OTN物理层时钟和同步以太网

如何解决OTN网络时钟同步传递作者：于雷刘祥义李新华来源：《电脑知识与技术》2013年第24期摘要：随着OTN设备在传输网中普遍应用，网络承载业务呈现多样化和复杂化。

各种业务尤其3G业务对网络的时钟提出了更高的要求。

该文对1588V2时钟同步原理，OTN网络的时钟同步方案及规划、部署等问题进行了详尽的阐述。

关键词：OTN；时钟；同步；分组化中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）24-5423-03随着OTN设备在传输网中普遍应用，网络承载业务呈现多样化和复杂化。

各种业务尤其3G业务对网络的时钟提出了更高的要求。

随着3G/LTE的发展，无线网络对时间同步性能的要求越来越高，GPS卫星系统存在安装选址难、维护难、馈缆敷设难、安全隐患高、成本高等问题，因此高精度的地面时间同步方案成为一大需求。

2008年底IEEE推出的1588v2国际标准成为了最佳方案，同年各设备厂家开始了1588v2技术的设备研发工作，经过近两年的发展，1588v2同步技术已经逐渐成熟。

但是，由于1588时间同步技术早期应用在工业自动控制领域，1588v2在电信领域应用是一项崭新的技术，稳定可靠的运行部署仍然是目前业界研究的重点。

对于目前应用广泛的OTN传输承载网络，整个网络逐步向同步方向转型，FDD到TDD发展是大趋势。

对实现时钟同步和传递提出了更高的要求，目前，业界的标准通过1588V2时钟同步协议对时钟进行高精度全网同步。

1 1588V2同步协议基本原理1.1 1588V2同步协议定义IEEE 1588V2是网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准，定义了以太网络的PTP （精密时钟同步）协议，精度可以达到亚纳秒级，实现频率同步和时间（相位）同步。

通过1588 V2协议提供时钟和时间的同步是电信级IP网络为转型所做的技术变革和创新之一。

1588 V2同步原理采用标准协议报文和BMC选源算法决策最佳时间源，完成同步功能。

PDH 、SDH 、MSTP 、ASON/PTN 、OTN技术介绍第一部分：PDH 准同步数字系列（1） PCM30/32路 即E1 欧洲和我国采用此标准 （2） PCM24/路 即T1 北美采用此标准 一、 E1和T1PCM 脉冲调制，对模拟信号采样，8000个样值每S ，每个样值8bit ，所以一个话路的速率为64kbps 。

E1有32个时隙，TS0用来同步，TS16用来传送信令，其中30路用来传话音信号的，32个话路的速率为2.048Mbps ，即PCM 基群，也叫一次群。

…，他们的速率是四倍关系。

T1的采样与E1相同，只是有24个话路，其速率为64kbps*24 = 1.544Mbps 四个一次群复用为一个二次群，当然一个二次群的速率比四个一次群的速率总和还要多一些，用于同步的码元。

四个二次群复用为一个三次群，依次类推。

E1=2.048、E2=8.448、E3=34.368Mbps ……二、 在传送网上传送时，现在的PDH 体制中，只有1.5Mbit/s 和2Mbit/s 速率的信号是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。

由于PDH 采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性。

也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。

所以在传送过程中，难于从高次群信号中直接分出低次群甚至基群的信号，也就是说四次群必须先分接为三次群，而不能直接分接为一次群，这就使得在对中继站上、下话路时，需要进行多级的复用分接，使得上下话路不方便，而且较多的接口对于信号的损伤非常大。

使得提取的时钟出现不一致。

也增加了设备的复杂性，降低了效率和可靠性。

又存在多个制式，接口不统一，这就促成了PDH 发展为SDH——数字同步系列。

此部分介绍了PDH中的E1，和PDH组网的缺陷。

OTN传输时间同步问题探究一、同步需求城域网搭建中，PTN设备通常位于汇聚层与接入层之中，而OTN则是出于核心层与汇聚层之中。

目前，基于PTN设备部署移动基站的回传网络的方案较为普遍，而基于OTN部署方案则呈现向接入层逐步渗透，时间钟逐渐向核心层渗透的趋势。

这在一定程度上有效节约时钟源设备。

OTN采用有效的途径可实现对精确同步信息的快速传递，和PTN一同构建形成同步网络，确保同步信息在端到端间的真正同步。

二、OTN网络中的同步的相关理论（一）同步概念通信网络中，同步概念是指时钟同步，也可理解为将时钟频率存在误差可能减低在标准要求内。

例如，ITU-T 6.813对SDH网络中时钟性能予以定义。

伴随运营商通信业务的拓展，单纯频率同步势单力薄，无法完全达到新业务的需求，在高精度同步层面的表现欠佳。

一般而言，时间同步可被理解为是在TDD模式无线系统中，尽可能地降低时间误差来达到移动业务的漫游和切换的功能。

时间同步可理解解为以协调世界时（UTC）为基准，将通信网络之中的各设备的时间信息的时间误差限定于尽可能小的范围之中。

目前，G.8271已对同步应用进行分级，其中部分应用可实现纳秒级时间误差级。

（二）同步方案频率同步是确保时间同步实现的重要基础。

与SDH存在一些较为相似的地方。

一般而言，同步以太网技术可以从物理层数据码流中恢复出时钟，最终实现时钟传递的目的。

在时钟性能层面6.8262定义的同步可与6.813保持一致；在同步精度兼容性层面，可与SDH完全兼容。

ESMC负责传送时钟质量等级。

通过利用CDRR从物理层码流恢复时钟，通过这种犯法最终实现频率同步。

优势在于简单，且较少引入抖动。

以往的移动网授时方式，主要是采用较多的基站部署GPS来实现时间同步的目的，这是一种空中的网络授时方式。

而替代GPS的方案则是一种地面地面网络授时。

一般而言，如果采用NTP协议，则是在应用层，借助软件方式加盖时间戳，籍此实现毫秒级同步精度。

OTN光端机的光信号时钟同步与稳定性研究引言：随着光传输技术的迅猛发展，光传输网络（Optical Transport Network，OTN）在现代通信领域起到至关重要的作用。

OTN光端机在光信号传输中扮演着关键角色，保证光传输的可靠性和稳定性对整个网络的性能有着重要影响。

本文将重点探讨OTN光端机的光信号时钟同步与稳定性研究，旨在提供有关该领域主要研究成果的综述，为相关研究者进一步深入研究提供参考。

一、光信号时钟同步的必要性光信号时钟同步是OTN光端机中非常重要的环节。

随着传输速率的提高，精确和可靠的时钟同步对于光信号的采样、解调和重构变得尤为重要。

时钟同步错误可能导致信号采样点的偏移，从而引发传输中的误码和包丢失。

因此，光信号时钟同步的研究与改进在光传输系统的性能提升中占据重要位置。

二、光信号时钟同步的现有方法1. GPS同步全球定位系统（GPS）同步是一种常用的光信号时钟同步方法。

通过接收GPS 信号并提取时间信息，将其作为光信号同步的参考时钟。

该方法具有精度高、稳定性好的特点，适用于大规模光网络系统。

2. IEEE 1588同步IEEE 1588协议是一种通过网络通信实现时钟同步的方法，广泛应用于局域网中。

该协议通过在传输数据中携带时钟同步信息，并在网络中进行时间差校正，实现高精度的时钟同步。

然而，该方法在大规模光传输系统中的应用还需要进一步研究，以提高其适应性和可靠性。

3. 光信号自发光方法光传输系统中的一种新兴的时钟同步方法是基于光信号本身的自发光特性。

通过利用光信号的特定特性或共振峰，实现光信号自身的时钟同步。

该方法不依赖于外部参考时钟，具有更高的自主性和稳定性，但需要深入研究和探索其可行性。

三、光信号时钟同步的稳定性研究1. 重叠采样技术重叠采样技术是提高光信号时钟同步稳定性的有效方法之一。

通过将多个采样点的信息进行重叠处理，减小时钟抖动对时钟同步的影响。

该技术可以显著提高系统的抗干扰能力和时钟同步性能。

otn分层模型OTN（Optical Transport Network）是一种基于光传输的分层模型，被广泛应用于光纤通信网络中。

OTN分层模型将光传输网络分为多个层次，每个层次负责不同的功能和任务，从而实现了高效的光纤通信。

OTN分层模型由四个主要层次组成，分别是物理层（Physical Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）和传输层（Transport Layer）。

每个层次都有特定的功能和协议，协同工作以实现高速、高容量的光纤通信。

物理层是OTN分层模型的最底层，负责光纤的物理传输。

它定义了光纤的物理特性、光传输介质和接口规范等。

物理层使用光学传输设备将光信号转换为电信号，并通过光纤进行传输。

物理层的主要协议有光纤通道（Fibre Channel）、光纤以太网（Fibre Ethernet）等。

数据链路层是位于物理层之上的一层，负责数据的传输和错误检测。

数据链路层使用数据帧将数据划分为小的数据块，并添加校验码以检测传输错误。

此外，数据链路层还负责流量控制和连接管理等功能。

以太网是数据链路层中应用最广泛的协议之一，它实现了高速、可靠的数据传输。

网络层是OTN分层模型的中间层，负责路由和转发数据。

网络层使用IP协议对数据进行分组和寻址，通过路由选择最佳路径进行传输。

网络层还负责网络拓扑的管理和控制。

常见的网络层协议有Internet协议（IP）和网际控制报文协议（ICMP）等。

传输层是OTN分层模型的最上层，负责数据的可靠传输和流量控制。

传输层使用传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）等协议，确保数据的完整性和可靠性。

传输层还负责多路复用和多路分解等功能，提供端到端的数据传输服务。

OTN分层模型的优势在于其灵活性和可扩展性。

通过将光纤通信网络分为多个层次，每个层次都有特定的功能和任务，可以灵活地进行网络设计和优化。

此外，OTN分层模型还可以根据需求进行扩展，适应不同规模和需求的网络。

OTN技术体系介绍⼀. OTN技术体系介绍1.概述从1998年ITU-T正是提出OTN的概念到现在，OTN的标准体系已经完善，技术也已经成熟。

OTN标准体系主要由如下标准组成：：定义了光传送⽹的⽹络架构。

采⽤基于的分层⽅法描述了OTN的功能结构，规范了光传送⽹的分层结构、特征信息、客户/服务层之间的关联、⽹络拓扑和分层⽹络功能，包括光信号传输、复⽤、选路、监控、性能评估和⽹络⽣存性等：其地位类似于SDH体制的。

定义了光⽹络的⽹络节点接⼝。

建议规范了光传送⽹的光⽹络节点接⼝，保证了光传送⽹的互连互通，⽀持不同类型的客户信号。

建议主要定义光传送模块n(OTM-n)及其结构，采⽤了“数字封包”技术定义各种开销功能、映射⽅法和客户信号复⽤⽅法。

通过定义帧结构开销，可以实施光通路层功能，例如保护、选路、性能监测等；通过确定各种业务信号到光⽹络层的映射⽅法，实现光⽹络层⾯的互联互通，因为未来的光⽹络⼯作在多运营商环境下，并不仅仅是各业务客户信号接⼝的互通。

其地位类似于SDH体制的。

：建议采⽤规定的传输设备的分析⽅法，对基于规定的光传送⽹结构和基于规定的光传送⽹⽹络节点接⼝的传输⽹络设备进⾏分析。

定义了OTN的原⼦功能模块，各个层⽹络的功能，包括客户/服务层的适配功能、层⽹络的终结功能、连接功能等。

其地位类似于SDH体制的。

：通⽤设备管理功能需求，适⽤于SDH、OTN。

：OTN⽹络管理信息模型和功能需求。

：描述OTN的五⼤管理功能（FCAPS：Fault故障、Configuration配置、Accounting计费、Performance性能、Security安全）。

：通⽤保护倒换-线性保护，适⽤于SDH、OTN。

：定义了OTN线性（linear）ODUk保护。

ODUk保护。

未正式发布：根据定义的⽐特率和帧结构定义了OTN NNI的抖动和漂移要求。

：定义了OTN误码性能。

OTN物理层特性在及等中规定。

下⾯将主要介绍⼀下OTN的⽹络架构（）及接⼝（）。

信息通信网路机务员技能模拟考试题（含答案）一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、测量接地电阻时应将接地装置与所有避雷针线断开，与微波塔身连线断开。

电流极、电压极应布置在与地下金属管道和线路的方向（）。

A、相水平B、成45°夹角C、相垂直D、无要求正确答案：C2、电力通信网承载的业务中，2Mbit/s通道必须配置为1+0运行方式的为哪项？（）A、安全自动装置B、电视电话会议C、纵联电流差动保护D、通信监控正确答案：C3、ADSS光缆运行时最主要的注意问题是（）A、防外力破坏B、防渗水及防潮C、防电腐蚀D、防雷正确答案：C4、通信机房的接地方式通常采用联合接地方式，即工作地和（）共用一组接地体。

A、防雷地B、相线C、零线D、保护地正确答案：D5、决定光纤通信中继距离的主要因素是（）A、光纤的损耗和传输带宽B、光接收机的灵敏度C、光纤的型号D、光发射机的输出功率正确答案：A6、通信网中，从时钟的工作状态不应包括（）A、自由运行（FreeRunning）B、锁定（Locked）C、保持（HoldOver）D、跟踪（Trace）正确答案：D7、在蓄电池组中，各单体电池开路电压最高与最低差不大于（）。

A、50mvB、20mvC、10mvD、60mv正确答案：B8、基准主时钟（PRC），由G.811建议规范，精度达到（）。

A、1x10E-10B、1x10E-11C、1x10E-8D、1x10E-9正确答案：B9、通信设备与电路的巡视要求是（）。

A、设备巡视应明确巡检周期、巡检范围、巡检内容、并编制巡检记录表B、设备巡视可通过网管远端巡视和现场巡视结合进行C、巡视内容包括机房环境、通信设备运行状况等D、以上皆是正确答案：D10、无人员死亡和重伤，但造成1～2人轻伤者的事故属于（）。

A、八级人身事件B、六级人身事件C、五级人身事件D、七级人身事件正确答案：A11、维护微波铁塔、天馈线系统的登高作业人员应具有（）。

XXXXXXXX第7章 OTN承载同步要求 （2）PTP同步方式PTP同步方式是在启动了1588v2功能后可以选择的一种同步方式，采用1588报文中的Sync报文，通过连续发送Sync报文携带本地的时钟信息，下游网元通过Sync报文到达的延时变化获取频率信息。

选源算法采用BMC算法，性能满足G.813、G.8262标准要求。

另外，提供BITS和OTN设备之间频率同步的接口界面，可以支持性能满足G.811/G.812标准，电气特性满足G.703的BITS的2Mbit/s/2MHz信号接入到OTN设备，提供频率同步参考源。

支持设备输出符合性能，满足G.813标准，电气特性满足G.703标准的2Mbit/s/2MHz 信号，提供给其他设备作为同步参考源。

7.3.2 OTN时间同步无论是SDH/MSTP设备、PTN设备、路由器设备，还是异步的OTN设备，实现同步功能的方式基本相似。

对于OTN而言，可以归纳有3种方式，一是客户信号承载（透传方式），二是带外OSC方式，三是带内（开销）方式[2]。

对于第一种方式，当GE业务进入OTN设备时，无论是采用ODU0映射方式，还是GFP封装方式，都会无法控制映射过程带来的时延变化，导致延时误差过大，相关试验数据也证明了这个分析结果。

当10GE LAN业务采用超频方式进入OTN设备时，经过测试验证，正常情况下时间传递性能可以保证。

受到承载业务类型的限制，上下行之间的延时无法做到主动控制，因此目前客户信号承载（透传方式）存在一定的问题。

第二种带外OSC方式，通过改造OTN/WDM系统的监控通道系统组成同步以太网，在同步以太网基础上运行1588v2协议，设备对外提供1pps+ToD接口或专用PTP接口支持时间同步。

因为OSC信号处理简单，不会带来额外的时延，可以较好地保证时钟质量。

另外，由于OSC逐点再生，每两个站点间光缆的差异都可以通过每个节点的延时设置进行补偿，克服了透传方式下因为光缆级联带来的较大差异。