夏光XG7010針對(duì)PTN設(shè)備同步性能測(cè)試解決方案

背景

自2009年，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司率先在現(xiàn)網(wǎng)中部署PTN設(shè)備以來(lái)，經(jīng)過(guò)兩年的推廣及實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)有，PTN產(chǎn)業(yè)已經(jīng)迅速發(fā)展起來(lái)。國(guó)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(dòng)了PTN設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)程。目前國(guó)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(cè)量技術(shù)有限公司，推出中國(guó)第一款支持移動(dòng)IEEE1588時(shí)頻同步的專(zhuān)用儀表——XG7010 IEEE1588時(shí)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(chǎng)施工、驗(yàn)收和維護(hù)測(cè)試解決方案，還根據(jù)PTN設(shè)備制造商的實(shí)際情況，有針對(duì)性地研制開(kāi)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(cè)試。

同步測(cè)試包括時(shí)鐘測(cè)試和時(shí)間測(cè)試，還可通過(guò)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(yàn)證工作。

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

時(shí)鐘同步功能測(cè)試驗(yàn)證

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

PTN設(shè)備2Mb/s時(shí)鐘信號(hào)測(cè)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(hào)作為時(shí)鐘參考源輸入PTN設(shè)備，從PTN設(shè)備的時(shí)鐘輸出接口測(cè)試時(shí)鐘信號(hào)的精度及漂移特性，測(cè)試的結(jié)果是一個(gè)相對(duì)值。單套PTN設(shè)備測(cè)試連接如圖1所示。

圖1 單PTN設(shè)備2Mb/s時(shí)鐘測(cè)試

按照?qǐng)D1的連接方式，可以驗(yàn)證PTN設(shè)備在外接時(shí)鐘源情況下，PTN設(shè)備的時(shí)鐘鎖定情況、工作方式，XG7010選擇時(shí)鐘測(cè)試或時(shí)鐘漂移測(cè)試功能，可測(cè)試PTN設(shè)備2Mb/s時(shí)鐘信號(hào)輸出的偏差值，或者進(jìn)行長(zhǎng)期的時(shí)鐘漂移性能的測(cè)試，檢測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量。

還可以無(wú)需用XG7010對(duì)PTN設(shè)備輸入時(shí)鐘信號(hào)，PTN設(shè)備選擇內(nèi)部時(shí)鐘方式，測(cè)試PTN設(shè)備時(shí)鐘輸出的頻偏。

此外，還可以搭建一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PTN設(shè)備的連接方式，進(jìn)行時(shí)鐘同步的測(cè)試，測(cè)試連接如圖2所示�？蓽y(cè)試時(shí)鐘信號(hào)從本端PTN設(shè)備輸入經(jīng)過(guò)光纖傳輸后，在遠(yuǎn)端的PTN設(shè)備輸出，檢查時(shí)鐘信號(hào)頻偏的變化。

圖2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PTN設(shè)備2Mb/s時(shí)鐘測(cè)試

時(shí)鐘漂移可以測(cè)試時(shí)鐘的短期穩(wěn)定性，計(jì)算ADEV，也可以進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，將測(cè)試結(jié)果上傳計(jì)算機(jī)，通過(guò)專(zhuān)用軟件計(jì)算出MTIE以及TDEV，對(duì)時(shí)鐘同步的長(zhǎng)期穩(wěn)定性做出評(píng)估，并可按照G.811、G.812、G.813等模版進(jìn)行比對(duì)。

PTN設(shè)備FE接口頻率測(cè)試

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

圖3 以太網(wǎng)時(shí)鐘頻率測(cè)試

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

時(shí)間同步測(cè)試驗(yàn)證

業(yè)務(wù)信息和時(shí)間信息通過(guò)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(shí)間信息，或者直接與1PPS或1PPS+TOD時(shí)間同步接口連接測(cè)量時(shí)間偏差。此外，還可利用XG7010 IEEE1588時(shí)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(shí)間源，對(duì)PTN設(shè)備時(shí)間同步性能進(jìn)行評(píng)估。

PTN設(shè)備時(shí)間同步性能的測(cè)試

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

圖4a 帶內(nèi)時(shí)間信息測(cè)試

圖4b 帶外時(shí)間信息測(cè)試

在帶外時(shí)間信息測(cè)試模式下，如圖4a，XG7010可對(duì)TOD報(bào)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(guò)時(shí)間帶外接口向PTN設(shè)備注入時(shí)間信息，同時(shí)通過(guò)PTN帶內(nèi)接口測(cè)試時(shí)間信息經(jīng)過(guò)PTN設(shè)備后的相對(duì)偏差。測(cè)試連接如圖5所示。

圖5 PTP（Master）工作模式帶內(nèi)時(shí)間信息測(cè)試

上述XG7010的測(cè)試模式，對(duì)PTN設(shè)備的測(cè)試帶來(lái)了十分的便利，僅僅只通過(guò)一套儀表即可完成不同時(shí)間信息源的注入，實(shí)現(xiàn)時(shí)間帶內(nèi)或帶外接口的測(cè)試，大大簡(jiǎn)化了時(shí)間同步測(cè)試的系統(tǒng)搭建。

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

另外，XG7010可外接GPS天線，經(jīng)過(guò)搜星、時(shí)鐘馴服后，可進(jìn)行更為精準(zhǔn)的時(shí)鐘、時(shí)間偏差的測(cè)試，這樣可以有效測(cè)試PTN系統(tǒng)時(shí)間信息、時(shí)鐘信號(hào)傳輸質(zhì)量。

PTN設(shè)備非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償測(cè)試

由于路徑的不對(duì)稱(chēng)，作為從時(shí)鐘的PTN網(wǎng)元在同步后會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)固定的時(shí)延，因此在工程部署時(shí)需要依靠專(zhuān)業(yè)的儀表精確測(cè)量路徑不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致的時(shí)延，提前制定補(bǔ)償策略，通過(guò)PTN網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償。目前采用分段進(jìn)行補(bǔ)償，即逐跳測(cè)量設(shè)備時(shí)延，每一段單獨(dú)補(bǔ)償。

圖6 PTN網(wǎng)絡(luò)時(shí)間信息測(cè)試

PTN設(shè)備進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償，可通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，依據(jù)XG7010測(cè)試的時(shí)間偏差得出的非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償建議值，將該值通過(guò)PTN網(wǎng)管系統(tǒng)輸入PTN設(shè)備，主要驗(yàn)證補(bǔ)償值是否正確，補(bǔ)償是否有效。另外，可以搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，人為制造光鏈路的不對(duì)稱(chēng)性，從理論上驗(yàn)證儀表測(cè)算出的非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償值是否正確。測(cè)試連接可參考圖6相關(guān)信息。

與PTN同步相關(guān)的其他測(cè)試

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

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

時(shí)鐘保持特性，測(cè)試當(dāng)設(shè)備的時(shí)鐘工作在保持狀態(tài)時(shí)候，其頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性及對(duì)業(yè)務(wù)的影響。

進(jìn)行PTN系統(tǒng)保護(hù)切換的同步測(cè)試，驗(yàn)證PTN系統(tǒng)保護(hù)切換對(duì)時(shí)間信息、時(shí)鐘信號(hào)的影響。

業(yè)務(wù)壓力測(cè)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(gè)站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)流量，將XG7010接在PTN設(shè)備的時(shí)間、時(shí)鐘接口上觀察時(shí)間測(cè)量值的變化，檢測(cè)業(yè)務(wù)變化對(duì)同步系統(tǒng)的影響。
不同環(huán)節(jié)下對(duì)PTN同步測(cè)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(yàn)、工程維護(hù)等環(huán)節(jié)中的同步測(cè)試有著不同的要求，每個(gè)環(huán)節(jié)下關(guān)注點(diǎn)不盡相同，以下分別進(jìn)行說(shuō)明：

研發(fā)環(huán)節(jié)

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

同步以太網(wǎng)的時(shí)鐘功能和性能測(cè)試。

時(shí)間輸入/輸出接口功能驗(yàn)證，TOD協(xié)議測(cè)試。

PTP基本時(shí)鐘模型（普通時(shí)鐘、邊界時(shí)鐘、透明時(shí)鐘或混合模型時(shí)鐘）測(cè)試，端口時(shí)鐘狀態(tài)測(cè)試，PTP優(yōu)先級(jí)功能測(cè)試。

時(shí)延補(bǔ)償設(shè)置功能測(cè)試。

PTP報(bào)文發(fā)送間隔設(shè)置功能測(cè)試，PTP協(xié)議封裝是否滿足中國(guó)移動(dòng)規(guī)范要求。

時(shí)間信息經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)后的時(shí)間傳遞精度，驗(yàn)證時(shí)間路徑倒換時(shí)的時(shí)間精度。

不同業(yè)務(wù)環(huán)境下對(duì)時(shí)間、時(shí)鐘傳輸?shù)挠绊憽?/p>

PDV仿真測(cè)試、PTP協(xié)議仿真測(cè)試（需要專(zhuān)用的PDV仿真儀、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀實(shí)現(xiàn)）。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)

驗(yàn)證PTN設(shè)備各種時(shí)間、時(shí)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(yàn)證TOD報(bào)文是否正確。

抽測(cè)PTN設(shè)備時(shí)鐘接口的漂移特性。

廠驗(yàn)環(huán)節(jié)

時(shí)間信息經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)后的時(shí)間傳遞精度，驗(yàn)證時(shí)間路徑倒換時(shí)的時(shí)間精度。

時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)后時(shí)鐘信號(hào)傳輸精度，驗(yàn)證鏈路倒換時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)精度。

驗(yàn)證PTN系統(tǒng)鏈路保護(hù)切換對(duì)時(shí)間信息、時(shí)鐘信號(hào)的影響。

時(shí)鐘、時(shí)間源的切換，對(duì)時(shí)間信息、時(shí)鐘信號(hào)的影響。

鏈路非對(duì)稱(chēng)時(shí)延補(bǔ)償功能的驗(yàn)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(shí)間同步服務(wù)器上獲取時(shí)間信息、時(shí)鐘信號(hào)，或者從BITS系統(tǒng)中獲取時(shí)鐘，在這種情況下，XG7010需要外接GPS天線，獲取精準(zhǔn)的時(shí)間、時(shí)鐘基準(zhǔn)，完成PTN設(shè)備、PTN網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間和時(shí)鐘的測(cè)量評(píng)估。

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

安裝：重點(diǎn)是光纜對(duì)稱(chēng)性問(wèn)題：同一纜取成對(duì)光纖、跳纖尾纖等長(zhǎng)。

調(diào)試：重點(diǎn)非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償、保護(hù)路徑的非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償，時(shí)間偏差、時(shí)鐘頻率偏差測(cè)試。

驗(yàn)收：時(shí)間偏差、時(shí)鐘頻率偏差測(cè)試驗(yàn)證，長(zhǎng)期時(shí)間、時(shí)鐘偏差、時(shí)鐘漂移測(cè)試，保護(hù)倒換對(duì)時(shí)間同步的影響、時(shí)間服務(wù)器的保持能力等。

割接：關(guān)鍵點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，如最遠(yuǎn)端的基站的時(shí)頻監(jiān)測(cè)等。

維護(hù)：日常定期抽測(cè)，關(guān)鍵點(diǎn)的長(zhǎng)期測(cè)試，排查故障等。

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

小結(jié)

時(shí)間、時(shí)鐘傳輸質(zhì)量將直接影響業(yè)務(wù)能否正常傳遞，對(duì)PTN設(shè)備而言是一項(xiàng)極其重要的同步評(píng)估指標(biāo)，各個(gè)PTN設(shè)備制造廠商對(duì)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(cè)試驗(yàn)證，確保PTN設(shè)備、PTN網(wǎng)絡(luò)能夠可靠穩(wěn)定地運(yùn)行。