华为以太时钟同步原理介绍（一）

1、以太时钟同步简介

以太时钟同步功能，用来实现以太网上的频率同步。它可以从线路上恢复时钟信号，或者从外时钟BITS接口输入时钟信号，然后通过以太网把频率向下游网络传递下去。使用该功能，使得时钟频率可以通过以太网传送。

随着通信技术的应用和发展，通信设备的时钟频率精度要求越来越高，如下表1所示为电信业务对频率要求。以前，电信业务为了达到频率同步，各个站点需要通过GPS（Global Positioning System）来提供准确的时钟。使用GPS需要拉天线出来，施工、安全的成本比较高。使用设备的同步以太功能，可以通过以太网从其他站点同步时钟，也可以从线路上选取最优时钟用于同步。

GSM	0.05ppm	NA
WCDMA	基站0.05ppm	NA
	Pico 0.1ppm	NA
TD-SCDMA	0.05ppm	3us
CDMA2000	0.05ppm	3us
WiMax FDD	0.05ppm	NA
WiMax TDD	0.05ppm	1us

站点的频率获得可以不再使用GPS拉天线方式获得，可以通过同步以太特性从其他站点，或从线路上获取，并同步。降低建设和维护成本，同时摆脱对GPS的依赖，在国家安全方面具备特殊意义。

2、以太时钟原理

1、以太时钟原理简介

以太时钟同步通过以太网物理层信号传递时钟，如上图1所示。设备需要支持一个时钟模块（时钟扣板），以统一输出一个高精度系统时钟给所有的以太网接口卡。

接收方向，以太网接口卡的PHY将线路时钟恢复并提取出来，分频后上送给时钟扣板。时钟扣板根据SSM协议和其他相关信息，选择一个精度最高的时钟作为参考源送给系统锁相环，系统锁相环跟踪参考源后输出高精度的时钟给各个接口卡使用。

发送方向，以太接口卡上的锁相环跟踪时钟扣板送来的高精度时钟，产生PHY芯片的发送参考时钟，将业务数据发送出去。

上述过程实现了时钟（频率）信号在物理层链路上的同步传递。同步以太网时钟的质量等级信息通过专门的SSM帧进行传送。

设备通过如下过程实现时钟信号的传递:

1、  时钟信号输入。

设备支持如下时钟源输入：

1.1、线路源上获取。单板的交换芯片可以从光口中恢复时钟信号，通过背板的连线，把该时钟信号上送到主控板的时钟扣板。

1.2、从外时钟中获得时钟信号，如两路BITS。

1.3、时钟扣板上高精度晶振也可以在没有线路源、外部源的时候，作应急时钟使用。
    2、时钟扣板选择一路最优的时钟信号，然后再通过背板上的线路下行发送19.44M时钟给所有接口板使用。

3、接口板上交换芯片使用该时钟作为自己的驱动时钟信号，进行报文的发送和接收。

2、以太时钟同步状态信息SSM

SSM（Synchronization Status Message）用于在同步定时链路中传递定时信号的质量等级，使得SDH（Synchronous Digital Hierarchy）网和时钟同步网中的节点时钟通过对SSM的解读获取上游时钟的信息，对本节点的时钟进行相应操作（例如跟踪、倒换和转入保持），并将该节点同步信息传递到下游，它采用4比特编码，共16种信号，反映不同的质量等级。SSM信息的等级描述如下表1所示。

0000	暂不使用
0001	保留，参见注1
0010	1级时钟信号，参见注2
0011	保留
0100	2级时钟信号，参见注3
0101	保留
0110	保留
0111	保留
1000	3级时钟信号
1001	保留
1010	保留
1011	SDH设备时钟信号（G813）
1100	保留
1101	保留
1110	保留
1111	不应用作同步
注1：保留字节根据将来的应用情况而定。注2：包括满足SDH要求的G.812中的V。注3：不包括满足SDH要求的G.812中的VI。

S1字节，在BITS上通过帧传送；在以太网上通过SSM报文传送。我国和国际时钟级别的对应关系如下表2所示。

QL-PRC	1级时钟
QL-SSU-T	2级时钟
QL-SSU-L	3级时钟
QL-SEC	SDH时钟 (G.813 Option I )
QL-DNU	不能用于同步

3、BITS

通信楼综合定时供给系统BITS（Building Intergrated Timing System）是一种很精确的外部时钟。一般按照精度由高到低为：BITS时钟→线路恢复时钟→时钟扣板内部振荡时钟。时钟扣板上提供了两个BITS接口，支持两路外部BITS时钟输入。

4、  时钟输入模式

可以选择的输入时钟源可能有：外时钟、线路恢复时钟、时钟扣板的自由振荡设备支持三种系统时钟选源模式，如下表3所示。

SSM不参与选源	通常用于线路，或者外时钟没有传送SSM质量信息的情况下；或者已经明确知道各个线路源质量等级的情况下（如A高，B低，可以明确给A配置高优先级）。按照用户给各个时钟源配置的优先级进行选择，优先选择优先级高的时钟源。
SSM参与选源	如果线路上很多线路源都有SSM质量信息。优先选择SSM质量等级最高的时钟源；相同质量等级的情况下，选择优先级高的时钟源。
SSM参与选源，扩展模式	选择过程和SSM参与选源相同。S1的低4比特为SSM。在S1字节的高4位用于传送时钟源的ID，可以用来避免定时环路；定时环路是指输出的定时信号环回作为输入定时信号应用。

在这三种模式中，都可以通过命令，手动倒换或者强制倒换触发选择某个特定的时钟源，其中，手动倒换可以越过优先级倒换。强制倒换不仅可以越过优先级，还可以越过质量等级。

最终选择的系统时钟，通过背板走线，传送到所有接口板，用来给所有接口板提供精确的时钟；然后通过接口板上各个接口，把该精确的时钟信号向下层网络传送下去。