、时钟同步网结构 同步网 分级 时钟等级 通信楼位置 第一级 1级基准时钟 省中心 第二级 加强型 2级钟 地市级 汇接局和端局 3级钟 注1 PRC LPR SSU 注2 GPS 注3

4.2.1 时钟同步网的同步方式 2 同步网的时钟等级 数字同步网时钟可分为3级，如下表所示。 同步网分级 时钟等级 时钟标准 设置位置 4.2.1 时钟同步网的同步方式 2 同步网的时钟等级 数字同步网时钟可分为3级，如下表所示。 同步网分级 时钟等级 时钟标准 设置位置 第一级 1级基准时钟 G.811标准 设置在各省、自治区和直辖市的各长途通信楼 第二级 加强型2级时钟 G.812Ⅱ型标准 设置在地市级长途通信楼和汇接长途话务量大且具有多种，业务要求的重要汇接局。 第三级 加强型3级时钟 G.812Ⅲ型标准 设置在本地网内的汇接局和端局

4.2.3 SDH网同步方式 SDH网的同步方式和数字同步网的同步方式、运行状态、以及工作环 境有关。可以有4种同步方式，即同步方式、伪同步方式、准同步方 式和异步方式。 1、同步方式： 网络中的所有时钟都能跟踪到唯一的基准时钟(PRC)。该方式是数字 同步网的正常工作方式。 2、伪同步方式 当网络中有两个以上基准时钟(PRC)时，网络中的从时钟可能跟踪于 不同的基准时钟(PRC)，形成几个不同的同步网。 3、准同步 当网络中有1个节点或多个节点时钟的同步路径和替代路径都不能使 用时，节点时钟将进入保持模式或自由运行模式。 4、异步方式 当网络节点时钟出现大的频率偏差时，则网络工作于异步方式。

4.2.4 定时基准的传递 定时基准的分配结构按网络应用场合分为局内定时分配和局间定时传 递两类。 1.局内定时分配 4.2.4 定时基准的传递 定时基准的分配结构按网络应用场合分为局内定时分配和局间定时传 递两类。 1.局内定时分配 当局内设有相当于G．812级别时钟，例如BITS(大楼综合定时供给系 统)，并以此时钟为局内最高质量时钟时，局内定时分配采用星形拓 扑结构。 局内所有较低级网络单元时钟都直接从该局内最高质量的时钟获取定 时，局内只有该最高质量的时钟是从来自局外节点的同步分配链路中 提取的定时，并能直接或间接接受基准时钟同步。 2.局间定时传递 局间定时传递采用树形拓扑结构，为使这种结构的同步网能正确运行， 低等级的时钟只能接收更高等级(或同一等级)时钟的定时信号，并避 免形成定时环路。

4.2.5 SDH设备定时工作方式 1.SDH设备时钟性能要求 线路复用设备包括终端复用器(TM)和分插复用器(ADM)。 其时钟性能应符合建议G．813。其最低频率准确度为 ±4.6ppm。 线路再生器一般不作为网元考虑，对其定时要求较低，只 要求内部定时源的最低频率准确度为±20ppm。 DXC主要处于业务量高度集中的通信楼内，并担负着网络 的保护／恢复功能，因此其时 钟要求比较严格，一般配备G.812标准的二级或三级时钟， 也可配备G．813时钟。

4.2.5 SDH设备定时工作方式 2. SDH设备时钟结构和功能 选择B 选择A 选择C SETG T1 T2 T3 T4 T0

4.2.5 SDH设备定时工作方式 2.SDH设备时钟结构和功能 SETS可以从三种信号提取定时： (1)T1:来自STM-N的定时信号，即从线路信号中提取定时。 (2)T2:来自PDH的2Mbit／s业务信号，该2Mbit/s信号应直接 来自交换机，即未经过SDH传输的PDH信号。 (3)T3:来自外同步基准信号，即直接来自外部时钟源的信号， 包括2Mbit／s和2MHz信号。 定时信号输出包括： (1)T4：外时钟输出口，为其它设备提供定时。包括2Mbit/s 和2MHz信号。 (2)TO：为本设备各功能块提供定时，并可以将定时信息承 载在STM-N信号上，传递给下游。

4.2.5 SDH设备定时工作方式 3.定时接口要求 在SDH网中传送定时要通过下列接口： (1)STM-N接口； (2)2048kbit/s接口； (3)2048kHz接口。 在SDH网元之间采用STM-N接口；在SSU和SDH网元之间采 用2Mbit/s或2MHz接口，首选2Mbit/s接口。

4.2.5 SDH设备定时工作方式 4．SDH设备时钟工作方式 在SDH网中，根据SDH设备在网中的不同应用配置，SETS 可以有下述6种不同的定时工作方式。这些工作方式根据需 要可以自动或人工地转换。 (1)直接锁定的外定时方式 (2)从STM-N导出的外定时方式 (3)线路定时 (4)环路定时 (5)通过定时 (6)内部定时源定时

4.2.5 SDH设备定时工作方式 5. SDH网传送定时的方法 SDH定时路径由SDH设备时钟(SEC)和数字同步网节点时钟 (SSU)组成。定时路径模型如下图所示。 一级基准层 SEC层 SSU层 SSU1 SSU2 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 PRC或LPR SSU SEC PRC定时 定时物理连接

4.2.5 SDH设备定时工作方式 5.SDH网传送定时的方法 自PRC(或LPR)来的定时信号，经过定时分配路径传递到各SEC时钟， SEC将定时承载到STM-N上，再传递给下游SEC或SSU。 同步状态信息(SSM)随同步信号传递下去，SEC和SSU读取SSM值，对 本节点时钟进行操作，并将新SSM传递下去。 正常情况下，定时路径上所有SEC和SSU都跟踪至PRC(或LPR)。 根据我国SDH网结构和同步网结构，主要规定经SDH线形网和SDH环状 网提供的基本定时路径的定时传递方法，其它的网络结构所提供的 定时链路，可以看作是基本定时链路的组合。因此，典型的定时路 径可分为经过线形网和经过环状网的情况。

4.2.5 SDH设备定时工作方式 5.SDH网传送定时的方法 同步状态信息(SSM)也称为同步质量信息，用于在同步定时传递链路 中直接反映同步定时信号的等级。若具有SSM功能，则在同步传递链 路中的每一个节点时钟都能在接收到从上游节点来的同步定时信号 的同时，接收到SSM信息。根据这些信息可以判断所收到同步定时信 号的质量等级，以控制本节点时钟的运行状态。 在ITU-T G.707建议中规定了STM-N接口的SSM编码方式，用复用段开 销字节S1的5、6、7、8比特表示。 在定时路径上每个网元不仅接收定时信号，而且接收标明该信号质 量等级的SSM编码，SDH网元根据相应的SSM算法和规则对时钟进行操 作，以选择最高等级的定时信号向下游传送，并向相反方向发送 SSM=1111，表示该方向定时信号不能用于同步网定时，以避免定时 环路，

4.2.5 SDH设备定时工作方式 S1的b5-b8 时钟等级 0000 质量未知 0010 G.811基准时钟 0100 1000 G.812Ⅲ型本地局从时钟 1011 G.813同步设备定时源（SETS） 1111 不可用于时钟同步

用于银行、证券、股票和期货交易的计算机和服务器 4.2.6 时间同步网 1. 时间同步的必要性 在通信网中，频率和相位同步问题已经基本解决，而时间的同步还 没有得到很好的解决。时间同步是指网络各个节点时钟以及通过网 络连接的各个应用界面的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时（UTC） 同步，最起码在全国范围内要和北京时间同步。 由于电信网自身无法提供UTC，为使电信网中各网元的内部时间保持 一致，需要专门建立一个网络，通过这个网络可以获得UTC实时地送 给电信网中各个网元。这个网络我们就称为时间同步网。 应用 时间准确度要求 用于银行、证券、股票和期货交易的计算机和服务器 1秒 电力线故障诊断 1微秒 交换机及计费系统 CDMA2000和TD-SCDMA 10毫秒 网管系统 500毫秒 7号信令监测系统 1毫秒

4.2.6 时间同步网 2.时间同步网络技术 目前有若干种时间同步技术，每一种技术都各有特色，不同技术的 时间同步准确度也有较大差异。 4.2.6 时间同步网 2.时间同步网络技术 目前有若干种时间同步技术，每一种技术都各有特色，不同技术的 时间同步准确度也有较大差异。 时间同步技术 准确度 覆盖范围 短波授时 1-10毫秒 全球 长波授时 1毫秒 区域 GPS 5-500纳秒 电话拨号授时 100毫秒 互联网授时 1-50毫秒 SDH传送网授时 100纳秒 长途

4.2.6 时间同步网 3.建立全球或区域时间同步网存在的问题 4.2.6 时间同步网 3.建立全球或区域时间同步网存在的问题 建立时间同步网的主要的问题是用户端设备（如交换机、基站控制 器等）没有合适的接口电路，致使用户和GPS接收机、无线电授时接 收机、NTP协议等无法相连。目前，已有一些制造商和运营商在研究 交换机的接口电路，但由于交换机的制式繁多，进一步的改造尚需 时日，而且对在用设备进行改造的成本也非常高。 时间同步网络标准化是急需解决的问题，它和现有的同步网标准一 样包括网络的技术指标、设备的技术指标以及接口的技术指标等。 基于计算机和工作站的时间同步在技术上已经没有太大问题，如计 费的后台处理系统、网管系统等，可以通过互联网的NTP方式进行时 间同步，值得注意的是网络的安全性问题，适当的软件升级必不可 少。