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背景
自2009年，中國移動通信集團公司率先在現(xiàn)網(wǎng)中部署PTN設備以來，經(jīng)過兩年的推廣及實際網(wǎng)絡的應有，PTN產(chǎn)業(yè)已經(jīng)迅速發(fā)展起來。國內的各大通信設備制造商推出了一系列PTN產(chǎn)品及設備解決方案，有效地推動了PTN設備市場的發(fā)展進程。目前國內提供PTN設備的通信設備制造商主要有華為技術、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)絡同步性能的現(xiàn)場施工、驗收和維護測試解決方案，還根據(jù)PTN設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設備相關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設備同步性能的測試進行逐一說明，并提出PTN設備同步測試在研發(fā)、生產(chǎn)、廠驗、工程維護等不同環(huán)節(jié)情況下測試關注的要點。
時鐘同步功能測試驗證
時鐘同步功能驗證主要進行PTN設備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設備中，還可以從PTN設備2Mb/s時鐘輸出口進行測試，而且還可以測試PTN設備FE接口的頻率精度，驗證PTN設備的時鐘同步性能。
PTN設備2Mb/s時鐘信號測試
在工廠環(huán)境下，XG7010可以不外接GPS天線進行銣原子鐘馴服，直接用XG7010內置的銣原子鐘的信號作為時鐘參考源輸入PTN設備，從PTN設備的時鐘輸出接口測試時鐘信號的精度及漂移特性，測試的結果是一個相對值。單套PTN設備測試連接如圖1所示。
圖1 單PTN設備2Mb/s時鐘測試
按照圖1的連接方式，可以驗證PTN設備在外接時鐘源情況下，PTN設備的時鐘鎖定情況、工作方式，XG7010選擇時鐘測試或時鐘漂移測試功能，可測試PTN設備2Mb/s時鐘信號輸出的偏差值，或者進行長期的時鐘漂移性能的測試，檢測時鐘信號的質量。
還可以無需用XG7010對PTN設備輸入時鐘信號，PTN設備選擇內部時鐘方式，測試PTN設備時鐘輸出的頻偏。
此外，還可以搭建一個點對點PTN設備的連接方式，進行時鐘同步的測試，測試連接如圖2所示�？蓽y試時鐘信號從本端PTN設備輸入經(jīng)過光纖傳輸后，在遠端的PTN設備輸出，檢查時鐘信號頻偏的變化。
圖2 點對點PTN設備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，也可以進行長期監(jiān)測，將測試結果上傳計算機，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等模版進行比對。
PTN設備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)務信息和時間信息通過PTN網(wǎng)絡混合傳輸，XG7010提供10/100M PTP同步光/電接口，可將XG7010設置為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設備提供高精度帶內或帶外的時間源，對PTN設備時間同步性能進行評估。
PTN設備時間同步性能的測試
XG7010可以作為時間源，通過時間帶內接口向PTN設備注入時間信息，同時通過PTN帶外或帶內接口測試時間信息經(jīng)過PTN設備后的相對偏差。測試連接如圖4a、圖4b所示。
圖4a 帶內時間信息測試
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可設置為PTP（Master）工作模式，通過時間帶外接口向PTN設備注入時間信息，同時通過PTN帶內接口測試時間信息經(jīng)過PTN設備后的相對偏差。測試連接如圖5所示。
圖5 PTP（Master）工作模式帶內時間信息測試
上述XG7010的測試模式，對PTN設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展到PTN網(wǎng)絡系統(tǒng)中，實現(xiàn)從一套PTN設備注入時間信息，從其他的PTN設備的帶內或帶外接口測試時間信息經(jīng)過PTN網(wǎng)絡后的相對偏差。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，可進行更為精準的時鐘、時間偏差的測試，這樣可以有效測試PTN系統(tǒng)時間信息、時鐘信號傳輸質量。
PTN設備非對稱補償測試
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致的時延，提前制定補償策略，通過PTN網(wǎng)管系統(tǒng)對進行非對稱補償。目前采用分段進行補償，即逐跳測量設備時延，每一段單獨補償。
圖6 PTN網(wǎng)絡時間信息測試
PTN設備進行非對稱補償，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相關信息。
與PTN同步相關的其他測試
通過PTN設備的網(wǎng)管系統(tǒng)、網(wǎng)絡分析儀與XG7010的配合，測試連接可參考圖6方式，可以做如下驗證：
同步參考源設置測試，主要檢查同步參考源設置是否正確，可在兩個PTN設備之間的制造故障，比如中斷光路，通過PTN網(wǎng)管系統(tǒng)查看其他PTN設備的時鐘跟蹤狀態(tài)，在時鐘、時間切換過程中業(yè)務是否受到影響。
時鐘、時間同步源的切換測試，主要觀察在切換時候對業(yè)務的影響。
時鐘保持特性，測試當設備的時鐘工作在保持狀態(tài)時候，其頻率準確度和穩(wěn)定性及對業(yè)務的影響。
進行PTN系統(tǒng)保護切換的同步測試，驗證PTN系統(tǒng)保護切換對時間信息、時鐘信號的影響。
業(yè)務壓力測試，在PTN系統(tǒng)中接入網(wǎng)絡分析儀，調整以太網(wǎng)業(yè)務的背景流量，突然增加2個站點之間數(shù)據(jù)流量，將XG7010接在PTN設備的時間、時鐘接口上觀察時間測量值的變化，檢測業(yè)務變化對同步系統(tǒng)的影響。
不同環(huán)節(jié)下對PTN同步測試的要求
作為PTN設備的制造廠商，PTN設備在研發(fā)、生產(chǎn)、廠驗、工程維護等環(huán)節(jié)中的同步測試有著不同的要求，每個環(huán)節(jié)下關注點不盡相同，以下分別進行說明：
研發(fā)環(huán)節(jié)
驗證PTN設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。
時延補償設置功能測試。
PTP報文發(fā)送間隔設置功能測試，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)絡協(xié)議分析儀實現(xiàn)）。
生產(chǎn)環(huán)節(jié)
驗證PTN設備各種時間、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。
驗證TOD報文是否正確。
抽測PTN設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。
工程維護環(huán)節(jié)
在工程維護環(huán)節(jié)，一般情況下PTN設備從PTP時間同步服務器上獲取時間信息、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，獲取精準的時間、時鐘基準，完成PTN設備、PTN網(wǎng)絡的時間和時鐘的測量評估。
PTN同步系統(tǒng)測試分為：安裝—調試—驗收—割接—維護等階段，在不同階段的測試的側重點不一樣，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。
調試：重點非對稱補償、保護路徑的非對稱補償，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，保護倒換對時間同步的影響、時間服務器的保持能力等。
割接：關鍵點的監(jiān)測，如最遠端的基站的時頻監(jiān)測等。
維護：日常定期抽測，關鍵點的長期測試，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)相關內容，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、測試標準，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
時間、時鐘傳輸質量將直接影響業(yè)務能否正常傳遞，對PTN設備而言是一項極其重要的同步評估指標，各個PTN設備制造廠商對此應高度關注，在不同環(huán)節(jié)從不同的角度進行同步性能的測試驗證，確保PTN設備、PTN網(wǎng)絡能夠可靠穩(wěn)定地運行。
