夏光PTN網(wǎng)絡(luò)IEEE1588同步工程測試方案

1、背景

隨著中國移動通信集團(tuán)公司PTN分組傳送網(wǎng)的大規(guī)模部署應(yīng)用，以及IEEE1588同步技術(shù)在PTN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，PTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)承載和同步技術(shù)得到越來越廣泛關(guān)注。但是，針對PTN網(wǎng)絡(luò)同步的工程維護(hù)測試，目前中國移動尚無明確的規(guī)范要求，市場上已有時間、時鐘測試產(chǎn)品和測試解決方法案主要是針對研發(fā)PTN設(shè)備、協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等應(yīng)用設(shè)計的，無法有效滿足實際現(xiàn)場的工程、維護(hù)的實際需要。測試手段缺乏，沒有合適和完整的測試解決方案，將嚴(yán)重阻礙PTN網(wǎng)絡(luò)同步系統(tǒng)前期工程安裝、驗收的進(jìn)程，也將增大后期的日常維護(hù)、排查故障的困難。因此，有效解決工程維護(hù)中PTN同步測試的問題勢在必行。

針對目前PTN同步工程維護(hù)存在的問題，深圳市夏光通信技術(shù)有限公司自主研發(fā)，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，可以對基于PTN/OTN/PON等網(wǎng)絡(luò)的IEEE1588時頻同步性能進(jìn)行納秒級測量。儀表功能強(qiáng)大，集時間、時鐘測試、BITS仿真以及時鐘漂移測試等多功能于一體。XG7010作為中國本土研發(fā)制造的，以獨創(chuàng)的設(shè)計思路、切合工程現(xiàn)場的設(shè)計理念，為PTN網(wǎng)絡(luò)的時頻同步測試提供了一款現(xiàn)場施工、驗收和維護(hù)的測試?yán)?。可廣泛應(yīng)用于TD-SCDMA、LTE、CDMA2000等制式同步系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)、工程安裝、驗收和維護(hù)。

2、PTN同步工程維護(hù)測試解決方案

2.1 PTN測試測試階段

PTN測試包括業(yè)務(wù)承載性能、同步性能、QoS 功能及網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)能力等方面測試。其中同步性能測試主要包括時間、時鐘的精度、穩(wěn)定性測試，光纖路徑非對稱補(bǔ)償評估等方面內(nèi)容。

PTN網(wǎng)絡(luò)部署分不同階段實施，包括PTN相關(guān)設(shè)備安裝階段、業(yè)務(wù)調(diào)試開通階段、網(wǎng)絡(luò)性能驗收階段、業(yè)務(wù)割接階段、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理階段，在不同階段中，對PTN同步測試的測試項目、測試方式、測試側(cè)重點不一樣，以下我們僅針對PTN同步性能的工程維護(hù)測試在不同階段的實施，特別針對通過IEEE1588同步時間傳輸?shù)膽?yīng)用以及通過同步以太網(wǎng)進(jìn)行時鐘的傳輸?shù)那闆r下，時頻測試步驟和測試方法，提出相應(yīng)的解決方案。

2.2 PTN相關(guān)設(shè)備安裝階段同步性能測試

在PTN設(shè)備安裝階段，主要完成時間服務(wù)器的安裝調(diào)測、PTN設(shè)備的安裝、機(jī)架機(jī)箱的安裝以及電纜/光纜的布放及成端等方面工作。在這個階段重點需要完成PTP同步時間服務(wù)器的測試和光纜對稱性問題的處理，需要同一纜取成對光纖、跳纖尾纖等長，對光纜及尾纖的長度做好詳細(xì)的記錄。

1） PTP同步時間服務(wù)器測試

XG7010直接與PTP時間同步服務(wù)器相應(yīng)的輸出接口連接，可有效測量PTP時間同步服務(wù)器輸出的時間、時鐘信號的偏差、PTP協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送是否正常，并可對PTP時間同步服務(wù)器的時間、時鐘信號的漂移特性（MTIE和TDEV）進(jìn)行評估。測試連接如圖1。

此外，需要對PTP時間同步服務(wù)器的時間、時鐘進(jìn)行長期穩(wěn)定性測試，觀察偏差；還需要將GPS授時模式改為北斗授時模式，觀察時間輸出倒換過程中的變化及倒換后的長期穩(wěn)定測試。

2） 光纜對稱性評估

查看兩個站點的2條光纜（包括尾纖）的使用情況，并做相應(yīng)的詳細(xì)記錄，必要時可以通過OTDR對連接兩個站點的2條光纜（包括尾纖）的相對長度進(jìn)行測試，確定是否長度一致，為后續(xù)的非對稱補(bǔ)償提供參考依據(jù)。

圖1 PTP時間同步服務(wù)器的測試

2.3 PTN業(yè)務(wù)調(diào)試開通階段同步性能測試

在PTN業(yè)務(wù)調(diào)試開通階段，XG7010主要完成對PTN設(shè)備同步指標(biāo)測試、PTN設(shè)備時鐘同步信號質(zhì)量以及基站時鐘性能測量，鏈路非對稱性補(bǔ)償及保護(hù)路徑的非對稱補(bǔ)償?shù)确矫婀ぷ鳌?/p>

1） PTN設(shè)備同步性能的測試

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。測試連接如圖2。

圖2 PTN設(shè)備及基站同步性能的測試

此外，還可利用XG7010 IEEE1588時間分析儀的BITS仿真功能，為PTN設(shè)備提供高精度時間源，對PTN設(shè)備IEEE1588同步性能進(jìn)行評估，如圖3。

圖3 PTN設(shè)備IEEE1588同步性能的測試

2） 光路非對稱及保護(hù)路徑非對稱補(bǔ)償?shù)臏y試評估

IEEE1588的同步機(jī)理是建立在對稱路徑基礎(chǔ)上。在現(xiàn)網(wǎng)的實際應(yīng)用中，幾乎找不到真正的對稱路徑。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(bǔ)償策略，通過PTN網(wǎng)管系統(tǒng)對進(jìn)行非對稱補(bǔ)償。目前采用分段進(jìn)行補(bǔ)償，即逐跳測量設(shè)備時延，每一段單獨補(bǔ)償。

在實際的時間測試和時延調(diào)整過程中，以往的測試儀表測量出的時延值并不是一個確切值，它在一定范圍內(nèi)來回振蕩，導(dǎo)致時延的調(diào)整需要一個比較長的時間才能完成，XG7010采用統(tǒng)計學(xué)分析原理，通過專用的算法，完成光路非對稱補(bǔ)償值的快速測量，確保了光路非對稱補(bǔ)償值的相對準(zhǔn)確和科學(xué)性，可作為光路非對稱補(bǔ)償?shù)膶嵱靡罁?jù)。測試連接可參考圖2所示。

關(guān)于保護(hù)路徑的非對稱補(bǔ)償，可逐點進(jìn)行保護(hù)倒換，評估保護(hù)路徑的非對稱補(bǔ)償值。測試連接見圖5。

3） 基站同步測試

目前在采用同步以太網(wǎng)技術(shù)和IEEE1588v2來實現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)中的時鐘、時間同步的情況下，對基站同步系統(tǒng)的測試時，可通過XG7010的相關(guān)時間和時鐘輸入接口與基站設(shè)備的時間和時鐘輸出接口連接，進(jìn)行時間偏差和時鐘信號的測量，并可進(jìn)行時鐘漂移指標(biāo)的測試，檢測同步穩(wěn)定性。測試連接如圖2。

4） 遠(yuǎn)程操控測試

在PTN開局期間，存在的問題比較多，有時需要反復(fù)進(jìn)行驗證測試，有時需要長期進(jìn)行測試觀察。XG7010提供一套專用的測控軟件安裝在某一站點計算機(jī)上，通過以太網(wǎng)IP通道與遠(yuǎn)端多臺XG7010進(jìn)行連接，實現(xiàn)對遠(yuǎn)端的XG7010的控制，完成儀表的設(shè)置，測試啟動或停止，測試結(jié)果的讀取和保存等功能。該功能在工程安裝階段進(jìn)行集中調(diào)試和日常維護(hù)中長期測試情況下十分方便，可大大提高工作效率。關(guān)于遠(yuǎn)程操控測試如圖4所示。

圖4 遠(yuǎn)程操控測試

2.4 PTN網(wǎng)絡(luò)性能驗收階段同步性能測試

PTN網(wǎng)絡(luò)性能在驗收階段，除了要對業(yè)務(wù)性能進(jìn)行全面的測試驗證，同步性能的測試驗證也必不可少，以保證PTN網(wǎng)絡(luò)正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

在這個環(huán)節(jié)，XG7010 IEEE1588時間分析儀主要完成對PTN設(shè)備同步指標(biāo)測試驗證、光路非對稱補(bǔ)償?shù)尿炞C、PTN時間、時鐘長期漂移性能的測量評估、業(yè)務(wù)變化對同步系統(tǒng)的影響，并結(jié)合網(wǎng)管系統(tǒng)檢測PTN設(shè)備時鐘系統(tǒng)性能、設(shè)置是否正確、時鐘源切換對業(yè)務(wù)的影響等方面內(nèi)容。

在業(yè)務(wù)驗收階段對同步系統(tǒng)的測試主要包括以下內(nèi)容。

1） 時間、時鐘信號測試

可逐站點對對PTN設(shè)備、基站系統(tǒng)的時鐘、時間同步接口的輸出信號進(jìn)行測試，測試設(shè)備本身的晶振的頻率準(zhǔn)確度和長期性能，以及IEEE1588時間傳輸性能，并做好測試記錄。具體測試方法可參見5.2節(jié)相關(guān)說明。

2） 業(yè)務(wù)壓力測試

在PTN業(yè)務(wù)上進(jìn)行大業(yè)務(wù)配置，如通過網(wǎng)管系統(tǒng)突然增加2個站點的數(shù)據(jù)流量，將時頻儀表接在PTN設(shè)備的時間、時鐘接口上觀察時間、時鐘信號測量值的變化，檢測業(yè)務(wù)變化對同步系統(tǒng)的影響。具體測試方法可參見2.2節(jié)相關(guān)說明。

3） 光路非對稱補(bǔ)償?shù)尿炞C

按照2.2節(jié)相關(guān)說明，對整個網(wǎng)絡(luò)的光路非對稱補(bǔ)償進(jìn)行驗證，并根據(jù)測試情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

4） PTN系統(tǒng)保護(hù)切換的同步測試

APS（Automatic Protection Switching）自動保護(hù)倒換是PTN組網(wǎng)的一大優(yōu)勢，因此需要驗證PTN系統(tǒng)保護(hù)切換對時間信息、時鐘信號的影響。同時需要驗證保護(hù)路徑非對稱補(bǔ)償?shù)脑u估，測試連接可參考圖5所示。

圖5 PTN系統(tǒng)保護(hù)切換的同步測試

5） 其他說明

在PTN業(yè)務(wù)驗收階段，還可通過網(wǎng)管系統(tǒng)與儀表配合完成如下驗證工作：

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)，在時鐘切換過程中業(yè)務(wù)是否受到影響。

同步源的切換測試，主要觀察在切換時候?qū)I(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。

2.5 PTN業(yè)務(wù)割接階段同步性能測試

在PTN業(yè)務(wù)割接階段同步性能測試主要需要對關(guān)鍵點的監(jiān)測，如最遠(yuǎn)端的基站的時間偏差和時鐘頻率信號偏差的監(jiān)測，用戶可根據(jù)實際情況進(jìn)行測試點的布置，通過XG7010遠(yuǎn)程操控測試功能，對多個測試點的同步性能進(jìn)行監(jiān)測，具體可參見圖2、圖4。

此外在業(yè)務(wù)割接階段，需要進(jìn)行業(yè)務(wù)壓力測試、同步源的切換對業(yè)務(wù)影響等方面測試，具體參考2.4相關(guān)內(nèi)容。

2.6 PTN網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理階段同步性能測試

在PTN網(wǎng)絡(luò)維護(hù)排障階段，完成PTN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的日常維護(hù)、故障定位排障等方面工作，針對同步系統(tǒng)的特點，在這個環(huán)節(jié)，XG7010主要對同步系統(tǒng)中時間、時鐘方面問題的診斷排查，對同步系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行定期檢查或長期監(jiān)測。

在PTN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容或網(wǎng)絡(luò)變更時，需要對同步系統(tǒng)的時間、時鐘情況進(jìn)行測試，特別是由于網(wǎng)絡(luò)變化導(dǎo)致光路的不對稱對時間信息傳輸?shù)挠绊?，提前做好?guī)劃、測試工作，確保網(wǎng)絡(luò)變化的順利實施。 PTN網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理階段的測試方法可見2.2節(jié)相關(guān)內(nèi)容，在此階段可根據(jù)不同情況選擇相應(yīng)的測試方法，靈活處理。

此外，XG7010提供BITS仿真功能，可輸出高精度的時間和時鐘信號，當(dāng)時間服務(wù)器出現(xiàn)故障時，可將XG7010作為臨時的時間源，進(jìn)行應(yīng)急通信，而且XG7010提供的時鐘輸出信號可作為其他設(shè)備需要高精度外時鐘輸入的參考源，為維護(hù)提供便利。

3、小結(jié)

時間、時鐘測量是最重要的，工程開局時要測量路徑的不對稱問題及時間/時鐘是否統(tǒng)一，割接時要測量時間、時鐘同步精度，運(yùn)行階段需要測量網(wǎng)絡(luò)變化時的各種時間、時鐘同步指標(biāo)。

通過PTN網(wǎng)絡(luò)完成IEEE1588時間、時鐘傳輸，是一項中國移動創(chuàng)新的工程，必將在實踐中不斷完善，作為該工程的測試手段是否合適、便利，必將得到運(yùn)營商、PTN廠家、通信工程代維公司的廣泛關(guān)注，大家需認(rèn)識到時間、時鐘的同步的測試對整個通信網(wǎng)絡(luò)正常穩(wěn)定運(yùn)行將起到至關(guān)重要的作用。