ONS 15454 での同期パフォーマンスの監視とタイミング アラームのトラブルシューティング

はじめに

このドキュメントでは、同期パフォーマンスをモニタする方法、および Cisco ONS 15454 のタイミング アラームのトラブルシューティングの方法を説明します。

前提条件

要件

次の項目に関する知識があることが推奨されます。

• Cisco ONS 15454

• ジッタ、ワンダ、スリップ

  詳細は、「ジッタ、ワンダ、スリップ」セクションを参照してください。

使用するコンポーネント

このドキュメントの情報は、次のソフトウェアとハードウェアのバージョンに基づいています。

• Cisco ONS 15454 NEBS/ANSI（SW 2.X最小タイミング前進、3.X、4.X - 5.X最新タイミング前進）

このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、クリアな（デフォルト）設定で作業を開始しています。対象のネットワークが実稼働中である場合には、どのようなコマンドについても、その潜在的な影響について確実に理解しておく必要があります。

表記法

表記法の詳細については、『シスコ テクニカル ティップスの表記法』を参照してください。

背景説明

このセクションでは、ONS 15454に表示されるタイミングに関する背景情報を提供します。

ノードタイミングアーキテクチャ

ONS 15454は、SONET標準に準拠したタイミングと同期をサポートしています。ONS 15454が準拠する規格には次のものがあります。

• Telecordia GR-253、SONET Transport Systems、Common Generic Criteria

• Telecordia GR-436、デジタルネットワーク同期計画

ONS 15454プラットフォームは、TCC Timing Control Cardでタイミング機能と同期機能を実装します。冗長アーキテクチャにより、1枚の共通コントロールカードの障害や取り外しから保護されます。タイミングの信頼性を確保するために、TCCカードは次の3つのタイミング基準のいずれかで同期を取ることができます。

• プライマリタイミング基準

• セカンダリタイミング基準

• 3番目の同期参照

次のタイミングソースから3つのタイミング基準を選択できます。

• 2つのBuilding Integrated Timing Supply(BITS)クロック入力（外部モード）

• すべての同期光インターフェイス（ラインモード）

• 内部のフリーランニングStratum 3拡張クロック

スローレファレンスのトラッキングループを使用すると、選択したタイミング基準を共通のコントロールカードでトラッキングし、すべての基準に障害が発生したときに「ホールドオーバー」タイミング（またはタイミング基準メモリ）を提供できます。フェールオーバーシナリオでは、次に最適なタイミング基準（またはクロック品質）を使用できるかどうかが、次のタイミング基準の選択を左右します。ストラタム階層は、次に最適なタイミング基準を定義します。要約すると、ONS 15454で使用可能なタイミングモードのリストを次に示します。

• 外部(BITS)タイミング

• 回線（光）タイミング

• 内部/ホールドオーバー（すべての参照が失敗すると自動的に使用可能）

• 内部/フリーランニング

ストラタムレベル

American National Standards Institute（ANSI；米国規格協会）の規格「Synchronization Interface Standards for Digital Networks」（ANSI/T1.101-1998としてリリース）では、ストラタムレベルと最小パフォーマンス基準が定義されています。次の表に要約を示します。

ストラタム	精度、調整範囲	プルイン範囲	安定性	最初のフレームスリップまでの時間*
1	1 x 10-11	N/A	N/A	72 日
2	1.6 x 10-8	+/-1.6 x 10-8の精度でクロックと同期できる必要があります。	1 x 10-10/日	7 日
3E	4.6 x 10-6	+/-4.6 x 10-6の精度でクロックと同期できる必要があります。	1 x 10-8/日	17 時間
3	4.6 x 10-6	+/-4.6 x 10-6の精度でクロックと同期できる必要があります。	3.7 x 10-7/日	23 minutes
SONET最小クロック	20 x 10-6	+/-20 x 10-6の精度でクロックと同期できる必要があります。	未指定	未指定
4E	32 x 10-6	+/-32 x 10-6の精度でクロックと同期できる必要があります。	同じ精度	未指定
4	32 x 10-6	+/-32 x 10-6の精度でクロックと同期できる必要があります。	同じ精度	N/A

* ドリフトからスリップレートを計算するには、24時間のドリフトに等しい周波数オフセットを想定します。この周波数オフセットは、193ビット（フレーム）が累積されるまでビットスリップを累積します。様々な原子及び結晶発振器のドリフト率はよく知られている。ただし、ドリフトレートは通常、線形ではなく、増加し続けることもありません。

ジッタ、ワンダ、スリップ

ジッタとさまよい

ジッタは、公称値（つまり基準クロック）からのデジタル信号（周波数）の瞬間的な偏差です。 一般にジッタが発生するのは、伝送プロトコルでスタッフィングビットを使用するネットワーク要素をデジタル信号が通過する場合です。これらのスタッフィングビットを削除すると、ジッタが発生する可能性があります。ジッタは、単位間隔(UI)で表現できます。 UIは1ビットの公称期間です。ジッタを1つのUIの端数として表現します。たとえば、データレートが155.52 Mbit/sの場合、1つのUIは6.4 nsと同等です。

ワンダは非常に遅いジッタです（周波数が10 Hz未満）。 ネットワークの同期分配サブシステムを設計する場合、同期パフォーマンスの目標は、通常の状態ではゼロスリップおよびゼロポインタ調整である必要があります。ワンダをTIE(Time Interval Error)で表すことができます。 TIEは、テスト対象のクロック信号と基準ソースとの位相差を表します。

ジッタとワンダの最小化

デイジーチェーンおよび回線タイミングを使用するノードの数を減らして、回線タイミング型ネットワークでのワンダ現象を最小限に抑えます。複数ノードのSONETリングを介してタイミングを配信するには、一方向のデイジーチェーンではなく、水平方向と水平方向の両方でBITSタイミングを使用するノードからタイミングを配信します。このようにすると、さまよいを最小限に抑えることができます。

設計上、SONET機器は同期ネットワークで理想的に動作します。ネットワークが同期していない場合は、ポインタ処理やビットスタッフィングなどのメカニズムを使用します。そうでない場合は、ジッターとさまよい現象が増加する傾向があります。

タイミングスリップ

一部のDS-1ソースでは、DS-1信号の制御スリップを実行できるスリップバッファが使用されます。ONS 15454は、同期入力の制御スリップをサポートしていません。

ポインタ位置調整カウントのパフォーマンスの監視

ポインタを使用して、周波数と位相の変動を補正します。ポインタ位置調整カウントは、SONETネットワーク上のタイミングエラーを示します。ネットワークが同期されていない場合、転送信号でジッターおよびワンダが発生します。ワンダが過剰に発生すると、終端装置がスリップする可能性があります。

スリップは、サービスにさまざまな影響を与えます。たとえば、断続的な可聴クリックによって音声サービスが中断されます。同様に、圧縮音声テクノロジーでも、短時間送信エラーやコールのドロップ、ファックス機器でスキャン回線の損失やコールのドロップ、デジタルビデオ送信で画像の歪みやフレームのフリーズ、暗号化サービスで暗号化キーが失われ、データの再送信が発生します。

ポインタを使用すると、STSペイロードとVTペイロードのフェーズの違いを調整できます。STSペイロードポインタは、回線オーバーヘッドのH1およびH2バイトに含まれます。クロッキングの差異は、ポインタから、J1バイトと呼ばれるSTS Synchronous Payload Envelope（SPE；同期ペイロードエンベロープ）の最初のバイトへのバイト単位のオフセットで測定できます。クロッキングの差異が正常範囲の0 ～ 782を超えると、データが失われる可能性があります。

正のポインタ位置調整カウント(PPJC)パラメータと負のポインタ位置調整カウント(NPJC)パラメータについて理解しておく必要があります。PPJCは、パス検出(PPJC-PDET-P)またはパス生成(PPJC-PGEN-P)の正のポインタ位置調整の数です。NPJCは、特定のPM名に基づいてパス検出(NPJC-PDET-P)またはパス生成(NPJC-PGEN-P)のネガティブ・ポインタ妥当性の数です。PJCDIFFは、検出されたポインタ位置揃えカウントの総数と生成されたポインタ位置揃えカウントの総数との差の絶対値です。PJCS-PDET-Pは、1つ以上のPPJC-PDETまたはNPJC-PDETを含む1秒間隔のカウントです。PJCS-PGEN-Pは、1つ以上のPPJC-PGENまたはNPJC-PGENを含む1秒間隔のカウントです。

一貫したポインタ位置調整カウントは、ノード間のクロック同期の問題を示します。このカウントの差は、元のポインタ位置調整を送信するノードが、このカウントを検出して送信するノードとタイミングの変動を持つことを意味します。SPEのフレームレートがSTS-1のレートに比べて遅すぎると、ポインタを正に調整できます。

同期パフォーマンスの監視

ポインタ位置揃え回数(PJC)は、ポインタのアクティビティを同期転送信号(STS-1)レベル1(STS-1)および仮想トリビュタリレベル1.5(VT1.5)で記録します。 PJCを使用すると、同期の問題を検出できます。PJCは、ペイロードジッタおよびワンダ劣化のトラブルシューティングにも役立ちます。ネットワークが同期されていない場合、転送信号でジッターおよびワンダが発生します。

ONS 15454では、次の2つのPJCが定義されています。

• PJC-Det：着信ポインタ調整の回数。

• PJC-Gen：発信ポインタ調整の回数。

内部バッファが原因で不一致が発生している可能性があるため、2つの数値が使用されます。内部バッファは、ポインタ調整の一定数を吸収します。バッファはネットワーク内のワンダを減衰します。

これらの番号を解釈するためのガイドラインを次に示します。

• PJ-Detが0以外で、PJ-Genが0以下の場合、ワンダ減衰が発生していると推測できます。

• PJ-Detがゼロ以外で、PJ-Genがゼロ以外で、PJ-Detとほぼ等しい場合は、ネットワークのアップストリームで同期の問題の存在を特定できます。この問題はローカルではありません。

• PJ-GenがPJ-Detよりも大幅に大きい場合は、このノードと直接アップストリームのノードとの間で同期の問題が発生していることを特定できます。

PJCには、複数のしきい値が定義されています。しきい値を超えると、しきい値超過アラーム(TCA)が生成されます。次の表に、これらのTCAを示します。

TCA	説明
T-PJ-DET	ポインタ位置調整が検出されました
T-PJ-DIFF	ポインタ位置調整の違い
T-PJ-GEN	ポインタ位置揃えの生成
T-PJNEG型	負のポインタ位置調整
T-PJNEG-GEN	負のポインタ位置調整が生成されました
T-PJPOS#T-PJPOS#	正のポインタ位置調整
T-PJPOS世代	正のポインタ位置調整が生成されました

タイミングアラームのトラブルシューティング

このセクションの表では、同期に関連するイベント、アラーム、または同期に関する問題の監視とトラブルシューティングに役立つ条件を定義します。一部のアラームは他のアラームよりも重要です。アラームまたは条件が繰り返し発生する場合は、さらに調査する必要があります。

アラーム	説明	重大度	アラーム情報
EQPT失敗	機器の障害	CR、SA	このアラームは、示されているスロットの機器障害を示しています。詳細については、「EQPT FAIL Alarm」のセクションを参照してください。
FRNGSYNC	フリーラン同期モード	該当なし、該当なし	このアラームでの基準は、内部ストラタム3クロックです。詳細は、「内部（フリーランニング）同期」セクションを参照してください。
FSTSYNC	ファストスタート同期モード	該当なし、該当なし	TCCは、以前に失敗した基準を置き換えるために新しいタイミング基準を選択します。FSTSYNCアラームは通常、約30秒後にクリアされます。詳細については、「Fast-start Sync(FSTSYNC)アラーム」セクションを参照してください。
HLDOVRSYNC	ホールドオーバー同期モード	MJ、リリース4.5のSA、リリース4.1のNSA	このアラームは、プライマリまたはセカンダリタイミング基準の喪失を示します。TCCは、以前に取得した参照を使用します。詳細については、「ホールドオーバー(HLDOVRSYNC)アラーム」セクションを参照してください。
LOF（ビット）	フレーム損失(BITS)	MJ、南アメリカ	このアラームは、BITSからの着信データでTCCがフレームの識別を失ったことを示します。
LOS（ビット）	信号消失(BITS)	MJ、南アメリカ	このアラームは、BITSクロックまたはBITSクロックへの接続に障害が発生したときに発生します。
MANSWTOINT	内部時計への手動切り替え	該当なし、該当なし	この状態は、NEタイミングソースを内部タイミングソースに手動で切り替えた場合に発生します。
MANSWTOPRI	プライマリリファレンスへの手動切り替え	該当なし、該当なし	この状態は、NEタイミングソースを手動でプライマリタイミングソースに切り替えた場合に発生します。
MANSWTOSEC	2番目の参照に手動で切り替え	該当なし、該当なし	この状態は、NEタイミングソースを手動でセカンダリタイミングソースに切り替えた場合に発生します。
マンスフト第3	3次参照への手動切り替え	該当なし、該当なし	この状態は、NEタイミングソースを手動で3番目のタイミングソースに切り替えた場合に発生します
SWTOPRI	同期切り替え – プライマリリファレンス	該当なし、該当なし	この状態は、TCCがプライマリタイミングソースに切り替わるときに発生します。
SWTOSEC	セカンダリリファレンスへの同期の切り替え	該当なし、該当なし	この状態は、TCCがセカンダリタイミングソースに切り替わるときに発生します。
SWTOTHIRD	3番目の参照への同期切り替え	該当なし、該当なし	この状態は、TCCが3番目のタイミングソースに切り替わったときに発生します。
同期周波数	同期参照頻度が範囲外です	該当なし、該当なし	有効な参照の範囲外の参照に対して、条件が報告されます。
SYNCPRI	プライマリ基準のタイミングの消失	ミネソタ、NSA	このアラームは、プライマリタイミングソースに障害が発生し、タイミングがセカンダリタイミングソースに切り替わったときに発生します。セカンダリタイミングソースへの切り替えによってもSWTOSECアラームがトリガーされます
SYNCSEC	セカンダリ基準のタイミングの損失	ミネソタ、NSA	このアラームは、セカンダリタイミングソースに障害が発生し、タイミングが3番目のタイミングソースに切り替わったときに発生します。3番目のタイミングソースへの切り替えにより、SWTOTHIRDアラームもトリガーされます
SYNCTHIRD	第3基準のタイミングの損失	ミネソタ、NSA	このアラームは、3番目のタイミングソースで障害が発生したときに発生します。内部参照がソースであるときにSYNCTHIRDが発生した場合は、TCCカードに障害が発生したかどうかを確認します。その後、FRNGSYNCまたはHLDOVRSYNCのいずれかが報告されます。

注：CR - Critical、MJ - Major、MN - Minor、SA - Service Affecting、NA – 警告なし、NSA – サービスに影響なし

次のセクションでは、表2に示す2つのアラームについて詳しく説明します。

EQPT FAILアラーム

ソフトウェアリリース3.2以降には、スタンバイTCCを監視する新機能があります。この機能を使用すると、ハードウェアの問題の有無を特定できます。アクティブTCCは、スタンバイTCCから周波数データを収集し、40秒ごとに結果を評価します。一方のTCCが同期信号を報告し、他方のTCCがOOS信号を報告する場合、アクティブTCCはこれをTCCハードウェア障害と解釈します。このような状況では、アクティブTCCはEQPT FAILアラームを発行します。アクティブTCCがOOS信号を検出すると、TCCは自動的にリセットされます。

Holdover(HLDOVRSYNC)アラーム

ホールドオーバーは、クロックが外部参照を失い、通常動作中に取得した参照情報を使用し続ける場合に発生します。ホールドオーバーとは、システムクロックが継続的にロックされ、140秒以上にわたってより正確な基準に同期された後のフェールオーバー状態を指します。言い換えれば、クロックは事前定義された期間の元の動作パラメータを「保持」します。ホールドオーバー周波数は、特に「ホールドオーバー期間」が満了すると、時間の経過とともにドリフトし始めます。ホールドオーバーが発生するのは、次の場合です。

• 外部BITSタイミング基準が失敗する。

• 光回線タイミング基準に障害が発生しました。

ホールドオーバー周波数は、ホールドオーバーモード時のクロックのパフォーマンスの測定値です。ストラタム3のホールドオーバー周波数のオフセットは、最初は50 x 10^-9（最初の1分）、次の^24時間では40 x 10^-9が追加されます。

ホールドオーバーモードは、より適切なリファレンスが再び使用可能になるまで無期限に継続します。システムがアクティブな参照を140秒未満トラッキングした後、参照が失われると、システムはフリーランニングモードになります。通常、ストラタム3拡張フェーズロックループ(PLL)回路を搭載したTCCでは、最初のスリップが発生する前に17時間以上クロック基準が保持されます。ホールドオーバー周波数(HOLDOVER)の値が破損している場合、ONS 15454/327はフリーランニングモードに切り替わります。

内部（フリーランニング）同期

ONS 15454は、より高品質の基準を追跡するTCC内に内部クロックを備えており、ノード分離の場合は、ホールドオーバータイミングまたはフリーランニングクロックソースを提供します。内部クロックは、次のストラタム3E仕様に一致する拡張機能を備えた、認定されたストラタム3クロックです。

• フリーラン精度

• ホールドオーバー周波数ドリフト

• ワンダ許容値

• ワンダ発生

• プルインおよびホールドイン

• 基準ロック/セトリング時間

• 位相過渡（公差と生成）

Fast-start Sync(FSTSYNC)アラーム

このアラームは、TCCがファストスタート同期モードに入り、新しい参照でロックインしようとしたときに発生します。この問題は、以前のタイミング基準の失敗が原因で発生することがよくあります。FSTSYNCアラームは、約30秒後に消えます。システムクロックが新しい基準にロックされます。アラームがクリアされない場合、またはアラームが継続的に繰り返される場合は、着信参照の信号が破損していないかどうかを確認する必要があります。

製造プロセス中に、TCCはストラタム1クロックソースにキャリブレーションされます。キャリブレーション情報はTCCフラッシュに保存されます。最初に電源を入れると、TCCは調整データベースをロードします。次に、TCCは30秒の着信参照データを収集し、ローカルTCCデータベースと比較します。差が4ppmを超えると、TCCは自動的に「ファストスタート同期モード」に入ります。 Fast-start Synchronization Modeでは、TCCはシステムクロックを着信クロックにすばやく同期しようとします。

TCCが同期を達成すると、TCCは認定後のデータを30秒間収集します。クロック変動の程度によっては、同期に数分かかる場合があります。TCCは、同期完了後のデータを使用して、同期が正常に行われたことを確認します。その後、TCCは通常動作に進みます。歪んだ入力信号を受信すると、TCCはクロックデータの継続的なミスマッチを報告します。これらのレポートは、Fast-start Synch Mode内で無限のサイクルを引き起こします。

関連情報

• ONS 15454 でのタイミングのプロビジョニングに関するガイドライン
• Cisco ONS 15454 のタイミングと同期
• テクニカル サポートとドキュメント - Cisco Systems