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05-时钟同步配置
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在通信网络中，许多业务的正常运行都要求网络时钟同步，时钟同步能保证整个网络各设备之间的时间或频率差保持在合理的误差水平内，使这些设备上的所有业务接口板保持在相同的时钟频率。在时钟同步过程中使用了SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）技术，其基本原理可以简单理解为：发送端把低速信号调制到高速信号中，接收端从高速信号中解调出低速信号,以期实现信号的较小损伤传输。时钟监控就是用来实现时钟同步功能。
时钟监控负责向各网络设备的所有业务接口板提供高精度、高可靠性的SDH线路接口时钟信号，完成时钟源（为本地设备提供时钟信号的设备称为时钟源）的自动选择、软件锁相环功能（使两个时钟信号的频率和相位保持确定的关系），并实时监测接口板的时钟状态。
时钟源用来为环形脉冲发生器提供频率稳定且电平匹配的方波时钟脉冲信号。根据时钟信号的来源不同，可以将时钟源分为以下三类：
· BITS时钟源：时钟信号由专门的BITS时钟设备产生，通过主控板上的专用接口输入。
· 线路时钟源：也称为LPU Port（Line Processing Unit Port，线路处理单元端口），即线路时钟源的输入端口。时钟信号由上一级设备提供，通过指定的WAN接口输入。线路时钟源精度比BITS时钟源低。
· 本地时钟源：时钟信号为本设备时钟扣板内部晶体震荡器产生的38.88MHz信号。通常本地时钟源精度最低。
参考源即作为参考的时钟源，参考源的级别由参考源的SSM（Synchronization Status Message，同步状态信息）级别和参考源的优先级共同确定，用于在自动模式下时钟源的选择。
SSM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。参考源的SSM级别按照其同步质量由高到低的顺序排列如下：
· PRC：G.811时钟信号。
· SSU-A：G.812转接节点时钟信号。
· SSU-B：G.812本地节点时钟信号。
· SEC：SDH设备时钟源信号。
· DNU：不应用作同步。
· Unknown：同步质量未知。
用户可以给高精度、高可靠性的参考源配置较高的优先级，以便选择时钟源时优先被选中。
时钟监控的工作模式，即时钟监控选择时钟源的模式，包括自动模式和手动模式。
自动模式下的时钟源由系统自动配置。在当前主用时钟源丢失或不可用时，系统会主动切换时钟源。按照参考源的SSM级别->优先级->编号顺序的优先次序，选择优先次序最高的参考源作为切换时钟源：
(1) 首先按参考源的SSM级别选择时钟源，SSM级别最高的参考源优先被选中。
(2) 如果参考源的SSM级别不参与控制，或者SSM级别相同，则按照参考源的优先级进行选择，优先级值最小的参考源优先被选中。
(3) 如果参考源的优先级相同，则按照参考源的槽位号/子槽位号/端口号顺序进行选择，编号最小的参考源优先被选中。
手动模式下的时钟源由用户手工配置。时钟监控不主动切换时钟源，只跟踪用户配置的参考源。如果参考源丢失，时钟监控转入保持状态。
· 主时钟模式（Master模式）：提供时钟信号，并向线路输出时钟信号。这个时钟信号来源包括BITS时钟源、线路时钟源以及本地时钟源。在主时钟模式下，当时钟监控的工作模式为自动模式，则采用从优先次序最高的时钟源提取的时钟信号；当时钟监控的工作模式为手动模式，则强制采用从手动指定的时钟源提取的时钟信号，如果手动指定的时钟源无效，则采用本地时钟信号。
· 从时钟模式（Slave模式）：获取时钟信号，并使用线路时钟源提供的时钟信号。此时必须把设备的时钟参考源指定为线路时钟源，系统才会从该线路时钟源的输入端口接收的信息提取时钟信号。
当与上游的SONET/SDH设备相连时，由于上游设备中传送的SONET/SDH网络的时钟精度比设备内部本地时钟源的精度高，推荐配置设备中与上游SONET/SDH设备相连的端口工作在从时钟模式，保证能从SONET/SDH网络中提取正确的时钟信号。
需要注意的是，当时钟监控的工作模式配置为手动模式时，配置的参考源的SSM参数和优先级无效。
· 在手动模式指定时钟源时，请先用display network-clock source命令查看参考源的状态，只有正常工作的参考源才能配置为生效时钟源。
· 在手动模式下指定线路时钟源为当前生效时钟源时，需要进入到该线路时钟源端口所在的MDC中进行配置，如果MDC为非缺省MDC，还需要在缺省MDC使用network-clock work-mode manual mdc命令配置该非缺省MDC的时钟源有效。
· 配置时钟监控的工作模式后设备响应需要一定时间，可通过display network-clock status命令和日志信息查看配置是否生效。
传输BITS时钟源时，可以通过本配置选择sa4、sa5、sa6、sa7或sa8比特承载该时钟源的SSM级别信息。
按照ITU-TG.704 CRC4规定，用sa4～sa8表示CRC复帧中每个偶数帧的0时隙的内容，该内容就是帧对齐信号。在帧对齐机制中，不用每个帧都发送帧对齐信号，通常使用0时隙作为帧对齐时隙。
需要注意的是，本配置只支持在缺省MDC中配置，但配置对所有MDC生效。
表1-3 配置承载BITS时钟源SSM级别信息的时隙比特位
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配置传输BITS时钟源承载SSM的时隙比特位（独立运行模式） |
network-clock source { bits0 | bits1 } sa-bit { sa4 | sa5 | sa6 | sa7 | sa8 } |
缺省情况下，传输BITS时钟源承载SSM的时隙比特位为sa4 |
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配置传输BITS时钟源承载SSM的时隙比特位（IRF模式） |
network-clock chassis chassis-number source { bits0 | bits1 } sa-bit { sa4 | sa5 | sa6 | sa7 | sa8 } |
缺省情况下，传输BITS时钟源承载SSM的时隙比特位为sa4 |
通过本配置可以设定BITS时钟源的方向为入方向还是出方向。当BITS时钟源为入方向时，时钟源接收外部时钟信号；当BITS时钟源为出方向时，时钟源向外提供时钟信号。
需要注意的是，本配置只支持在缺省MDC中配置，但配置对所有MDC生效。
表1-4 配置BITS时钟源方向
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配置BITS时钟源方向（独立运行模式） |
network-clock source { bits0 | bits1 } direction { in | out } |
缺省情况下，传输BITS时钟源方向为入方向 |
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配置BITS时钟源方向（IRF模式） |
network-clock chassis chassis-number source { bits0 | bits1 } direction { in | out } |
缺省情况下，传输BITS时钟源方向为入方向 |
通过本配置可以设定BITS时钟源的频率为2 Mbps或2 MHz。
需要注意的是，本配置只支持在缺省MDC中配置，但配置对所有MDC生效。
表1-5 配置BITS时钟源的频率
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配置传输BITS时钟源频率（独立运行模式） |
network-clock source { bits0 | bits1 } frequency { bps-2m | hz-2m } |
缺省情况下，BITS时钟源的频率为2 Mbps |
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配置传输BITS时钟源频率（IRF模式） |
network-clock chassis chassis-number source { bits0 | bits1 } frequency { bps-2m | hz-2m } |
缺省情况下，BITS时钟源的频率为2 Mbps |
· 对于WAN接口板来说，当端口的时钟工作在从时钟模式下时，必须通过network-clock lpuport命令来配置接口板时钟源的输入端口。
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clock命令的详细介绍请参见“接口管理命令参考”中的“WAN接口” |
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参考源的SSM级别的提取方式有两种：
· 对于时钟源，SSM级别可以从接口板输入的时钟信号中提取，并上报给主控板，主控板使用时钟源的SSM级别配置时钟监控。
· 用户自行配置SSM级别，操作步骤请参见表1-8。
需要注意的是，BITS时钟源和PTP协议时钟源只支持在缺省MDC中配置，线路时钟源只能在接口对应的MDC中配置。
表1-7 配置SSM级别的提取方式
配置参考源的SSM级别时，需要注意：
· SSM级别为DNU的参考源为不可用时钟源，当时钟监控的工作模式为自动模式时，此类参考源不参与切换。
· 配置参考源的SSM级别后设备响应需要一定时间，可通过display network-clock source命令和日志信息查看配置是否生效。
· 当配置从时钟源提取SSM级别时，用户配置的SSM级别无效。
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配置参考源的SSM级别（独立运行模式） |
缺省情况下，所有参考源的SSM级别为unknown |
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配置参考源的SSM级别（IRF模式） |
network-clock source lpuport port-type port-number ssm { dnu | prc | sec | ssua | ssub | unknown } |
缺省情况下，所有参考源的SSM级别为unknown |
不管时钟源SSM级别是从时钟信号中提取还是用户自行设定，要使SSM级别生效，还需要配置SSM级别是否参与控制。
· SSM级别参与控制：选择时钟源时，时钟源的级别将首先按照时钟源的SSM级别，再按照时钟源的优先级确定。
· SSM级别不参与控制：用户可以配置和查看SSM级别，但是在选择时钟源时，时钟源的SSM级别被忽略，直接按照时钟源的优先级确定。
需要注意的是，network-clock ssmcontrol命令只支持在缺省MDC中配置，但配置对所有MDC生效。
表1-9 配置SSM级别是否参与控制
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配置SSM级别是否参与控制（独立运行模式） |
缺省情况下，SSM级别不参与控制 |
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配置SSM级别是否参与控制(IRF模式) |
network-clock chassis chassis-number ssmcontrol { on | off } |
缺省情况下，SSM级别不参与控制 |
在自动模式下，时钟监控会根据SSM级别及参考源的优先级选择时钟源，并主动切换到优先级高的参考源。
· 参考源的优先级数值越小优先级越高，优先级为255的参考源为未配置优先级的时钟源，不参与切换。
· BITS时钟源和PTP协议时钟源只支持在缺省MDC中配置，线路时钟源只能在接口对应的MDC中配置。
配置手动模式下指定MDC的时钟源有效时，需要注意：
· 该命令只支持在缺省MDC中配置，但配置对所有MDC生效。
· 在手工指定非缺省MDC时钟源时，请使用display network-clock source命令查看时钟源的状态，只有该MDC内的所有框上有可以正常工作的参考源才能配置为主用时钟源。
表1-11 配置手动模式下指定MDC的时钟源有效
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配置手动模式下指定MDC的时钟源有效（独立运行模式） |
缺省情况下，手动模式下缺省MDC的时钟源有效 |
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配置手动模式下指定MDC的时钟源有效（IRF模式） |
network-clock chassis chassis-number work-mode manual mdc mdc-id |
缺省情况下，手动模式下缺省MDC的时钟源有效 |
在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后时钟监控的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。
· Device A与Device B通过POS接口相连接，Device A的主控板上需要支持时钟监控。
· Device A的时钟信号由其主控板上的时钟扣板获取到的时钟源提供，可以来自本地时钟源、BITS时钟源或线路时钟源这三种时钟源的一种。
· Device B上的时钟信号通过提取Device A传输过来的SDH线路时钟信号保持同Device A的时钟同步。
(1) 配置Device A（主时钟）
# 配置POS2/2/0接口为主时钟模式。
[DeviceA] interface pos 2/2/0
[DeviceA-Pos2/2/0] clock master
(2) 配置Device B（从时钟）
# 配置Device B的线路时钟源输入接口为POS2/2/0。
[DeviceB] network-clock source lpuport pos 2/2/0
# 配置接口POS2/2/0的时钟工作模式为Slave。
[DeviceB-Pos2/2/0] clock slave
[DeviceB-Pos2/2/0] quit
# 使POS2/2/0提取的时钟源生效：配置时钟工作模式为手动模式，指定该时钟参考源为生效时钟源。
[DeviceB] network-clock work-mode manual source lpuport pos 2/2/0
[DeviceB] quit
# 查看Device B的时钟监控模块的工作状态。
<DeviceB> display network-clock status
Mode : Manual
Traced reference : pos 2/2/0
Lock mode : Locked
OSC state : Normal
SSM output level : SSUB
SSM control enable: On
可以看出，Device B的WAN接口板的时钟信号都是通过1号槽位POS接口板的0号端口的线路时钟源提取出来的，该时钟信号的频率与Device A的时钟信号频率保持一致。这样保持了Device B的各业务接口板都有一样的高精度、高可靠性的同步SDH线路接口时钟信号。
在运营商网络向下一代网络演进的过程中，以太网将逐步取代PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）和SONET（Synchronous Optical Network，同步光网络）/SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）传输网。因此，在一些严格要求时钟同步的场景中，运营商将面临一个较大的挑战，即如何通过以太网传输高品质时钟同步信号。同步以太网技术可以用来解决该问题。
在同步以太网中，允许以太网接口直接在物理层生成和发送时钟信号，进行时钟同步。接收端通过以太网物理层芯片从物理层解析出收到的时钟信号，这种方式与SONET/SDH时钟恢复方式相同，并且可以获得类似SONET/SDH的时钟精度。
同步以太网技术广泛应用于IP承载网中设备间的时钟同步，支持通过高带宽来承载话音、数据、视频和传统业务。
同步以太网的优点是，同步以太网能和现有的同步网兼容，不受高层协议的影响，也不会受到数据网络拥塞、丢包、时延等的影响。
· 同步模式：支持同步以太网功能。在同步模式下，接口允许处理收到的ESMC（Ethernet Synchronous Message Channel，以太网同步消息通道）报文，从报文中解析出对端设备时钟的QL（Quality Level，质量等级），并根据时钟源选择算法进行选择，同时能够定时发送携带本设备系统时钟QL的ESMC报文。
· 非同步模式：不支持同步以太网功能。在非同步模式下，接口为普通以太网接口，不从接口上同步时钟，此时不处理收到的ESMC报文，不主动发送也不转发ESMC报文。该模式下的接口主要用于与普通以太网相连。
同步以太网通过QL来表示时钟等级。QL又分为接口QL和系统QL，接口QL反映了接口对应的时钟源的QL，而系统QL则为最优时钟源的QL。当同时存在多个时钟源时，系统选择QL最高的时钟源作为最优时钟源。QL按其质量由高到低的顺序排列如下：
· PRC：G.811时钟信号
· SSU-A：G.812转接节点时钟信号
· SSU-B：G.812本地节点时钟信号
· SEC：SDH设备时钟源信号
· DNU：不应用作同步
· UNK：同步质量未知
同步以太网通过交互ESMC报文传递时钟的QL。ESMC报文的发送有两种方式：
· 心跳发送：每秒发送一次ESMC信息报文。
· 事件发送：当本设备的系统时钟发生变化时，立即发送ESMC事件报文，其中携带本设备最新的系统时钟QL。
接口默认的QL为DNU，此时该接口不能作为线路时钟源的输入端口。当接口收到ESMC报文时，更新本接口的QL。如果5秒内没有收到ESMC报文，接口上的QL恢复为DNU。
系统时钟源选择算法参考各接口的QL以及其他内置或外接时钟源的QL，根据QL从高到低的顺序，选出最优时钟源；若出现接口的QL和内置或外接时钟源的QL相同，则按照如下优先顺序确定最优时钟源：外接时钟源->接口对应时钟源->内置时钟源；若出现多个接口的QL相同且比其他QL高，则选择编号最小接口的QL对应的时钟源作为最优时钟源。当接口QL变化时，系统时钟源选择算法将进行时钟源重选，确定最新的系统QL。若最优时钟源的QL为某接口的QL，则该接口作为时钟源接口，其他接口作为非时钟源接口。所有非时钟源接口向外发布的QL为系统QL，时钟源接口向外发布的QL为DNU，以防止时钟环路。
· ITU-T G.781：Synchronization layer functions
· ITU-T G.8261：Timing and synchronization aspects in packet networks
· ITU-T G.8262：Timing characteristics of a synchronous Ethernet equipment slave clock (EEC)
· ITU-T G.8264/Y.1364：Distribution of timing information through packet networks
当接口工作模式为同步模式时，该接口能够直接从线路上提取系统时钟，并在物理层发送时钟信息，同时要求接收端能够从物理层直接解析出收到的时钟信息。
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缺省情况下，接口上ESMC功能处于关闭状态 |
使能ESMC功能后，接口可以通过ESMC报文交互QL。
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缺省情况下，接口上ESMC功能处于关闭状态 |
在同步以太网中，GE电口的端口模式与其同步时钟的方向关联。如果GE电口需要向下游同步时钟，则其端口模式需要配置成Master；如果GE电口需要从上游同步时钟，则其端口模式需要配置成Slave。如果未配置端口模式，GE电口将采用自动协商的方式决定其端口模式（Master端口使用本设备的时钟，Slave端口从线路上提取时钟），此时协商出的主从关系和网络管理员规划的主从关系可能会相互冲突，造成设备间时钟同步错误。这种情况下，建议网络管理员手动配置GE电口的端口模式。
表2-3 配置GE电口的端口模式
完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后同步以太网的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。
· 在图2-1所示的组网中，Device A和Device B都支持同步以太网功能。
· 配置Device A上的GigabitEthernet2/0/1和Device B上的GigabitEthernet2/0/1工作在同步模式，并使能ESMC功能，从而可以通过ESMC报文交互QL。
# 配置接口GigabitEthernet2/0/1为同步模式，并使能ESMC功能。
[DeviceA] interface gigabitethernet 2/0/1
[DeviceA-GigabitEthernet2/0/1] sychronous mode
[DeviceA-GigabitEthernet2/0/1] esmc enable
[DeviceA-GigabitEthernet2/0/1] quit
# 配置接口GigabitEthernet2/0/1为同步模式，并使能ESMC功能。
[DeviceB] interface gigabitethernet 2/0/1
[DeviceB-GigabitEthernet2/0/1] sychronous mode
[DeviceB-GigabitEthernet2/0/1] esmc enable
[DeviceB-GigabitEthernet2/0/1] quit
当Device A和Device B分别接入时钟源，查看同步以太网的配置和运行信息。
# 显示ESMC信息（以Device A为例，Device B使用相同命令查看）。
Interface : GigabitEthernet2/0/1
Mode : Synchronous
ESMC status : Enable
Port status : Up
Duplex mode : Full
QL received : QL-SEC
QL sent : QL-PRC
ESMC information packets received : 2195
ESMC information packets sent : 6034
ESMC event packets received : 1
ESMC event packets sent : 1
ESMC information rate : 1 packets/sec
ESMC expiration : 5 seconds
通过显示信息可以看出，当前ESMC状态为已使能。从收到的ESMC中解析出的QL为SEC，而本地时钟源的QL为PRC，PRC的级别高于SEC，说明Device A的系统QL更优。
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