夏光XG7010針對PTN設(shè)備同步性能測試解決方案

背景

自2009年，中國移動通信集團(tuán)公司率先在現(xiàn)網(wǎng)中部署PTN設(shè)備以來，經(jīng)過兩年的推廣及實際網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)有，PTN產(chǎn)業(yè)已經(jīng)迅速發(fā)展起來。國內(nèi)的各大通信設(shè)備制造商推出了一系列PTN產(chǎn)品及設(shè)備解決方案，有效地推動了PTN設(shè)備市場的發(fā)展進(jìn)程。目前國內(nèi)提供PTN設(shè)備的通信設(shè)備制造商主要有華為技術(shù)、中興通訊、烽火科技、阿爾卡特朗訊、武漢日電等公司。

深圳市夏光通信測量技術(shù)有限公司，推出中國第一款支持移動IEEE1588時頻同步的專用儀表——XG7010 IEEE1588時間分析儀，不但可以有效提供PTN網(wǎng)絡(luò)同步性能的現(xiàn)場施工、驗收和維護(hù)測試解決方案，還根據(jù)PTN設(shè)備制造商的實際情況，有針對性地研制開發(fā)了一些功能，滿足在工廠環(huán)境下的PTN設(shè)備同步性能的測試。

同步測試包括時鐘測試和時間測試，還可通過網(wǎng)管系統(tǒng)與儀表配合完成PTN設(shè)備相關(guān)的同步性能驗證工作。

以下，我們針對XG7010的功能特點在工廠環(huán)境下的PTN設(shè)備同步性能的測試進(jìn)行逐一說明，并提出PTN設(shè)備同步測試在研發(fā)、生產(chǎn)、廠驗、工程維護(hù)等不同環(huán)節(jié)情況下測試關(guān)注的要點。

時鐘同步功能測試驗證

時鐘同步功能驗證主要進(jìn)行PTN設(shè)備2Mb/s時鐘輸出的精度和漂移特性等。XG7010既可以作為時鐘源輸出時鐘信號到PTN設(shè)備中，還可以從PTN設(shè)備2Mb/s時鐘輸出口進(jìn)行測試，而且還可以測試PTN設(shè)備FE接口的頻率精度，驗證PTN設(shè)備的時鐘同步性能。

PTN設(shè)備2Mb/s時鐘信號測試

在工廠環(huán)境下，XG7010可以不外接GPS天線進(jìn)行銣原子鐘馴服，直接用XG7010內(nèi)置的銣原子鐘的信號作為時鐘參考源輸入PTN設(shè)備，從PTN設(shè)備的時鐘輸出接口測試時鐘信號的精度及漂移特性，測試的結(jié)果是一個相對值。單套PTN設(shè)備測試連接如圖1所示。

圖1 單PTN設(shè)備2Mb/s時鐘測試

按照圖1的連接方式，可以驗證PTN設(shè)備在外接時鐘源情況下，PTN設(shè)備的時鐘鎖定情況、工作方式，XG7010選擇時鐘測試或時鐘漂移測試功能，可測試PTN設(shè)備2Mb/s時鐘信號輸出的偏差值，或者進(jìn)行長期的時鐘漂移性能的測試，檢測時鐘信號的質(zhì)量。

還可以無需用XG7010對PTN設(shè)備輸入時鐘信號，PTN設(shè)備選擇內(nèi)部時鐘方式，測試PTN設(shè)備時鐘輸出的頻偏。

此外，還可以搭建一個點對點PTN設(shè)備的連接方式，進(jìn)行時鐘同步的測試，測試連接如圖2所示�？蓽y試時鐘信號從本端PTN設(shè)備輸入經(jīng)過光纖傳輸后，在遠(yuǎn)端的PTN設(shè)備輸出，檢查時鐘信號頻偏的變化。

圖2 點對點PTN設(shè)備2Mb/s時鐘測試

時鐘漂移可以測試時鐘的短期穩(wěn)定性，計算ADEV，也可以進(jìn)行長期監(jiān)測，將測試結(jié)果上傳計算機(jī)，通過專用軟件計算出MTIE以及TDEV，對時鐘同步的長期穩(wěn)定性做出評估，并可按照G.811、G.812、G.813等模版進(jìn)行比對。

PTN設(shè)備FE接口頻率測試

XG7010不但可以測試2Mb/s時鐘信號，還可以直接從PTN設(shè)備以太網(wǎng)接口測試時鐘頻率。測試連接如圖3所示。

圖3 以太網(wǎng)時鐘頻率測試

XG7010可測試PTN設(shè)備FE以太網(wǎng)接口時鐘頻率及偏差，可檢測同步以太網(wǎng)技術(shù)下時鐘傳輸?shù)男阅�。測試接口可以是光接口或者電接口。

時間同步測試驗證

業(yè)務(wù)信息和時間信息通過PTN網(wǎng)絡(luò)混合傳輸，XG7010提供10/100M PTP同步光/電接口，可將XG7010設(shè)置為PTP（Slave）模式，直接從PTN的以太網(wǎng)接口接收IEEE1588數(shù)據(jù)，解析出相關(guān)時間信息，或者直接與1PPS或1PPS+TOD時間同步接口連接測量時間偏差。此外，還可利用XG7010 IEEE1588時間分析儀的BITS仿真功能，為PTN設(shè)備提供高精度帶內(nèi)或帶外的時間源，對PTN設(shè)備時間同步性能進(jìn)行評估。

PTN設(shè)備時間同步性能的測試

XG7010可以作為時間源，通過時間帶內(nèi)接口向PTN設(shè)備注入時間信息，同時通過PTN帶外或帶內(nèi)接口測試時間信息經(jīng)過PTN設(shè)備后的相對偏差。測試連接如圖4a、圖4b所示。

圖4a 帶內(nèi)時間信息測試

圖4b 帶外時間信息測試

在帶外時間信息測試模式下，如圖4a，XG7010可對TOD報文進(jìn)行解析，直接顯示在儀表LCD屏幕上，用戶可以直接查看。

XG7010可設(shè)置為PTP（Master）工作模式，通過時間帶外接口向PTN設(shè)備注入時間信息，同時通過PTN帶內(nèi)接口測試時間信息經(jīng)過PTN設(shè)備后的相對偏差。測試連接如圖5所示。

圖5 PTP（Master）工作模式帶內(nèi)時間信息測試

上述XG7010的測試模式，對PTN設(shè)備的測試帶來了十分的便利，僅僅只通過一套儀表即可完成不同時間信息源的注入，實現(xiàn)時間帶內(nèi)或帶外接口的測試，大大簡化了時間同步測試的系統(tǒng)搭建。

此外，在工廠環(huán)境下，上述測試模式可以十分方便地擴(kuò)展到PTN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，實現(xiàn)從一套PTN設(shè)備注入時間信息，從其他的PTN設(shè)備的帶內(nèi)或帶外接口測試時間信息經(jīng)過PTN網(wǎng)絡(luò)后的相對偏差。測試連接如圖6所示。

另外，XG7010可外接GPS天線，經(jīng)過搜星、時鐘馴服后，可進(jìn)行更為精準(zhǔn)的時鐘、時間偏差的測試，這樣可以有效測試PTN系統(tǒng)時間信息、時鐘信號傳輸質(zhì)量。

PTN設(shè)備非對稱補償測試

由于路徑的不對稱，作為從時鐘的PTN網(wǎng)元在同步后會表現(xiàn)出一個固定的時延，因此在工程部署時需要依靠專業(yè)的儀表精確測量路徑不對稱導(dǎo)致的時延，提前制定補償策略，通過PTN網(wǎng)管系統(tǒng)對進(jìn)行非對稱補償。目前采用分段進(jìn)行補償，即逐跳測量設(shè)備時延，每一段單獨補償。

圖6 PTN網(wǎng)絡(luò)時間信息測試

PTN設(shè)備進(jìn)行非對稱補償，可通過網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)，依據(jù)XG7010測試的時間偏差得出的非對稱補償建議值，將該值通過PTN網(wǎng)管系統(tǒng)輸入PTN設(shè)備，主要驗證補償值是否正確，補償是否有效。另外，可以搭建一個實驗系統(tǒng)，人為制造光鏈路的不對稱性，從理論上驗證儀表測算出的非對稱補償值是否正確。測試連接可參考圖6相關(guān)信息。

與PTN同步相關(guān)的其他測試

通過PTN設(shè)備的網(wǎng)管系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)分析儀與XG7010的配合，測試連接可參考圖6方式，可以做如下驗證：

同步參考源設(shè)置測試，主要檢查同步參考源設(shè)置是否正確，可在兩個PTN設(shè)備之間的制造故障，比如中斷光路，通過PTN網(wǎng)管系統(tǒng)查看其他PTN設(shè)備的時鐘跟蹤狀態(tài)，在時鐘、時間切換過程中業(yè)務(wù)是否受到影響。
 時鐘、時間同步源的切換測試，主要觀察在切換時候?qū)�業(yè)務(wù)的影響。

時鐘保持特性，測試當(dāng)設(shè)備的時鐘工作在保持狀態(tài)時候，其頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性及對業(yè)務(wù)的影響。

進(jìn)行PTN系統(tǒng)保護(hù)切換的同步測試，驗證PTN系統(tǒng)保護(hù)切換對時間信息、時鐘信號的影響。

業(yè)務(wù)壓力測試，在PTN系統(tǒng)中接入網(wǎng)絡(luò)分析儀，調(diào)整以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的背景流量，突然增加2個站點之間數(shù)據(jù)流量，將XG7010接在PTN設(shè)備的時間、時鐘接口上觀察時間測量值的變化，檢測業(yè)務(wù)變化對同步系統(tǒng)的影響。
不同環(huán)節(jié)下對PTN同步測試的要求

作為PTN設(shè)備的制造廠商，PTN設(shè)備在研發(fā)、生產(chǎn)、廠驗、工程維護(hù)等環(huán)節(jié)中的同步測試有著不同的要求，每個環(huán)節(jié)下關(guān)注點不盡相同，以下分別進(jìn)行說明：

研發(fā)環(huán)節(jié)

驗證PTN設(shè)備支持的各種時鐘方式，時鐘源選擇，時鐘的保持特性，時鐘頻率精度以及時鐘接口輸出長期漂移特性。

同步以太網(wǎng)的時鐘功能和性能測試。

時間輸入/輸出接口功能驗證，TOD協(xié)議測試。

PTP基本時鐘模型（普通時鐘、邊界時鐘、透明時鐘或混合模型時鐘）測試，端口時鐘狀態(tài)測試，PTP優(yōu)先級功能測試。

時延補償設(shè)置功能測試。

PTP報文發(fā)送間隔設(shè)置功能測試，PTP協(xié)議封裝是否滿足中國移動規(guī)范要求。

時間信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)后的時間傳遞精度，驗證時間路徑倒換時的時間精度。

不同業(yè)務(wù)環(huán)境下對時間、時鐘傳輸?shù)挠绊憽?/p>

PDV仿真測試、PTP協(xié)議仿真測試（需要專用的PDV仿真儀、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀實現(xiàn)）。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)

驗證PTN設(shè)備各種時間、時鐘輸入/輸出接口是否工作正常，偏差值是否在正常范圍內(nèi)。

驗證TOD報文是否正確。

抽測PTN設(shè)備時鐘接口的漂移特性。

廠驗環(huán)節(jié)

時間信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)后的時間傳遞精度，驗證時間路徑倒換時的時間精度。

時鐘信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)后時鐘信號傳輸精度，驗證鏈路倒換時，時鐘信號精度。

驗證PTN系統(tǒng)鏈路保護(hù)切換對時間信息、時鐘信號的影響。

時鐘、時間源的切換，對時間信息、時鐘信號的影響。

鏈路非對稱時延補償功能的驗證。

工程維護(hù)環(huán)節(jié)

在工程維護(hù)環(huán)節(jié)，一般情況下PTN設(shè)備從PTP時間同步服務(wù)器上獲取時間信息、時鐘信號，或者從BITS系統(tǒng)中獲取時鐘，在這種情況下，XG7010需要外接GPS天線，獲取精準(zhǔn)的時間、時鐘基準(zhǔn)，完成PTN設(shè)備、PTN網(wǎng)絡(luò)的時間和時鐘的測量評估。

PTN同步系統(tǒng)測試分為：安裝—調(diào)試—驗收—割接—維護(hù)等階段，在不同階段的測試的側(cè)重點不一樣，分述如下：

安裝：重點是光纜對稱性問題：同一纜取成對光纖、跳纖尾纖等長。

調(diào)試：重點非對稱補償、保護(hù)路徑的非對稱補償，時間偏差、時鐘頻率偏差測試。

驗收：時間偏差、時鐘頻率偏差測試驗證，長期時間、時鐘偏差、時鐘漂移測試，保護(hù)倒換對時間同步的影響、時間服務(wù)器的保持能力等。

割接：關(guān)鍵點的監(jiān)測，如最遠(yuǎn)端的基站的時頻監(jiān)測等。

維護(hù)：日常定期抽測，關(guān)鍵點的長期測試，排查故障等。

上述各環(huán)節(jié)的測試可參考第2、3、4小節(jié)相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)工廠的實際情況予以規(guī)劃，確定好每個環(huán)節(jié)的測試項目、測試方法、測試標(biāo)準(zhǔn)，確保各個環(huán)節(jié)下對PTN同步測試能夠正確、有效地實施。

小結(jié)

時間、時鐘傳輸質(zhì)量將直接影響業(yè)務(wù)能否正常傳遞，對PTN設(shè)備而言是一項極其重要的同步評估指標(biāo)，各個PTN設(shè)備制造廠商對此應(yīng)高度關(guān)注，在不同環(huán)節(jié)從不同的角度進(jìn)行同步性能的測試驗證，確保PTN設(shè)備、PTN網(wǎng)絡(luò)能夠可靠穩(wěn)定地運行。