专利名称：一种实现数字传输组网中时钟链路自动保护的方法
技术领域：
本发明涉及一种数字传输系统中的时钟保护方法，尤其是SDH(同步数字序列)系统中的时钟保护方法。
在SDH系统中，各网元的时钟是否同步严重影响着整个传输网的性能。目前的SDH的网同步一般采用主从同步方式，即使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与其上一级时钟同步，最高等级时钟经同步分配链路分配给下面的各级时钟。每个节点应有一条或多条时钟同步链路，当某些链路失效时，网络节点应能进行自动保护倒换，通过其他链路同步于高级别的时钟。
为了实现时钟链路的保护，ITU-T(国际电信联盟标准化部门)规定了使用复用段开销同步状态字节，即S1字节来传送SDH网的时钟同步状态信息，ITU-T标准中只规定了S1字节的后四位用于传送同步时钟的质量等级。在该建议的基础上，现有的时钟链路保护方法是每个网元选择可用的质量等级最高的时钟源作为当前时钟源；若当前时钟源为外时钟或内时钟，则向所有线路方向传递该时钟的质量等级；若当前时钟源为线路时钟，则向该方向回传的质量等级为不应用作同步(f)，其他线路方向传递当前线路时钟质量等级。
可见，由于ITU-T标准中的同步消息的内容单一，使得现有的时钟链路保护方法对系统同步消息的处理也较为简单，该方法的主要不足是没有提供完善的系统时钟链路保护措施，因此只能对部分简单特殊组网实现保护，对于复杂组网，则无能为力。目前SDH设备供应商大都采用ITU-T的建议，因此时钟链路自动保护能力受到严重局限。
针对上述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种SDH系统中的时钟链路保护方法，该方法能适应各种复杂的SDH组网方式，并使系统的同步时钟链路得到有效的自动保护。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种实现数字传输组网中时钟链路自动保护的方法，该方法包括同步消息扩充、网元同步消息处理、网元时钟源选择三部分，其中所述同步消息扩充是按照下述方法完成的将复用段开销同步状态字节传送的同步状态消息，由时钟质量等级扩充为时钟标识、时钟质量等级、时钟经过的网元数、时钟告警标志；所述网元同步消息处理是按照下述方法进行的(1)若网元当前时钟源为外时钟或内时钟，则向所有线路方向传递该时钟标识，质量等级和经过网元数，其中经过网元数为1；(2)若网元当前时钟源为线路时钟，则向该方向回传的质量等级为不应用作同步f，其他线路方向传递当前线路时钟标识，质量等级，经过网元数，其中经过网元数加1；(3)若网元当前时钟源为外时钟，且外时钟失效，则当前时钟源转为内时钟，时钟标识不变，质量等级为b；
(4)如果网元当前时钟为线路时钟，且线路时钟失效，则当前时钟源转为内时钟，时钟标识不变，质量等级为b，向其他线路方向传递告警标志；(5)分界点网元在该网元存在的多个可用的线路时钟中，选择经过网元数最少的一个线路时钟，将其余标识相同的线路时钟标记为暂时禁止使用，被标记为暂时禁止使用的线路时钟，不参与时钟选择；(6)如果网元当前线路时钟检测到告警标志，则该网元将所有时钟标识与当前线路时钟表示标记为相同，但被标记为暂时禁止使用的线路时钟，标记为可用；所述网元时钟源选择是在多个可用时钟源中按照下述方法选择同步时钟源(1)选择质量等级最高的时钟源；(2)若时钟质量等级相同，则选择没有线路告警标志的时钟源；(3)若质量等级相同，且都没有线路告警标志，则选择经过的网元数最少的时钟源；(4)若质量等级与经过的网元数均相同，且都没有线路告警标志，则任选其一。
从上述本发明采用的技术方案可以看出，由于本发明在ITU-T规定的使用S1字节(复用段开销同步状态字节)传送的同步状态消息基础上，将S1字节仅用于传送时钟质量等级扩充为传送时钟标识、时钟质量等级、时钟经过的网元数、时钟告警标志，由于始终状态消息的增多，使得同步网中的各网元均可接收并处理时钟消息，根据本发明的方法选择时钟源，生成相应的新同步消息，并将其传递，因此，本发明的第一个优点就是同步消息的低层分布式处理，各网元地位等同，操作简单、效率高。
同时，按照本发明采用的同步消息处理方案，如某一网元当前时钟源为外时钟，且外时钟失效，将当前时钟源转为内时钟，如当前时钟为线路时钟，且线路时钟失效，将当前时钟源转为内时钟，并向其他线路方向传递告警标志；在分界点网元，选择经过网元数最少的一个线路时钟，将其余标识相同的线路时钟标记为暂时禁止使用，不参与时钟选择；如某一网元当前线路时钟检测到告警标志，则该网元将所有时钟标识与当前线路时钟表示标记为相同，但被标记为暂时禁止使用的线路时钟，标记为可用；在网元选择时钟源时，按照质量等级高、无线路告警标志、所经网元少的原则选择时钟源。因此，本发明另外的优点就是当存在多条时钟路径时，自动选择最优(最短)路由，只要存在到达主时钟的路由，网元就会跟踪主时钟，而不会进入自由振荡状态，能从根本上防止时钟成环。
由以上叙述可知，本发明提供SDH系统中的时钟链路保护方法，能适应各种复杂的SDH组网方式，并使系统的同步时钟链路得到有效的自动保护，完全能够达到本发明的目的。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的网元同步消息处理流程图；图2是典型的二纤环网拓扑结构图3是典型的同步光纤网拓扑结构图；本发明利用消息传递模式传送同步信息，具体使用S1字节来完成同步信息的传递。
在ITU-T标准中，规定了S1字节的后四位用于传送同步时钟的质量等级，时钟质量等级目前分为6种，分别为G.811时钟信号(0010)，G.812转接局时钟信号(0100)，G.812本地局时钟信号(1000)，同步设备定时源(SETS)信号(1011)，同步质量不知道(0000)，不应用作同步(1111)。上述括号中的内容为S1字节的后四位编码，采用采用16进制表示，则其值分别为2、4、8、B或b、O、F或f。
本发明对S1字节的同步消息进行了扩充，同步消息逻辑上分为以下4部分时钟标识(ID)，时钟质量等级，时钟经过的网元数，时钟告警标志。
对某一具体网络而言，当其正常工作之后，网络中的各节点应同步于该网络中的最高级别的时钟，即该网络的主时钟；主时钟在网络中的起始点，为主时钟接入点。网络中节点的定时方法主要有三种同步于外部定时源，即外时钟，同步于线路提取的时钟，即线路时钟，内部定时源，即内时钟。
时钟标识用于识别主时钟，因为同步网中有可能存在多个同等级的外时钟源，例如同时存在多个同步的GPS(全球定位系统)时钟。
时钟经过的网元数表示主时钟到达某网元节点后所经过的网元数。时钟每经过一个网元都会附加上一部分相位噪声，质量会有所下降。当某一网元正在同步的线路时钟发生失效时，该网元应向相应的线路方向传递时钟告警标志。参考图1，本发明的同步消息处理方法为(1)若网元当前时钟源为外时钟或内时钟，则向所有线路方向传递该时钟标识，质量等级和经过网元数，其中经过网元数为1；(2)若网元当前时钟源为线路时钟，则向该方向回传的质量等级为不应用作同步f，其他线路方向传递当前线路时钟标识，质量等级，经过网元数，其中经过网元数加1；(3)若网元当前时钟源为外时钟，且外时钟失效，则当前时钟源转为内时钟，时钟标识不变，质量等级为b；(4)如网元果当前时钟为线路时钟，且线路时钟失效，则当前时钟源转为内时钟，时钟标识不变，质量等级为b，向其他线路方向传递告警标志；(5)同一个主时钟通过不同的路由到达分界点网元，该网元存在多个可用的线路时钟，这些时钟标识、质量等级相同，但经过的网元数不同，在该网元选择经过网元数最少的一个线路时钟，将其余标识相同的线路时钟标记为暂时禁止使用，被标记为暂时禁止使用的线路时钟，不参与时钟选择；(6)如果网元当前线路时钟检测到告警标志，则该网元将所有时钟标识与当前线路时钟表示标记为相同，但被标记为暂时禁止使用的线路时钟，标记为可用；
在本发明的同步消息处理方法启动时及任一时钟链路同步消息发生改变时，都将进入同步链路选择状态，即时钟源选择状态。选择结束后，根据以上规则重新处理发出的同步消息，确定新的禁止使用标志。
网元时钟源选择是在多个可用时钟源中按照下述方法选择的(1)选择质量等级最高的时钟源；(2)若时钟质量等级相同，则选择没有线路告警标志的时钟源；(3)若质量等级相同，且都没有线路告警标志，则选择经过的网元数最少的时钟源；(4)若质量等级与经过的网元数均相同，且都没有线路告警标志，则任选其一。
下面以本发明应用于环行网络为例，结合现有技术的SDH时钟链路保护方法对本发明作进一步说明在环形网络中，主时钟沿两个方向传递，按以上选择规则，存在两个时钟链的分界点，分界点的主要特征是网元数相同或多1或2。
图2是典型的二纤环网的拓补图。假设A为时钟接入点，主时钟为内时钟，其质量等级为SDH设备时钟，代码是16进制的b，ID为X。规定网元的顺时针接收方向为1#方向，逆时针接收方向为2#方向。同步消息用以下格式表示主时钟ID—质量等级—经过的网元数—线路告警标志—禁止使用标志，如果按照本发明的技术方案，各网元的当前时钟源和线路时钟的同步信息如下表所示，其中D、E为时钟链路分界点
下面具体以主时钟源为内时钟，线路故障时的时钟保护为例详细阐述本发明。参考图2。
当使用现有技术的时钟链路保护方法时，左边B，C，D点均跟踪于2#线路时钟，同步消息如下表所示。
当B的2#线路时钟失效时，由于B点1#线路方向收同步消息为f，即不应用作同步，所以B进入内时钟或保持，等级为b，向1#方向发的同步消息保持不变，仍为b，对于C，D点，并没有受影响，仍保持2#线路时钟。此时网中有两个独立的设备时钟，即A点和B点的设备时钟。网中的时钟链路并没有实现保护。倒换后稳定的同步消息如下表所示。
当使用本发明方法时，起始稳定时的同步消息如下表所示。
当B点2#线路方向发生故障时，B点进入内时钟或保持状态，ID＝X，等级仍为b，但发出的同步消息插入了线路告警标志，向C～D点发出，该含有线路告警标志的消息传递至D点，D之前的各点的时钟源状态未受影响。参考下表。
当D点2#方向收到线路告警标志时，1#的禁用标志被打开，D点启动时钟倒换，切换至1#方向，往2#方向发出的同步消息为X-b-4-0-0，随后C点收到1#方向的同步消息，质量等级为b，经过的节点数为4，但无线路告警标志，C点切换至1#方向线路时钟，同样B点也切换至1#方向线路时钟。时钟链路保护完成。稳定后的同步消息参考下表。
在本例中，使用现有技术的方法时，时钟之所以没有保护，就是因为当线路时钟失效时，受直接影响的网元进入设备时钟，送出的同步消息与主时钟的同步消息无法区别，所以其他网元没有任何动作。而使用本发明时，受直接影响的网元可以将这一告警情况通知链上所有受影响的网元，并由链的最后网元(分界点)启动倒换，倒换后的同步消息再由该网元逐点回送至线路失效的网元，完成保护倒换。
下面再具体以多点有外时钟，主时钟故障时的时钟保护为例详细阐述本发明。参考图3。
在环型组网中，在不同的网元有不同等级的外时钟。当网络正常时，全网应跟踪于最高等级的外时钟A点的G.811时钟。当最高等级的时钟发生故障时，全网应跟踪于次等级的外时钟C点的G.812时钟。按照传统的算法并不能正确切换。分析如下网络正常时，A点跟踪于G.811外时钟，向1#、2#方向发送质量等级为2(G.811)；B点跟踪于2#方向线路时钟，向2#方向发f，向1#方向发2；C点跟踪于1#方向线路时钟，向1#方向发f，向2#方向发2；全网的同步消息如下表所示。
对于B和C两点，1#和2#方向均为G.811。
当A点的G.811外时钟失效时，A点的1#、2#线路时钟均为f，不可用，A点进入内时钟或保持，质量等级降为b，A点的1#、2#发同步消息由2变为b。
由于同步消息是通过线路开销传递的，经过不同的网元或网元数，时延不同。对于B和C点，两个线路方向的同步消息由2变为f的顺序不同，不可预料。对于C点，假设1#方向的同步消息先变为b，2#方向的同步消息仍然保持为2，等级仍然高于G.812外时钟，C点启动时钟倒换，跟踪于2#方向线路时钟。C点的发送同步消息改变为2#发f，1#发2。
A点2#方向收到2，A点启动时钟倒换，由设备时钟切换至2#方向线路时钟，2#方向回送f，1#方向发2。
B点2#方向收到2，启动时钟倒换，切换至2#方向线路时钟，2#方向回送f，1#方向发2。
C点2#方向收到2，时钟状态不变，发同步消息不变。
至此，全网时钟进入稳定状态，各网元均跟踪于2#方向线路时钟，同步消息非常稳定，参考下表，全网时钟成环，并没有切换至G.812时钟。
而使用本发明时，起始情况下的时钟源状态、同步状态消息如下表所示。
A点为G.811外时钟，ID为X。B、C分别按照优先级最高且路径最短原则跟踪于2#和1#线路方向。同时，在本例中，B、C为ID＝X的时钟传递链路的分界点，这两个点应处理线路禁止使用标志，即由备用路游传递的时钟暂时设置禁用标志。如B点在选择了2#方向线路时钟后，将1#方向暂时禁止。此后，只有在2#收到线路告警或1#与2#的时钟ID不同时，1#的禁止使用标志才会撤消。
当A点的G.811外时钟失效时，A点的1#、2#线路时钟质量等级均为f，故A点进入内时钟或保持状态，ID不变，质量等级降为b，A点向1#、2#方向发质量等级由2变为b。
对于B点，当2#方向的质量等级先变为b时，虽然1#的质量等级为2，但1#方向有禁止使用标志，所以B点时钟源仍维持2#线路时钟。1#方向发的同步消息变为X-b-2-0-0。
对于C点，当1#方向的质量等级先变为b时，2#方向仍然禁用或质量等级也变为b，此时，C点启动时钟源倒换，由1#的X-b-1-0-0切换至本点的G.812外时钟，ID为Y。1#，2#方向发同步消息为Y-4-1-0-0。
对于A、B点，由于收到的线路时钟同步消息变为Y-4-1-0-0，A、B的时钟源分别切换至2#、1#方向，A、B成为ID＝Y的时钟链路的分界点，处理禁用标志。
各点时钟源成功倒换，均跟踪于C点的G.812外时钟，同步消息如下表所示。
权利要求
1.一种实现数字传输组网中时钟链路自动保护的方法，其特征在于该方法包括同步消息扩充、网元同步消息处理、网元时钟源选择三部分，其中所述同步消息扩充是按照下述方法完成的将复用段开销同步状态字节传送的同步状态消息，由时钟质量等级扩充为时钟标识、时钟质量等级、时钟经过的网元数、时钟告警标志；所述网元同步消息处理是按照下述方法进行的(1)若网元当前时钟源为外时钟或内时钟，则向所有线路方向传递该时钟标识，质量等级和经过网元数，其中经过网元数为1；(2)若网元当前时钟源为线路时钟，则向该方向回传的质量等级为不应用作同步f，其他线路方向传递当前线路时钟标识，质量等级，经过网元数，其中经过网元数加1；(3)若网元当前时钟源为外时钟，且外时钟失效，则当前时钟源转为内时钟，时钟标识不变，质量等级为b；(4)如果网元当前时钟为线路时钟，且线路时钟失效，则当前时钟源转为内时钟，时钟标识不变，质量等级为b，向其他线路方向传递告警标志；(5)分界点网元在该网元存在的多个可用的线路时钟中，选择经过网元数最少的一个线路时钟，将其余标识相同的线路时钟标记为暂时禁止使用，被标记为暂时禁止使用的线路时钟，不参与时钟选择；(6)如果网元当前线路时钟检测到告警标志，则该网元将所有时钟标识与当前线路时钟表示标记为相同，但被标记为暂时禁止使用的线路时钟，标记为可用；所述网元时钟源选择是在多个可用时钟源中按照下述方法选择同步时钟源(1)选择质量等级最高的时钟源；(2)若时钟质量等级相同，则选择没有线路告警标志的时钟源；(3)若质量等级相同，且都没有线路告警标志，则选择经过的网元数最少的时钟源；(4)若质量等级与经过的网元数均相同，且都没有线路告警标志，则任选其一。
全文摘要
本发明公开了一种实现数字传输组网中时钟链路自动保护的方法,本发明通过扩充复用段开销同步状态字节,自动跟踪主时钟,向其他线路方向传递时钟失效告警标志,自动选择最优路由时钟,禁止非最佳路由时钟参与时钟选择,以及网元检测到告警标志,自动启用暂时被禁用的线路时钟等方法,使得本发明能适应各种复杂的SDH组网方式,并使系统的同步时钟链路得到有效的自动保护。
文档编号H04L7/00GK1352500SQ0012730
公开日2002年6月5日 申请日期2000年11月6日 优先权日2000年11月6日
发明者肖悦赏, 郭玉平 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司