CN103916181B - 一种检测sdh光传输网络频率同步性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，该方法包括获取SDH光传输***中的指针在预设时长内调整的次数；根据预设时长内指针调整的次数与频率偏差之间的对应关系，获取网络频率偏差的数值，判断网络频率同步性能。本发明技术方案由于利用SDH网络的网管***的既有的指针调整机制和统计功能，根据指针调整的次数与相位偏差和频率偏差之间的对应关系，获取网络频率偏差的数值，从而实现网络同步性能的高精度检测，既方便又实用，便于在实际工程实践和网络运行维护中普遍采用，可以替代贵重的高精度仪表和复杂繁琐的测试过程。
Description
技术领域
本发明涉及光传输通信技术领域，尤其涉及一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法。
背景技术
在SDH光传输网络中，时钟同步质量是保证***有效工作的重要指标，而依据有关的ITU规范和国内通信行业标准，SDH网络的时钟同步质量必须采用规范的方法，并通过专用的仪表实现定量检测。例如，通常可以采用SDH/PDH综合分析仪，运用ITU-0.172规定的方法，通过检测E1的时钟漂移，计算获得有关的频率偏差(精度为ppm＝10-6)。
在现有的无线通信网中，网络的频率同步质量对于网络技术性能有着很重要的影响。以GSM***为例，由于基站与基站控制器之间通常需要SDH网络联接，在实现有关的业务通道功能的同时，也实现基站需要的同步定时传送(与基站控制器及上游的基准时钟实现主从同步)。
但是由于无线基站对于时钟频率同步的要求很高(优于0.05ppm)，对于是否达到该要求，目前必须通过专业检测手段，需要高水平的技术人员，并依靠高精度的仪表和较长的时间方可完成有关性能测试，不仅成本高，而且效率较低。
发明内容
为了解决现有技术在检测SDH光传输网络频率同步性能过程中的成本高、效率低、不便于操作的问题，本发明提出一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，能够实现网络频率同步性能的高精度检测，既方便又实用。
本发明提供了一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，包括以下步骤：
获取SDH光传输***中的指针在预设时长内调整的次数；
根据所述预设时长内指针调整的次数与频率偏差之间的对应关系，获取网络频率偏差的数值，判断网络频率同步性能。
优选地，所述SDH传输***中的指针包括管理单元指针，即AU指针，和支路单元指针，即TU指针，对应的指针调整包括AU指针调整和TU指针调整。
优选地，预设时长是15分钟、1小时或者24小时。
优选地，AU指针是AU-4或者AU-3指针。
优选地，TU指针是TU-12指针、TU-11指针、TU-3指针或者TU-4指针。
优选地，如果网络AU-4指针在15分钟内持续单向调整，且调整次数为N次，则判断VC-4频率与***频率偏差为1.767N×10-10，其中N为正整数；如果网络AU-4指针在1小时内持续单向调整，且调整次数为M次，则判断VC-4频率与***频率偏差为4.417M×10-11，其中M为正整数；如果网络AU-4指针在24小时内持续单向调整，且调整次数为L次时，则判断VC-4频率与***频率偏差为1.841L×10-12。其中L为正整数。
优选地，如果网络TU-12指针在15分钟内持续单向调整，且调整次数为R次，则判断VC-12频率与***频率偏差为3.858R×10-9，其中R为正整数；如果网络TU-12指针在1小时内持续单向调整，且调整次数为S次，则判断VC-12频率与***频率偏差为9.64S×10-10，其中S为正整数；如果网络TU-12指针在24小时内持续单向调整，且调整次数为T次，则判断VC-12频率与***频率偏差为4.019T×10-11，其中T为正整数。
本发明技术方案由于利用SDH网络的网管***的既有的指针调整机制和统计功能，根据指针调整的次数与相位偏差和频率偏差之间的对应关系(提供了不同时长情况下的简便判断常数)，可以获取网络频率偏差的数值，从而实现网络同步性能的高精度检测，既方便又实用，便于在实际工程实践和网络运行维护中普遍采用，可以省去贵重的高精度仪表和复杂繁琐的测试过程。
附图说明
图1是本发明实施例一中检测网络频率同步性能的流程图。
图2是本发明实施例二中检测网络频率同步性能的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，具体描述本发明的具体实施方式：
SDH光传输***在网络同步正常工作状态时，所有网元时钟(SEC)都锁定于上游的基准主时钟，在此情况下一般不会有指针调整，但是***内噪声及其产生的影响是不可避免的，因而可能产生少量的随机指针调整事件。在实际的SDH网络运用中，一般是频偏和噪声的共同作用影响相应指针的调整，从而使指针调整具有一定的均匀性和随机性的特点，分别体现在指针调整的单方向变化或双向变化。
SDH中的指针作用主要有三点：
一是当传送网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信号的相位校准。
二是当网络处于同步异常工作状态时，指针用作频率跟踪校准。
三是指针调整的设计机制可以容纳网络中的频率抖动和漂移。
SDH光传输***中的指针包括管理单元指针(Administration Unit Pointer，简称AU指针)和支路单元指针(Tributary Unit Pointer简称TU指针)，对应的指针调整包括AU指针调整和TU指针调整。设置AU指针可以为VC在AU帧内的定位提供一种灵活和动态的方法。设置TU指针可以为VC在TU帧内的灵活和动态的定位提供一种手段。
在SDH光传输网络中，支路信号的同步机理是采用指针调整，即利用指针值的增减调整来补偿低速支路信号的相位变化和频率变化，指针调整在信号同步复用和容许信号延时及滑动上起着关键性的作用。但在同步定时不理想的情况下，时钟的频率偏移是指针调整的主要原因，由于指针调整是按字节为单位进行的。例如，体现在TU-12指针调整一次，引起一个字节调整，将产生8UI的相位跃变；AU-4指针调整一次，引起3个字节变化，将产生24UI相位变化，这也是SDH抖动产生的主要原因之一。
时钟***的漂移通常包含两项内容：时钟频差随时间的积累漂移和传输漂移。这两类漂移形式不同，但是对网络同步***的影响却是等效的。因此，需要用统一的表达方式来表示这两类漂移。这种统一漂移表达的量就是时间间隔误差(TIE)。TIE是指在t秒观测周期内，时钟信号相对于其理想位置的变化(延时)。
为了定量分析SDH网络时钟频率偏差与AU、TU指针调整数之间的关系，进行以下推导和运算：
设f为时钟频率(单位为Hz)，T为时钟单位信号周期(单位为s)。则f＝1/T；对该式取导数，得
df＝-(1/T2)dT＝-f(dT/T)
所以df/f＝-dT/T
对右侧分子分母同时乘以n，表示测试时间相当于n个周期，得：df/f＝-ndT/nT＝-ΔT/t
即df/f＝-ΔT/t (1)
ΔT为在测试时间t的间隔内测到的时间间隔误差，也可以称为TIE；
设m为产生的AU-4指针调整次数，由于每次AU-4指针调整3个字节，每个字节8个比特，则一次AU-4指针调整相当于产生24UI的相位跳变，指针调整数与时间间隔误差之间的关系如下：
m＝ΔT/(24UI)
1UI＝1/f
对于AU-4(150.912Mbit/s)，1UI＝6.626ns
整理后，得：
m＝ΔT×f/24 (2)
代(1)式入(2)式，整理后，得
m＝-(f/24)(df/f)t (3)
其中，f为时钟信号频率，df/f为时钟信号频率准确度，t为测试周期。
设m’为SDH网络产生的TU-12指针调整次数，由于每次TU-12指针调整1个字节，每个字节8个比特，则一次TU-12指针调整相当于产生8UI的相位跳变，指针调整数与时间间隔误差之间的关系为：
m’＝ΔT×f/8
代上式入(2)式，可计算出TU-12指针调整数与时钟信号频率准确度、测试周期关系如下：
m’＝-(f/8)(df/f)t (4)
通过指针调整次数来判断频率同步偏差：
根据以上的理论基础和计算公式，可以进一步通过指针调整次数来分析SDH网络的同步性能。
例如，将f＝150.912Mbit/s，df/f＝1×10-11，t＝86400s代入(3)式，可以得到：m≈5.433。
这个计算结果的物理解释为：对于相对于基准时钟频率偏差为1×1-11的SDH网络单元，24小时内将产生的AU指针调整数约为5.433次。
如果以15分钟为观察窗口，设在15分钟内AU指针调整了N次，则可以计算出对应的网络频偏为：N×6.626×3×8/(15×60×109)≈1.767N×10-10。
所以，当在网管上查到15分钟有N次指针调整事件，就可以按照以上公式间接换算出该网络的频偏。
同理，如果每小时指针调整一次，则对应的网络频率偏差为4.417×10-11；如果每天指针调整一次，则对应的网络频率偏差为1.841×10-12。
为了验证该方法的正确性，我们采用另一种计算方法(时间间隔法)，获得了完全相同的结果。
AU-4指针调整一次影响传送数字信号的3个字节，则产生的时间间隔偏差TIE可以计算出来。对于AU-4传输速率150.912Mbit/s，1UI＝6.626ns。指针调整一次引起3个字节变化，相位变化为3×8＝24UI。因此，TIE＝6.626×24＝159.024ns。
如果每天AU指针调整5.433次，则TIE＝5.433×159.024＝863.977ns，即相当于每天的时钟信号相位TIE变化；由此可以换算为该***的频率偏差为863.977./(86400×109)＝1.00×10-11。
如果每天AU指针调整5次，则TIE＝5×159.024＝795.12ns，即相当于每天的时钟信号相位TIE变化；由此可以换算为该***的频率偏差为
795.12/(86400×109)＝0.92×10-11。
如果每小时AU指针调整225次，则每小时时钟信号相位变化TIE＝225×159.024＝35780.4ns；换算为该***的频率偏差为：35780.4/(60×60×109)＝9.939×10-9。
假设SEC处于自由振荡情况下，频率准确度为4.6ppm时，每秒相位偏差为4.6微秒；每15分钟的TIE＝4.6×60×15＝4140(μs)，如果忽略其他因素影响，可以折算为对应的AU指针调整事件应为：4140/0.159024＝26033.8(次)。
如果每15分钟TU12指针调整1次，对应2.304Mbit/s，1UI＝434ns。则可以计算出频率偏差为：(8×434)/(15×60×109)≈3.858×10-9；如果每小时TU12指针调整一次，则对应的频率偏差为：3472/(60×60×109)≈9.64×10-10；如果每天指针调整一次，则对应的频率偏差为：3472/(60×60×24×109)≈4.019×10-11。
基于上述原理，本发明实施例一提供了一种检测网络频率同步性能的方法，如图1所示，该检测网络频率同步性能的流程包括以下步骤：
步骤101、获取SDH传输***中的AU-4指针在预设时长(15分钟、1小时或者24小时)内调整的次数。也可以采用AU-3指针。
步骤102、根据预设时长内AU-4指针调整的次数与频率偏差之间的对应关系，获取网络频率偏差的数值，判断网络频率同步性能。
如果网络AU-4指针在15分钟内持续单向调整，且调整次数为N次，则判断VC-4频率与***频率偏差为1.767N×10-10，其中N为正整数；如果网络AU-4指针在1小时内持续单向调整，且调整次数为M次，则判断VC-4频率与***频率偏差为4.417M×10-11，其中M为正整数；如果网络AU-4指针在24小时内持续单向调整，且调整次数为L次时，则判断VC-4频率与***频率偏差为
1.841L×10-12。其中L为正整数。
本发明实施例二提供了另一种检测网络频率同步性能的方法，如图2所示，该检测网络频率同步性能的流程包括以下步骤：
步骤201、获取SDH传输***中的TU-12指针在预设时长(15分钟、1小时或者24小时)内调整的次数，也可以采用TU-11指针、TU-3指针或者TU-4指针。
步骤202、根据预设时长内TU-12指针调整的次数与频率偏差之间的对应关系，获取网络频率偏差的数值，判断网络频率同步性能。
如果网络TU-12指针在15分钟内持续单向调整，且调整次数为R次，则判断VC-12频率与***频率偏差为3.858R×10-9，其中R为正整数；如果网络TU-12指针在1小时内持续单向调整，且调整次数为S次，则判断VC-12频率与***频率偏差为9.64S×10-10，其中S为正整数；如果网络TU-12指针在24小时内持续单向调整，且调整次数为T次，则判断VC-12频率与***频率偏差为4.019T×10-11，其中T为正整数。
当2048kbit/s业务采用异步映射进VC-12时，VC-12的频偏与2048kbit/s业务的频偏几乎相同，所以，通过指针调整计数可以直观地了解SDH承载的2048kbit/s业务相对于网络时钟的频率偏差。
表1和表2分别列出典型条件下的AU-4指针和TU12调整次数与该***相位偏差和频率偏差的对应关系，可供实际应用时对比参考。
表1AU-4指针单向调整次数与相位偏差和频率偏差的对应关系
表2TU-12指针单向调整次数与相位偏差和频率偏差的对应关系
在以往SDH设备工程验收测试指标要求中，虽然没有对指针调整次数有所要求，但在日常维护中，可以通过在网管上查看指针调整次数，并参照表1的数据，来判断设备的同步情况。
实际测试中，如果15分钟指针调整次数达283次，则根据表1的数据，表明网络同步偏差已经达50ppb。
同理，如果在网管上显示15分钟TU-12指针调整次数达到13次，则表明该对应E1频偏超过50ppb，如果利用该链路承载无线基站与基站控制器之间通道(Abis)将不能满足基站的时钟同步标准。
又如，AU-4指针调整次数，15分钟之内不得超过56.3次，1小时不得超过225次，24小时不得超过5400次。对于超出这个指标的情况，就应该视为网络同步异常而引起重视，分析查找原因。时钟板故障，时钟自由振荡等可以引起每天数十万次的指针调整事件。
下面提出一个网络承载IP数据流实例。
某实际传输网络产生的AU指针调整事件如表3，在24小时的时间内，AU指针调整值达到34万多次，经查询表1得到该VC-4频率相对与***时钟的频偏在500ppb到1000ppb之间，从公式(3)计算该业务净荷VC-4频率与***时钟的频率偏差为641.91ppb。经调查该业务是数据业务，路由器采用内时钟源，未从同步网取得时钟，所以指针调整数量很大。将路由器时钟同步到线路时钟后，指针调整消失。
表3某实际传输网络产生的AU指针调整事件
根据以上分析，可以确定：在忽略噪声影响的前提下，指针调整次数与SDH光传输网络的时钟相位累计偏差具有单调线性对应的相关性，且指针调整次数正比于数据载荷与***时钟之间的偏差。由于SDH光传输的同步性能对于整个网络指标有重要影响。因此在SDH设备新建工程验收中应注意对指针调整的测试和分析；在SDH网络日常维护中，可以通过网管查验指针调整情况，间接检查设备的同步性能，从而更好地保证设备的传输质量；本发明实施例中的技术方案可以在一定范围内代替高精度的同步测试仪表，即方便又实用。
应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (4)
1.一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取SDH光传输***中的指针在预设时长内调整的次数；
根据所述预设时长内指针调整的次数与频率偏差之间的对应关系，获取网络频率偏差的数值，判断网络频率同步性能，
所述SDH传输***中的指针包括管理单元指针，即AU指针，和支路单元指针，即TU指针，对应的指针调整包括AU指针调整和TU指针调整，其中AU指针是AU-4或者AU-3指针，如果网络AU-4指针在15分钟内持续单向调整，且调整次数为N次，则判断VC-4频率与***频率偏差为1.767N×10-10，其中N为正整数；如果网络AU-4指针在1小时内持续单向调整，且调整次数为M次，则判断VC-4频率与***频率偏差为4.417M×10-11，其中M为正整数；如果网络AU-4指针在24小时内持续单向调整，且调整次数为L次时，则判断VC-4频率与***频率偏差为1.841L×10-12，其中L为正整数。
2.根据权利要求1所述的一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，其特征在于，预设时长是15分钟、1小时或者24小时。
3.根据权利要求1所述的一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，其特征在于，TU指针是TU-12指针、TU-11指针、TU-3指针或者TU-4指针。
4.根据权利要求3所述的一种检测SDH光传输网络频率同步性能的方法，其特征在于，如果网络TU-12指针在15分钟内持续单向调整，且调整次数为R次，则判断VC-12频率与***频率偏差为3.858R×10-9，其中R为正整数；如果网络TU-12指针在1小时内持续单向调整，且调整次数为S次，则判断VC-12频率与***频率偏差为9.64S×10-10，其中S为正整数；如果网络TU-12指针在24小时内持续单向调整，且调整次数为T次，则判断VC-12频率与***频率偏差为4.019T×10-11，其中T为正整数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220106 Address after: 101 / F, 1002, Chaoyang District, Beijing Patentee after: Beijing cool shark Technology Co.,Ltd. Address before: 1503, building 4, yard 2, Malian Road South Street, Xicheng District, Beijing 100055 Patentee before: Yu Jialiang Patentee before: Cheng Hua Patentee before: Yu Tianze |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: Room B503-1, 5th floor, 101, 2nd to 6th floors, Building 1, No. 2 Guanzhuang Road, Chaoyang District, Beijing, 100101 Patentee after: Beijing cool shark Technology Co.,Ltd. Address before: 101 / F, 1002, Chaoyang District, Beijing Patentee before: Beijing cool shark Technology Co.,Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |