时钟同步
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D10
F1 X X D3
RSOH
K2 D6 D9
D12
A1,A2 ：帧定位字节。A1=F6H，A2=28H。 B1 ：再生段误码监测BIP-8。 J0 ：再生段踪迹字节（段接入点识别 符）。 E1 ：再生段公务联络字节64kbit/s。 F1 ：网络提供者数据/语音通路使用，用 于特定维护目的的临时公务联络。 D1~D3 ：再生段DCC通路，192kbit/s。 B2 K1，K2 D4~D12 H1,H2 H3 M1 S1 E2 其余 ：复用段误码监测BIP-24×N。 ：段自动保护倒换（APS）使用通路。 ：复用段DCC通路，576kbit/s。 ：段指针。 ：段指针调整机会。 ：复用段远端差错指示。 ：同步状态字节（b5～b8）。 ：复用段公用联络字节64kbit/s。 ：将来使用确定。
选择最高等级 滤抖
包交换路径 光链路 子卡上报恢复时钟 时钟板输出高精度系统时钟
同步以太网技术3－总结
优点
时钟同步质量接近SDH，完全满足无线RAN时钟指标 不受PSN网络影响 最可靠的频率传送方式
局限
需要全网部署 不是所有的以太接口都可以恢复时钟
10M电口无法支持
D5 D8
D11
MSOH
S1
M1E2 X X
为与传输媒质有关的特征字节(暂用); X 为国内使用保留字节; * 为不扰码字节; 所有未标记字节待将来国际标准确定 (与媒质有关的应用，附加国内使用和其他用途).
复用段开销-B2/K1K2/S1/M1
B2：比特间插奇偶校验N×24位的（BIP-N×24）字节 • • B2的工作机理与B1类似，只不过它检测的是复用段层的误码情况。 而B2字节是对STM-N帧中的每一个STM-1帧的传输误码情况进行监测， STM-N帧中有Nx3个B2字节，每三个B2对应一个STM-1帧。收端MSBBE（复用段背景误码块），发端MS-REI（复用段远端误块指示） K1、K2（b1-b5）：自动保护倒换（APS）通路字节 • 这两个字节用作传送自动保护倒换（APS）信令，用于保证设备能在故 障时自动切换，使网络业务恢复——自愈，用于复用段保护倒换自愈情 况。 S1（b5-b8）：同步状态字节 • 判定接收的时钟信号的质量，决定是否切换时钟源较高质量的时钟源上 • S1（b5-b8）的值越小，表示相应的时钟质量级别越低 M1：复用段远端误码块指示（MS—REI）字节 • M1这是个对告信息，由接收端回发给发送端。M1字节用来传送接收端由 BIP—N×24（B2）所检出的误块数，以便发送端据此了解接收端的收信 误码情况。
1001
G.811 时钟信号（PRC，一般为铯钟） 1010
0x09
0x0a
保留 同步设备定时源（SETS， Synchronous Equipment Timing Source） 信号（一般为晶体钟） 保留
0011 0100 0101 0110 0111
0x03 0x04 0x05 0x06 0x07
按照SSM 级别进行保护倒换
• • • • • • • • • • • SSM（Synchronous Status Message）即同步状态消息，是同步网中用来表示时钟质 量等级的一组编码。目前ITU-T 规定用四个bit 来进行编码，这四bit 即为同步状态 消息字节（SSMB）。如表3-1 所示是ITU-T 已定义的同步状态信息（SSM）编 码，表示16 种同步源质量等级信息。SSMB=2 对应的时钟质量等级最高，SSMB ＝ f 对应的时钟质量等级最低。 在SDH 传输网中，SSM 是通过SDH 段开销中的S1 字节的低四位b5 ～ b8 来传送 的；而在BITS 设备中，SSM 是通过2Mbit/s 时钟信号的第一时隙（TS0）的某个 bit 来传送的。可见，2MHz 时钟信号不能携带SSM 信息。 需要说明的是，SSMB 和S1 字节的概念是有不同的：SSMB 是一组消息编码，用 来表明时钟质量等级，如表3-1 所示；而S1 字节是SDH 段开销中的一个字节，S1 字节的低四位即为SSMB。
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Evolve to All IP while overcoming QoS and clock synchronization of IP network
无线各标准目前对同步的需求
无线技术
GSM WCDMA
时钟频率精度要求 时钟相位同步要求
0.05ppm 基站 0.05ppm Picowk.baidu.com0.1ppm NA NA NA 3us 3us NA 1us 倾向于采用时间同步
G.8261 Annex A中有描述
同步以太网技术-2
Switch fabric
时钟板
内置时钟子系统 线卡恢复的时钟上报时钟 板
以太/SDH/PDH/BITS接口
时钟板比较恢复时钟等级
SSM信息 以太OAM报文
线 卡 一 线 卡 二
线 卡 三
时钟板发布高精度时钟
线 卡 X
SSM 级别
• • • • • • • • • • • 当有多个时钟源时，系统会根据时钟精度为时钟源分配不同的SSM 级别，时钟精度越 高SSM 级别越高。正常情况下，时钟板使用SSM 级别最高的时钟参考源，当SSM 级 别最高的时钟参考源发生故障后，时钟板切换到SSM 级别次之的时钟参考源。 时钟板上电时，所有参考源缺省的时钟级别为同步质量不知道（UNKNOWN）。SSM 级别的高低顺序为：基准参考时钟（PRC，Primary Reference Clock）＞转接局时钟 （TNC，Transit Node Clock）＞本地局时钟（LNC，Local Node Clock）＞同步设备 定时 源（SETS，Synchronous Equipment Timing Source）＞同步质量不知道 （UNKNOWN） ＞不应用作同步（DNU，Do not use for synchronization）。若参考源的SSM 级别为 DNU，且SSM 参与控制，则保护倒换时不选择该路参考源。 BITS 时钟源有两种时钟信号类型，当时钟信号为2.048Mbit/s 时，时钟模块可以从信 号 中提取SSM，如果为2.048MHz 时，需要手工设置一个SSM 级别。
同步以太网技术
以太网真的不能传输时钟码？
以太网技术本身对时钟的要求很宽松，保持100ppm就可以了 很多以太网PHY，特别是光口PHY芯片，具备恢复时钟的能力
PHY芯片依靠CDR技术从串行数据码流中恢复出发送端的时钟 这种技术与SDH时钟恢复技术是相同的
以太网只是缺乏全网时钟同步的机制，是因为以太网标准中没有定义发送端时钟与 接收端恢复出来的时钟的关系
RSOH
管理单元指针
MSOH
P O H
有效载荷
A1 B1 D1
A1 # #
A1 # #
A2 E1 D2
A2 # #
A2
J0 F1 D3
X X
X J1 X B3 C2 G1
管理单元指针 B2 D4 D7
D10
B2
B2
K1 D5 D8 D11 M1
K2 D6 D9 D12 E2 X
F2 H4 F3 K3 X N1
Cos t
2003Q3
2006Q1
2008Q1
RAN2.0
ATM
RAN5.0
Hybrid IP
RAN7.0
All IP
ATM based UTRAN
E1
Hybrid IP UTRAN
RNC
FE
IP
E1
FE
All IP UTRAN
FE RNC Node B
Node B
Node B
IP
RNC
同步状态信息编码
S1 （b5b8〕
0000 0001 0010 0x00 0x01 0x02
S1 字节SDH 同步质量 等级描述
同步质量不可知（UNKNOWN） 保留
（b5-b8〕
1000 0x08
S1 字节SDH 同步质 量等级描述
G.812 本地局时钟信号（LNC， 一般为铷钟或 晶体钟） 保留
TD-SCDMA CDMA2000 WiMax FDD WiMax TDD LTE
0.05ppm 0.05ppm 0.05ppm 0.05ppm 0.05ppm
SDH传输的实现 STM-1
5
开 销 …
Flag
Packet (PPP or other) FCS Flag
Flag
…
4
POS帧
在这里已经不知道封 装的是否是POS帧了
从一个PHY芯片恢复出的时钟不能被其他PHY芯片共享
以太网只是不需要，并不是不能够传输时钟
如何在以太网上传输时钟
仿照SDH机制，可以将以太PHY恢复出的时钟，送到时钟板上进行处理，然后通过 时钟板将时钟送到各个单板，用这个时钟进行数据的发送。这样上游时钟与下游时 钟就产生级连的关系，实现了在以太网络上时钟同步的目标。
保留 G.812 转接局时钟信号（TNC， 一般为铷钟） 保留 保留 保留
1011
0x0b
1100
0x0c
1101
1110 1111
0x0d
0x0e 0x0f
保留
保留 不应用作同步(DUN)
目录
• SDH SSM (同步状态消息) • ETH SYNCHRONIZATION 同步 • EMSC( 以太同步消息通道)
S1
SONET/SDH帧结构
ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构 STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧
段开销的定义
9列 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 X* X* B1 D1 E1 D2 管理单元指针 9行 B2 B2 B2 K1 D4 D7
开 销
POS帧
3
开 有效载荷 销 空 空
数据流方向
开 有效载荷 销 空 空
2 1
空
物理层，以光钎等为载体
全双工的
帧结构 STM－1
A1A2：定帧字节 J0：再生段踪迹字节 D1-D12：数字通信通路字节DCC字节 E1-E2：公务联络字节 F1：使用者通路字节 B1：比特间插奇偶校验8位码BIP-8 B2：比特间插奇偶校验N×24位的字节 K1-K21-5：自动保护倒换APS通路字节 K26-8：复用段远端失效指示RDI字节 S15-8：同步状态字节 M1：复用段远端误码块指示REI字节 J1：通道踪迹字节 B3：通道BIP-8码 G1：通道状态字节RDI、REI
时间的偏差影响基站切换
为什么要在以太网上提供同步
业务IP化，承载分组化是未来的趋势 TDM业务需要通过以太网络传输 虽然TDM今后可以VOIP化，但是基站需要的时钟和时间信息需要网络提供
RAN Solution: Evolution from Hybrid IP to All IP
ETH SYNCHRONIZATION ETH同步SSM 和EMSC
目录
• SDH SSM (同步状态消息) • ETH SYNCHRONIZATION 同步 • EMSC( 以太同步消息通道)
基本概念
什么是同步
频率同步 （时钟同步） 时间同步（相位同步）
为什么要同步
频率偏差导致滑码
不是所有厂家的芯片都支持高精度时钟恢复质量 不能支持时间同步
目录
• SDH SSM (同步状态消息) • ETH SYNCHRONIZATION 同步 • EMSC( 以太同步消息通道)
ESMC
• • • • What Is ESMC Possible Ways to Extend ESMC Functions Possible Extensions Beyond ESMC
ESMC介绍
• ESMC: Ethernet Synchronization Messaging Channel • ESMC has been built first and foremost as the transport channel for SSM (QL) over Synchronous Ethernet link. • Key outcome: Simple and efficient • However it has been thought to support some extensions. • ESMC does not aimed to become a complex protocol. • It is not a control plane and does not need a control plane
F1 X X D3
RSOH
K2 D6 D9
D12
A1,A2 ：帧定位字节。A1=F6H，A2=28H。 B1 ：再生段误码监测BIP-8。 J0 ：再生段踪迹字节（段接入点识别 符）。 E1 ：再生段公务联络字节64kbit/s。 F1 ：网络提供者数据/语音通路使用，用 于特定维护目的的临时公务联络。 D1~D3 ：再生段DCC通路，192kbit/s。 B2 K1，K2 D4~D12 H1,H2 H3 M1 S1 E2 其余 ：复用段误码监测BIP-24×N。 ：段自动保护倒换（APS）使用通路。 ：复用段DCC通路，576kbit/s。 ：段指针。 ：段指针调整机会。 ：复用段远端差错指示。 ：同步状态字节（b5～b8）。 ：复用段公用联络字节64kbit/s。 ：将来使用确定。
选择最高等级 滤抖
包交换路径 光链路 子卡上报恢复时钟 时钟板输出高精度系统时钟
同步以太网技术3－总结
优点
时钟同步质量接近SDH，完全满足无线RAN时钟指标 不受PSN网络影响 最可靠的频率传送方式
局限
需要全网部署 不是所有的以太接口都可以恢复时钟
10M电口无法支持
D5 D8
D11
MSOH
S1
M1E2 X X
为与传输媒质有关的特征字节(暂用); X 为国内使用保留字节; * 为不扰码字节; 所有未标记字节待将来国际标准确定 (与媒质有关的应用，附加国内使用和其他用途).
复用段开销-B2/K1K2/S1/M1
B2：比特间插奇偶校验N×24位的（BIP-N×24）字节 • • B2的工作机理与B1类似，只不过它检测的是复用段层的误码情况。 而B2字节是对STM-N帧中的每一个STM-1帧的传输误码情况进行监测， STM-N帧中有Nx3个B2字节，每三个B2对应一个STM-1帧。收端MSBBE（复用段背景误码块），发端MS-REI（复用段远端误块指示） K1、K2（b1-b5）：自动保护倒换（APS）通路字节 • 这两个字节用作传送自动保护倒换（APS）信令，用于保证设备能在故 障时自动切换，使网络业务恢复——自愈，用于复用段保护倒换自愈情 况。 S1（b5-b8）：同步状态字节 • 判定接收的时钟信号的质量，决定是否切换时钟源较高质量的时钟源上 • S1（b5-b8）的值越小，表示相应的时钟质量级别越低 M1：复用段远端误码块指示（MS—REI）字节 • M1这是个对告信息，由接收端回发给发送端。M1字节用来传送接收端由 BIP—N×24（B2）所检出的误块数，以便发送端据此了解接收端的收信 误码情况。
1001
G.811 时钟信号（PRC，一般为铯钟） 1010
0x09
0x0a
保留 同步设备定时源（SETS， Synchronous Equipment Timing Source） 信号（一般为晶体钟） 保留
0011 0100 0101 0110 0111
0x03 0x04 0x05 0x06 0x07
按照SSM 级别进行保护倒换
• • • • • • • • • • • SSM（Synchronous Status Message）即同步状态消息，是同步网中用来表示时钟质 量等级的一组编码。目前ITU-T 规定用四个bit 来进行编码，这四bit 即为同步状态 消息字节（SSMB）。如表3-1 所示是ITU-T 已定义的同步状态信息（SSM）编 码，表示16 种同步源质量等级信息。SSMB=2 对应的时钟质量等级最高，SSMB ＝ f 对应的时钟质量等级最低。 在SDH 传输网中，SSM 是通过SDH 段开销中的S1 字节的低四位b5 ～ b8 来传送 的；而在BITS 设备中，SSM 是通过2Mbit/s 时钟信号的第一时隙（TS0）的某个 bit 来传送的。可见，2MHz 时钟信号不能携带SSM 信息。 需要说明的是，SSMB 和S1 字节的概念是有不同的：SSMB 是一组消息编码，用 来表明时钟质量等级，如表3-1 所示；而S1 字节是SDH 段开销中的一个字节，S1 字节的低四位即为SSMB。
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Evolve to All IP while overcoming QoS and clock synchronization of IP network
无线各标准目前对同步的需求
无线技术
GSM WCDMA
时钟频率精度要求 时钟相位同步要求
0.05ppm 基站 0.05ppm Picowk.baidu.com0.1ppm NA NA NA 3us 3us NA 1us 倾向于采用时间同步
G.8261 Annex A中有描述
同步以太网技术-2
Switch fabric
时钟板
内置时钟子系统 线卡恢复的时钟上报时钟 板
以太/SDH/PDH/BITS接口
时钟板比较恢复时钟等级
SSM信息 以太OAM报文
线 卡 一 线 卡 二
线 卡 三
时钟板发布高精度时钟
线 卡 X
SSM 级别
• • • • • • • • • • • 当有多个时钟源时，系统会根据时钟精度为时钟源分配不同的SSM 级别，时钟精度越 高SSM 级别越高。正常情况下，时钟板使用SSM 级别最高的时钟参考源，当SSM 级 别最高的时钟参考源发生故障后，时钟板切换到SSM 级别次之的时钟参考源。 时钟板上电时，所有参考源缺省的时钟级别为同步质量不知道（UNKNOWN）。SSM 级别的高低顺序为：基准参考时钟（PRC，Primary Reference Clock）＞转接局时钟 （TNC，Transit Node Clock）＞本地局时钟（LNC，Local Node Clock）＞同步设备 定时 源（SETS，Synchronous Equipment Timing Source）＞同步质量不知道 （UNKNOWN） ＞不应用作同步（DNU，Do not use for synchronization）。若参考源的SSM 级别为 DNU，且SSM 参与控制，则保护倒换时不选择该路参考源。 BITS 时钟源有两种时钟信号类型，当时钟信号为2.048Mbit/s 时，时钟模块可以从信 号 中提取SSM，如果为2.048MHz 时，需要手工设置一个SSM 级别。
同步以太网技术
以太网真的不能传输时钟码？
以太网技术本身对时钟的要求很宽松，保持100ppm就可以了 很多以太网PHY，特别是光口PHY芯片，具备恢复时钟的能力
PHY芯片依靠CDR技术从串行数据码流中恢复出发送端的时钟 这种技术与SDH时钟恢复技术是相同的
以太网只是缺乏全网时钟同步的机制，是因为以太网标准中没有定义发送端时钟与 接收端恢复出来的时钟的关系
RSOH
管理单元指针
MSOH
P O H
有效载荷
A1 B1 D1
A1 # #
A1 # #
A2 E1 D2
A2 # #
A2
J0 F1 D3
X X
X J1 X B3 C2 G1
管理单元指针 B2 D4 D7
D10
B2
B2
K1 D5 D8 D11 M1
K2 D6 D9 D12 E2 X
F2 H4 F3 K3 X N1
Cos t
2003Q3
2006Q1
2008Q1
RAN2.0
ATM
RAN5.0
Hybrid IP
RAN7.0
All IP
ATM based UTRAN
E1
Hybrid IP UTRAN
RNC
FE
IP
E1
FE
All IP UTRAN
FE RNC Node B
Node B
Node B
IP
RNC
同步状态信息编码
S1 （b5b8〕
0000 0001 0010 0x00 0x01 0x02
S1 字节SDH 同步质量 等级描述
同步质量不可知（UNKNOWN） 保留
（b5-b8〕
1000 0x08
S1 字节SDH 同步质 量等级描述
G.812 本地局时钟信号（LNC， 一般为铷钟或 晶体钟） 保留
TD-SCDMA CDMA2000 WiMax FDD WiMax TDD LTE
0.05ppm 0.05ppm 0.05ppm 0.05ppm 0.05ppm
SDH传输的实现 STM-1
5
开 销 …
Flag
Packet (PPP or other) FCS Flag
Flag
…
4
POS帧
在这里已经不知道封 装的是否是POS帧了
从一个PHY芯片恢复出的时钟不能被其他PHY芯片共享
以太网只是不需要，并不是不能够传输时钟
如何在以太网上传输时钟
仿照SDH机制，可以将以太PHY恢复出的时钟，送到时钟板上进行处理，然后通过 时钟板将时钟送到各个单板，用这个时钟进行数据的发送。这样上游时钟与下游时 钟就产生级连的关系，实现了在以太网络上时钟同步的目标。
保留 G.812 转接局时钟信号（TNC， 一般为铷钟） 保留 保留 保留
1011
0x0b
1100
0x0c
1101
1110 1111
0x0d
0x0e 0x0f
保留
保留 不应用作同步(DUN)
目录
• SDH SSM (同步状态消息) • ETH SYNCHRONIZATION 同步 • EMSC( 以太同步消息通道)
S1
SONET/SDH帧结构
ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8bit）为单位的矩形块状帧结构 STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧
段开销的定义
9列 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 X* X* B1 D1 E1 D2 管理单元指针 9行 B2 B2 B2 K1 D4 D7
开 销
POS帧
3
开 有效载荷 销 空 空
数据流方向
开 有效载荷 销 空 空
2 1
空
物理层，以光钎等为载体
全双工的
帧结构 STM－1
A1A2：定帧字节 J0：再生段踪迹字节 D1-D12：数字通信通路字节DCC字节 E1-E2：公务联络字节 F1：使用者通路字节 B1：比特间插奇偶校验8位码BIP-8 B2：比特间插奇偶校验N×24位的字节 K1-K21-5：自动保护倒换APS通路字节 K26-8：复用段远端失效指示RDI字节 S15-8：同步状态字节 M1：复用段远端误码块指示REI字节 J1：通道踪迹字节 B3：通道BIP-8码 G1：通道状态字节RDI、REI
时间的偏差影响基站切换
为什么要在以太网上提供同步
业务IP化，承载分组化是未来的趋势 TDM业务需要通过以太网络传输 虽然TDM今后可以VOIP化，但是基站需要的时钟和时间信息需要网络提供
RAN Solution: Evolution from Hybrid IP to All IP
ETH SYNCHRONIZATION ETH同步SSM 和EMSC
目录
• SDH SSM (同步状态消息) • ETH SYNCHRONIZATION 同步 • EMSC( 以太同步消息通道)
基本概念
什么是同步
频率同步 （时钟同步） 时间同步（相位同步）
为什么要同步
频率偏差导致滑码
不是所有厂家的芯片都支持高精度时钟恢复质量 不能支持时间同步
目录
• SDH SSM (同步状态消息) • ETH SYNCHRONIZATION 同步 • EMSC( 以太同步消息通道)
ESMC
• • • • What Is ESMC Possible Ways to Extend ESMC Functions Possible Extensions Beyond ESMC
ESMC介绍
• ESMC: Ethernet Synchronization Messaging Channel • ESMC has been built first and foremost as the transport channel for SSM (QL) over Synchronous Ethernet link. • Key outcome: Simple and efficient • However it has been thought to support some extensions. • ESMC does not aimed to become a complex protocol. • It is not a control plane and does not need a control plane