ＳＤＨ网络中的漂移及其测试

 数字信号的边缘相位与标准位置的前后变化会引起数字传输设备的接收端内时钟恢复电路和内部缓存器在恢复数字信号时出现错误。一般而言，相位的前后变化频率低于１０Ｈｚ的长期变化称之为漂移，频率高于１０Ｈｚ的短期相位变化称之为抖动。

    在准同步传输系统（如ＰＤＨ网）中，定时信号由接收机内部锁相环电路从线路信号中提取，由于内部锁相环的特性使其能跟踪缓慢的相位变化（漂移），因此漂移对ＰＤＨ系统影响不明显。而信号相位中的快速变化部分（抖动）不能被锁相环跟踪，进而降低了设备的容错能力，引起误码。

    在同步网络（如ＳＤＨ网）中，设备输出信号的时钟不一定必需取决于输入信号的时钟，如一个分插复用器（ＡＤＭ）设备输入口接入ＳＴＭ－Ｎ的线路信号，而ＳＴＭ－Ｎ输出信号时钟则同步于与输入信号无关的２Ｍｂｉｔ／ｓ同步参考时钟。相对于参考时钟，ＳＴＭ－Ｎ输入信号就存在有缓慢的相位变化（漂移）。

１ 同步定时分配网络

     为了尽量减少同步参考时钟之间的相位偏移，ＳＤＨ网络提供同步定时分配网络，一个典型的同步定时分配网络基准时钟（ＰＲＣ）稳定度很高，频率准确度为１Ｅ－１３，且具有极小的短期漂移。主时钟定时信号通过分配链路（ＳＤＨ传输段或ＰＤＨ路径）分配给被称作同步时钟提供单元（ＳＳＵ）的从时钟。

ＳＳＵ单元可以从几个时钟来源提取定时，且ＳＳＵ内部锁相环还对其输出定时信号进行平滑滤波（采用低通滤波器，带宽小于０．００３Ｈｚ）。在ＳＳＵ丢失所有定时信号时，ＳＳＵ将进入“保持”模式。

     每一个ＳＤＨ的网元设备（ＮＥ），均包含有ＳＤＨ设备时钟（ＳＥＣ）单元。如图３所示，ＳＥＣ时钟单元可以从几个定时输入来源中选取一个作为定时时钟。ＳＥＣ确定设备ＳＴＭ－Ｎ输出信号的定时，并且还以自己的定时时钟提供２Ｍｂｉｔ／ｓ参考时钟输出，并具有时钟平滑能力（采用低通滤波器，带宽在１～１０Ｈｚ之间）和时钟保持功能。

２ 漂移的相关指标及测试

２．１ 固有漂移

    由于每个ＳＤＨ设备都会产生漂移，即使无漂移输入，设备也会在输出信号时生成一些漂移，因此在同步定时链路中会产生部分漂移积累。

（１）ＳＥＣ固有漂移

   ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８１３建议定义了ＳＥＣ的固有漂移，即当ＳＥＣ时钟工作在锁定模式下，利用Ｇ．８１０建议所规定的同步时钟配置（温度变化不超过±１Ｋ），测试ＳＥＣ时钟的最大时间间隔误差（ＭＴＩＥ）和时间偏移（ＴＤＥＶ）参数，测试结果必需低于门限值。如果把温度变化考虑进去，单个ＳＥＣ时钟的ＭＴＩＥ允许范围参见Ｇ．８１３中规定的上限模板。

    ＳＥＣ时钟固有漂移测试配置，将无漂移的２Ｍｂｉｔ／ｓ参考时钟同时提供给被测ＳＤＨ设备和ＳＪ３００Ｅ作为参考定时。将ＳＪ３００Ｅ接收端口与被测设备ＳＴＭ－Ｎ输出信号端口相连，可测量其输出漂移。美国Ｔｅｋ公司的“Ｗａｎｄｅｒ Ａｎａｌｙｓｔ”分析软件会自动将测试数据从ＳＪ３００Ｅ调入ＰＣ机，计算并同时绘出ＭＴＩＥ和ＴＤＥＶ曲线，经过两分钟的系统测试配置，自动进行１２ ０００ｓ的漂移测量，计算并绘出ＭＴＩＥ和ＴＤＥＶ测试结果曲线，再分别与ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８１３规定的模板进行比较。

（２） ＳＳＵ时钟固有漂移

    ＥＴＳＩ标准对ＳＳＵ时钟固有漂移定义为，当ＳＳＵ时钟单元工作于锁定模式下，温度变化不超过１Ｋ时，按照规定的同步时钟配置，测量ＳＳＵ时钟单元的ＭＴＩＥ和ＴＤＥＶ两个参数，测试结果必须低于规定的门限值。其测试配置及测试步骤与ＳＥＣ测试相同。

２．２ 漂移传送特性

    ＳＤＨ设备对漂移的任何放大作用都会加重漂移的积累，因此设备的漂移传递特性必须具有低通滤波器的作用，且带内增益必须限制在０．２ｄＢ以下。

（１） ＳＥＣ时钟单元漂移传递特性

   ＳＥＣ时钟单元漂移传递特性的等效低通滤波器带宽必须介于１～１０Ｈｚ。测量漂移传递特性等效带宽有几种方法，一般使用正弦频响法。

    各种ＳＤＨ设备的内部时钟电路设计很大程度上具有线性特性，因此通过测量设备对正弦相位变化的频率响应，可以得到其时钟漂移传递特性。其优点是可以选频方法测量漂移输出，从而大大降低了内部时钟噪声的干扰，并可以在设备频域上直接测量漂移传递特性。

     ＳＥＣ时钟单元漂移传递特性测试配置中ＳＪ３００Ｅ发送部分既产生带有高至１０Ｈｚ正弦漂移的２Ｍｂｉｔ／ｓ参考时钟输出信号，又发送带有低至１Ｈｚ的正弦抖动的ＳＴＭ－Ｎ时钟输出信号，这些信号用于给ＳＤＨ测试信号发生器提供定时。例如：ＳＴ－１０３Ａ产生带有正弦调制漂移的ＳＴＭ－Ｎ线路信号并发送给被测设备，被测设备从这个ＳＴＭ－Ｎ输入信号中提取时钟作为定时，再将ＳＪ３００Ｅ接收部分与被测设备ＳＴＭ－Ｎ输出信号端口相连，以测量其信号漂移。

（２） ＳＳＵ时钟漂移传递特性

     ＥＴＳＩ组织对ＳＳＵ时钟漂移传递特性定义为，在ＳＳＵ时钟单元输入一个带有宽带相位噪声的时钟信号（ＳＳＵ时钟ＴＤＥＶ和ＭＴＩＥ输入口漂移容限模板），ＳＳＵ时钟单元输出时钟漂移不应超过输入口漂移容限所规定的模板要求。

     ＳＳＵ时钟单元漂移传递特性测试配置。设置ＳＳＵ时钟单元从２Ｍｂｉｔ／ｓ外参考时钟信号提取定时，ＳＪ３００Ｅ按模板产生一个带有漂移的２Ｍｂｉｔ／ｓ参考时钟，被测ＳＳＵ时钟单元将同步于这一时钟。ＳＪ３００Ｅ接收部分接收并测量被测ＳＳＵ时钟单元输出的２Ｍｂｉｔ／ｓ时钟的漂移。Ｔｅｋ公司的漂移分析软件包可以自动计算出ＴＤＥＶ和ＭＴＩＥ的曲线，并与规定的ＴＤＥＶ模板相比，可判断ＳＳＵ单元是否符合标准要求。

２．３ 输入口漂移容限

    ＳＤＨ设备在正常工作状态下，其输入口对信号时钟漂移的承受能力必须符合有关标准所规定的接口容限。正常工作状态一般包括：

.保持时钟工作在其规定的性能范围内；

.不产生任何告警；

.不导致时钟倒换；

.不使时钟进入保持方式。

   进行测试时，应使用模拟最恶劣情况下的漂移测试信号（刚好满足ＭＴＩＥ和ＴＤＥＶ容限模板）。

（１）ＳＥＣ时钟输入口漂移容限

    ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８１３建议分别给出了ＳＥＣ输入口和ＭＴＩＥ、ＴＤＥＶ的漂移容限模板。ＳＥＣ时钟输入口漂移容限测试配置,设置ＳＥＣ同步于２Ｍｂｉｔ／ｓ外参考输入时钟。使ＳＪ３００Ｅ按上面的ＭＴＩＥ输入口模板产生一个带漂移的２Ｍｂｉｔ／ｓ时钟作为ＳＥＣ的外参考时钟输入，进行１ ０００ｓ测试，监视ＳＥＣ是否正常工作。让ＳＪ３００Ｅ按上图的ＴＤＥＶ输入口模板产生漂移时钟测试信号，重复以上测试操作，进行３ ０００ｓ测试，监视ＳＥＣ是否正常工作。

（２） ＳＳＵ时钟输入口漂移容限

     ＥＴＳＩ将ＳＳＵ时钟输入口漂移容限定义为ＳＳＵ时钟必须能承受（保持正常工作状态）所规定的输入口时钟漂移。

     ＳＳＵ测试配置及标准测试过程与ＳＥＣ输入口漂移容限测试相同。使ＳＪ３００Ｅ按要求分别产生２Ｍｂｉｔ／ｓ漂移测试时钟信号。测试ＭＴＩＥ容限需１０ ０００ｓ，而测试ＴＤＥＶ容限则需１２０ ０００ｓ。

２．４ ＳＥＣ时钟短时相位瞬变响应指标

    ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８１３对此指标定义如下：这一指标反应了时钟单元在下列状态下的时钟短时相位瞬变响应特性：（１）由于时钟传递路径故障，设备丢失了ＳＥＣ选定的第１输入参考时钟而切换到由跟踪于同一参考时钟的第２参考时钟输入提供定时。（２）在检测到第１参考时钟失效后，该参考输入时钟又快速恢复（如时钟自动恢复）。在上述各种状态中，参考定时丢失最多不超过１５ｓ。相对于丢失的输入参考时钟，ＳＥＣ时钟单元时钟输出短期相位瞬变必须满足下列要求：

    在观测时间不超过１５ｓ时，相位瞬变不得超过Δｔ＋（５Ｅ－８）×Ｓ秒，其中Δｔ代表时钟进入和退出保持状态时的两个相位越变，Ｓ为观测时间。这两个相位越变值均不得超过１２０ｎｓ，并且时钟瞬变时频率偏差不得超过±７．５ｐｐｍ。

    在上述建议要求中，没有一个明确的测量准则来判断ＳＥＣ时钟的瞬时相位输出是否满足指标。在此，推荐一个比较简单的准则，即ＳＥＣ时钟漂移的ＭＴＩＥ必须满足规定的模板。

    ＳＥＣ瞬时变化的一致性测试中，设置ＳＥＣ时钟单元同步于２Ｍｂｉｔ／ｓ外参考时钟。ＳＪ３００Ｅ接收部分从设备ＳＴＭ－Ｎ输出信号中监测漂移并将测试数据调入ＰＣ机计算出ＭＴＩＥ。测试系统经过２分钟稳定后开始测试，测试过程中，将ＳＥＣ时钟单元外参考时钟断开，经过１５ｓ后再接上。连续测试１００ｓ，将ＭＴＩＥ测试结果曲线与以上模板相比较，可判断ＳＥＣ瞬时相位变化指标是否满足要求。

２．５ 网络接口输出漂移

     此指标规定了在同步定时分配网络接口点处ＳＴＭ－Ｎ和２Ｍ接口输出漂移限值。为了进行网络接口输出漂移测试，必须将ＳＴＭ－Ｎ或２Ｍ接口信号送入ＳＪ３００Ｅ测量漂移，同时将ＰＲＣ ２Ｍ主参考时钟信号（通常为铯钟）接入ＳＪ３００Ｅ外参考时钟输入端口作为参考定时用于漂移测试。Ｔｅｋ公司的漂移分析软件包将测试的ＴＩＥ结果调入ＰＣ机自动计算并显示ＭＴＩＥ和ＴＤＥＶ结果曲线，同时该软件显示相关指标的模板曲线，可用于测试结果曲线的判定。

     在ＴＤＥＶ测试时，观测窗口时间最长为１Ｅ５，则测试时间需达到１２τ，即１ ２００ ０００ｓ，约１４天，这样长的测试一般只用于ＰＲＣ的测量。对于其它各时钟输出口测试，１２０ ０００ｓ即３３．３小时的长时间测试能满足观测窗口时间τ长达１０ ０００ｓ的ＴＤＥＶ和观测窗口时间τ达１２０ ０００ｓ的高精度测试。

（收稿日期：１９９８－１２－０８）

[摘要] 文章在介绍传输系统中漂移概念的基础上，描述了同步定时分配网络，并结合具体的漂移相关指标，分别给出测试模板及相关配置。

[关键词] 漂移 抖动 ＳＤＨ设备时钟 同步时钟提供单元

[Abstract] Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｄｒｉｆｔ ｉｎ ｔｒａｎｓ-ｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏ-ｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｎｅｔ-ｗｏｒｋ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｅｓｔ ｔｅｍ-ｐｌａｔｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｒｉｆｔ－ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｄｅｘｅｓ ａｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅｄ．

[Keywords] Ｄｒｉｆｔ Ｊｉｔｔｅｒ ＳＤＨ ｅｑｕｉｐ-ｍｅｎｔ ｃｌｏｃｋ ＳＳＵ