1、背景
隨著中國移動通信集團公司PTN分組傳送網的大規(guī)模部署應用，以及IEEE1588同步技術在PTN網絡中的應用，PTN網絡業(yè)務承載和同步技術得到越來越廣泛關注。但是，針對PTN網絡同步的工程維護測試，目前中國移動尚無明確的規(guī)范要求，市場上已有時間、時鐘測試產品和測試解決方法案主要是針對研發(fā)PTN設備、協(xié)議分析、網絡監(jiān)控等應用設計的，無法有效滿足實際現場的工程、維護的實際需要。測試手段缺乏，沒有合適和完整的測試解決方案，將嚴重阻礙PTN網絡同步系統(tǒng)前期工程安裝、驗收的進程，也將增大后期的日常維護、排查故障的困難。因此，有效解決工程維護中PTN同步測試的問題勢在必行。
針對目前PTN同步工程維護存在的問題，深圳市夏光通信技術有限公司自主研發(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等網絡的IEEE1588時頻同步性能進行納秒級測量。儀表功能強大，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)的設計思路、切合工程現場的設計理念，為PTN網絡的時頻同步測試提供了一款現場施工、驗收和維護的測試利器?？蓮V泛應用于TD-SCDMA、LTE、CDMA2000等制式同步系統(tǒng)的研制、生產、工程安裝、驗收和維護。
2、PTN同步工程維護測試解決方案
2.1 PTN測試測試階段
PTN測試包括業(yè)務承載性能、同步性能、QoS 功能及網絡管理維護能力等方面測試。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，光纖路徑非對稱補償評估等方面內容。
PTN網絡部署分不同階段實施，包括PTN相關設備安裝階段、業(yè)務調試開通階段、網絡性能驗收階段、業(yè)務割接階段、網絡維護管理階段，在不同階段中，對PTN同步測試的測試項目、測試方式、測試側重點不一樣，以下我們僅針對PTN同步性能的工程維護測試在不同階段的實施，特別針對通過IEEE1588同步時間傳輸的應用以及通過同步以太網進行時鐘的傳輸的情況下，時頻測試步驟和測試方法，提出相應的解決方案。
2.2 PTN相關設備安裝階段同步性能測試
在PTN設備安裝階段，主要完成時間服務器的安裝調測、PTN設備的安裝、機架機箱的安裝以及電纜/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的記錄。
1） PTP同步時間服務器測試
XG7010直接與PTP時間同步服務器相應的輸出接口連接，可有效測量PTP時間同步服務器輸出的時間、時鐘信號的偏差、PTP協(xié)議數據發(fā)送是否正常，并可對PTP時間同步服務器的時間、時鐘信號的漂移特性（MTIE和TDEV）進行評估。測試連接如圖1。
此外，需要對PTP時間同步服務器的時間、時鐘進行長期穩(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，并做相應的詳細記錄，必要時可以通過OTDR對連接兩個站點的2條光纜（包括尾纖）的相對長度進行測試，確定是否長度一致，為后續(xù)的非對稱補償提供參考依據。
圖1 PTP時間同步服務器的測試
2.3 PTN業(yè)務調試開通階段同步性能測試
在PTN業(yè)務調試開通階段，XG7010主要完成對PTN設備同步指標測試、PTN設備時鐘同步信號質量以及基站時鐘性能測量，鏈路非對稱性補償及保護路徑的非對稱補償等方面工作。
1） PTN設備同步性能的測試
業(yè)務信息和時間信息通過PTN網絡混合傳輸，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的以太網接口接收IEEE1588數據，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。測試連接如圖2。
圖2 PTN設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設備提供高精度時間源，對PTN設備IEEE1588同步性能進行評估，如圖3。
圖3 PTN設備IEEE1588同步性能的測試
2） 光路非對稱及保護路徑非對稱補償的測試評估
IEEE1588的同步機理是建立在對稱路徑基礎上。在現網的實際應用中，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網元在同步后會表現出一個固定的時延，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。
在實際的時間測試和時延調整過程中，以往的測試儀表測量出的時延值并不是一個確切值，它在一定范圍內來回振蕩，導致時延的調整需要一個比較長的時間才能完成，XG7010采用統(tǒng)計學分析原理，通過專用的算法，完成光路非對稱補償值的快速測量，確保了光路非對稱補償值的相對準確和科學性，可作為光路非對稱補償的實用依據。測試連接可參考圖2所示。
關于保護路徑的非對稱補償，可逐點進行保護倒換，評估保護路徑的非對稱補償值。測試連接見圖5。
3） 基站同步測試
目前在采用同步以太網技術和IEEE1588v2來實現PTN網絡中的時鐘、時間同步的情況下，對基站同步系統(tǒng)的測試時，可通過XG7010的相關時間和時鐘輸入接口與基站設備的時間和時鐘輸出接口連接，進行時間偏差和時鐘信號的測量，并可進行時鐘漂移指標的測試，檢測同步穩(wěn)定性。測試連接如圖2。
4） 遠程操控測試
在PTN開局期間，存在的問題比較多，有時需要反復進行驗證測試，有時需要長期進行測試觀察。XG7010提供一套專用的測控軟件安裝在某一站點計算機上，通過以太網IP通道與遠端多臺XG7010進行連接，實現對遠端的XG7010的控制，完成儀表的設置，測試啟動或停止，測試結果的讀取和保存等功能。該功能在工程安裝階段進行集中調試和日常維護中長期測試情況下十分方便，可大大提高工作效率。關于遠程操控測試如圖4所示。
圖4 遠程操控測試
2.4 PTN網絡性能驗收階段同步性能測試
PTN網絡性能在驗收階段，除了要對業(yè)務性能進行全面的測試驗證，同步性能的測試驗證也必不可少，以保證PTN網絡正常、穩(wěn)定運行。
在這個環(huán)節(jié)，XG7010 IEEE1588時間分析儀主要完成對PTN設備同步指標測試驗證、光路非對稱補償的驗證、PTN時間、時鐘長期漂移性能的測量評估、業(yè)務變化對同步系統(tǒng)的影響，并結合網管系統(tǒng)檢測PTN設備時鐘系統(tǒng)性能、設置是否正確、時鐘源切換對業(yè)務的影響等方面內容。
在業(yè)務驗收階段對同步系統(tǒng)的測試主要包括以下內容。
1） 時間、時鐘信號測試
可逐站點對對PTN設備、基站系統(tǒng)的時鐘、時間同步接口的輸出信號進行測試，測試設備本身的晶振的頻率準確度和長期性能，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)相關說明。
2） 業(yè)務壓力測試
在PTN業(yè)務上進行大業(yè)務配置，如通過網管系統(tǒng)突然增加2個站點的數據流量，將時頻儀表接在PTN設備的時間、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)相關說明。
3） 光路非對稱補償的驗證
按照2.2節(jié)相關說明，對整個網絡的光路非對稱補償進行驗證，并根據測試情況進行適當的調整。
4） PTN系統(tǒng)保護切換的同步測試
APS（Automatic Protection Switching）自動保護倒換是PTN組網的一大優(yōu)勢，因此需要驗證PTN系統(tǒng)保護切換對時間信息、時鐘信號的影響。同時需要驗證保護路徑非對稱補償的評估，測試連接可參考圖5所示。
圖5 PTN系統(tǒng)保護切換的同步測試
5） 其他說明
在PTN業(yè)務驗收階段，還可通過網管系統(tǒng)與儀表配合完成如下驗證工作：
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網管系統(tǒng)查看其他PTN設備的時鐘跟蹤狀態(tài)，在時鐘切換過程中業(yè)務是否受到影響。
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。
2.5 PTN業(yè)務割接階段同步性能測試
在PTN業(yè)務割接階段同步性能測試主要需要對關鍵點的監(jiān)測，如最遠端的基站的時間偏差和時鐘頻率信號偏差的監(jiān)測，用戶可根據實際情況進行測試點的布置，通過XG7010遠程操控測試功能，對多個測試點的同步性能進行監(jiān)測，具體可參見圖2、圖4。
此外在業(yè)務割接階段，需要進行業(yè)務壓力測試、同步源的切換對業(yè)務影響等方面測試，具體參考2.4相關內容。
2.6 PTN網絡維護管理階段同步性能測試
在PTN網絡維護排障階段，完成PTN網絡系統(tǒng)的日常維護、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)定性進行定期檢查或長期監(jiān)測。
在PTN網絡擴容或網絡變更時，需要對同步系統(tǒng)的時間、時鐘情況進行測試，特別是由于網絡變化導致光路的不對稱對時間信息傳輸的影響，提前做好規(guī)劃、測試工作，確保網絡變化的順利實施。 PTN網絡維護管理階段的測試方法可見2.2節(jié)相關內容，在此階段可根據不同情況選擇相應的測試方法，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，當時間服務器出現故障時，可將XG7010作為臨時的時間源，進行應急通信，而且XG7010提供的時鐘輸出信號可作為其他設備需要高精度外時鐘輸入的參考源，為維護提供便利。
3、小結
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，運行階段需要測量網絡變化時的各種時間、時鐘同步指標。
通過PTN網絡完成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，必將得到運營商、PTN廠家、通信工程代維公司的廣泛關注，大家需認識到時間、時鐘的同步的測試對整個通信網絡正常穩(wěn)定運行將起到至關重要的作用。
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