CES測(cè)試中時(shí)鐘恢復(fù)方式驗(yàn)證方法研究

張亞鵬，趙 良，劉 欣，鄭滟雷，張 賀（.中國(guó)聯(lián)通天津分公司，天津30005；.中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京00048）

1 概述

移動(dòng)回傳網(wǎng)承擔(dān)了基站和無(wú)線核心設(shè)備之間的通信任務(wù)。運(yùn)營(yíng)商致力于建立一個(gè)統(tǒng)一的支持多業(yè)務(wù)承載的傳送平臺(tái)來(lái)承擔(dān)移動(dòng)回傳的重任。自3G 技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用以來(lái)，傳統(tǒng)的MSTP 平臺(tái)難以適應(yīng)速率變化極大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，對(duì)新業(yè)務(wù)的開(kāi)通能力顯得力不從心，于是，以IP RAN 和PTN 為代表的分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)逐漸取代MSTP承擔(dān)移動(dòng)回傳的任務(wù)。

目前，運(yùn)營(yíng)商在分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)上承載TDM業(yè)務(wù)（如3G移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)和大客戶專線業(yè)務(wù)等）時(shí)，通常采用電路仿真技術(shù)。時(shí)鐘和同步是制約實(shí)現(xiàn)電路仿真技術(shù)的主要技術(shù)障礙之一，因?yàn)閭鬏數(shù)碾娐贩抡鏄I(yè)務(wù)（CES）每bit 都必須按其進(jìn)入分組網(wǎng)絡(luò)的同樣速率從分組網(wǎng)絡(luò)輸出，否則末端節(jié)點(diǎn)的抖動(dòng)緩存器（Buffer）就會(huì)被填滿或被清空，從而對(duì)恢復(fù)輸出口處的TDM 碼流信號(hào)造成影響。如果業(yè)務(wù)的時(shí)鐘頻率超出允許的誤差范圍，就會(huì)產(chǎn)生滑碼、抖動(dòng)等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)質(zhì)量急劇下降，甚至波及用戶的感知。因此，需要在分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)末端節(jié)點(diǎn)上對(duì)CES進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)。

2 C ES 的時(shí)鐘恢復(fù)方式

時(shí)鐘恢復(fù)對(duì)于CES的性能優(yōu)劣至關(guān)重要。在2個(gè)用戶端之間使用專用租借線路通過(guò)運(yùn)營(yíng)商分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)上的仿真鏈路進(jìn)行連接，則客戶TDM業(yè)務(wù)的頻率必須在分組承載網(wǎng)絡(luò)的出口處精確地重新恢復(fù)。目前，在分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)的末端節(jié)點(diǎn)上，CES的時(shí)鐘恢復(fù)方式有以下3種。

2.1 采用系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)C ES 時(shí)鐘

采用系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)CES 時(shí)鐘，是指采用運(yùn)營(yíng)商分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)的末端節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)CES的頻率進(jìn)行恢復(fù)（見(jiàn)圖1）。這種方式的應(yīng)用場(chǎng)景有以下3點(diǎn)限制。

圖1 系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)CES時(shí)鐘

a）運(yùn)營(yíng)商的分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備系統(tǒng)時(shí)鐘必須同步。

b）用戶網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)時(shí)鐘必須與運(yùn)營(yíng)商的系統(tǒng)時(shí)鐘同步。

c）不允許用戶的時(shí)鐘與網(wǎng)絡(luò)不同步，而要求透?jìng)髯约旱臉I(yè)務(wù)時(shí)鐘。

2.2 采用自適應(yīng)恢復(fù)時(shí)鐘（A C R）方式恢復(fù)C ES 時(shí)鐘

采用ACR方式恢復(fù)CES時(shí)鐘，是基于末端節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的CES分組報(bào)文的頻率，采用自適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)時(shí)鐘恢復(fù)（見(jiàn)圖2）。這種方式的應(yīng)用不需要經(jīng)過(guò)中間運(yùn)營(yíng)商的分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)支持物理層時(shí)鐘同步，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)可以為用戶提供透?jìng)鳂I(yè)務(wù)時(shí)鐘。因此可應(yīng)用于分組承載網(wǎng)不具備時(shí)鐘同步的場(chǎng)景。

圖2 ACR方式恢復(fù)CES時(shí)鐘

2.3 采用差分恢復(fù)時(shí)鐘（D C R）方式恢復(fù)C ES 時(shí)鐘

采用DCR恢復(fù)CES時(shí)鐘，是指業(yè)務(wù)時(shí)鐘與參考時(shí)鐘的差值經(jīng)編碼后在分組網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳遞，到分組網(wǎng)絡(luò)末端設(shè)備再使用相同的參考時(shí)鐘和通過(guò)報(bào)文攜帶的編碼信息恢復(fù)業(yè)務(wù)時(shí)鐘（見(jiàn)圖3）。這種方式的應(yīng)用場(chǎng)景要求運(yùn)營(yíng)商的分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備系統(tǒng)時(shí)鐘必須同步，但可以為用戶提供透?jìng)鳂I(yè)務(wù)時(shí)鐘。

圖3 DCR方式恢復(fù)CES時(shí)鐘

3 時(shí)鐘恢復(fù)方式驗(yàn)證方法研究

由于用戶網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘往往不與運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步，而運(yùn)營(yíng)商必須要考慮分組綜合承載傳送網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)“用戶租借的TDM電路”的情形，因此設(shè)備是否支持可提供透?jìng)鳂I(yè)務(wù)時(shí)鐘的ACR或DCR方式，是運(yùn)營(yíng)商在選擇分組承載設(shè)備時(shí)關(guān)心的功能指標(biāo)之一。

然而，在測(cè)試ACR 或DCR 功能時(shí)，由于被測(cè)組網(wǎng)設(shè)備對(duì)外呈現(xiàn)的僅僅是業(yè)務(wù)有無(wú)告警和業(yè)務(wù)的時(shí)鐘質(zhì)量，對(duì)于測(cè)試方而言，被測(cè)組網(wǎng)設(shè)備就像一個(gè)黑盒子，在常規(guī)測(cè)試條件下，測(cè)試方無(wú)法準(zhǔn)確地判斷設(shè)備上具體配置的是何種時(shí)鐘恢復(fù)方式。例如，測(cè)試方需驗(yàn)證設(shè)備的DCR時(shí)鐘恢復(fù)功能，設(shè)備上可以做到外部連接和測(cè)試結(jié)果與要求一致，但實(shí)際配置的時(shí)鐘恢復(fù)方式為系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)或ACR時(shí)鐘恢復(fù)，這樣就不能反映設(shè)備真實(shí)的功能，為以后的實(shí)際使用埋下隱患。

為此，需要采取有效的驗(yàn)證方法來(lái)確保時(shí)鐘恢復(fù)方式的實(shí)際配置與要求一致。根據(jù)3種不同時(shí)鐘恢復(fù)方式的原理，本文提出了加頻偏驗(yàn)證法、去同步驗(yàn)證法和加分組時(shí)延變化（PDV）驗(yàn)證法3種CES時(shí)鐘恢復(fù)方式。

3.1 加頻偏驗(yàn)證法

加頻偏驗(yàn)證法驗(yàn)證采用的是否為系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)方式。

加頻偏驗(yàn)證法的組網(wǎng)示意圖如圖4所示。TDM儀表為TDM業(yè)務(wù)的產(chǎn)生源和接收器，業(yè)務(wù)發(fā)出后經(jīng)過(guò)分組網(wǎng)絡(luò)在末端設(shè)備NE2出口恢復(fù)并回送給TDM儀表。

圖4 加頻偏驗(yàn)證法示意圖

配置NE1的系統(tǒng)時(shí)鐘跟隨BITS發(fā)出的時(shí)鐘，分組網(wǎng)絡(luò)中其他各節(jié)點(diǎn)均通過(guò)Sync-E 的方式跟隨前一節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘同步。TDM 儀表時(shí)鐘也跟隨時(shí)鐘源BITS發(fā)出的時(shí)鐘，使用TDM儀表測(cè)試CES時(shí)鐘。

根據(jù)ACR 和DCR 時(shí)鐘恢復(fù)方式均可以透?jìng)鳂I(yè)務(wù)時(shí)鐘，而系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)方式不能透?jìng)鳂I(yè)務(wù)時(shí)鐘的原理，可以采用以下方法驗(yàn)證NE2是否采用系統(tǒng)時(shí)鐘方式恢復(fù)CES時(shí)鐘。

a）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼霸O(shè)備配置均保持不變，在TDM儀表上對(duì)儀表發(fā)出的CES時(shí)鐘加頻偏（例如+0.1 ppm）。這樣，TDM儀表發(fā)出的業(yè)務(wù)時(shí)鐘相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)時(shí)鐘而言存在儀表所加頻偏，而TDM儀表的參考時(shí)鐘仍與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)時(shí)鐘相同。

b）使用TDM 儀表對(duì)接收到的業(yè)務(wù)時(shí)鐘進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，使用儀表對(duì)發(fā)出的CES 時(shí)鐘加+0.1 ppm頻偏。

（a）若采用系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)方式，則等待末端設(shè)備的業(yè)務(wù)時(shí)鐘鎖定后，恢復(fù)出的業(yè)務(wù)時(shí)鐘應(yīng)與系統(tǒng)時(shí)鐘頻率相同，即與TDM 儀表的參考時(shí)鐘頻率相同，故TDM儀表的測(cè)試結(jié)果不應(yīng)存在儀表所加頻偏。

（b）若采用ACR或DCR恢復(fù)方式，則等待末端設(shè)備的業(yè)務(wù)時(shí)鐘鎖定后，由于業(yè)務(wù)時(shí)鐘透?jìng)?，恢?fù)出的業(yè)務(wù)時(shí)鐘相對(duì)于TDM儀表的參考時(shí)鐘存在所加頻偏，故TDM儀表的測(cè)試結(jié)果應(yīng)存在儀表所加頻偏。

3.2 去同步驗(yàn)證法

利用去同步驗(yàn)證法區(qū)分ACR和DCR方式。

去同步驗(yàn)證法的組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D5所示。由于ACR方式基于末端節(jié)點(diǎn)收到的CES 分組報(bào)文的頻率來(lái)恢復(fù)時(shí)鐘，不需要中間的分組網(wǎng)絡(luò)支持時(shí)鐘同步，而DCR 方式基于業(yè)務(wù)時(shí)鐘與參考時(shí)鐘的差值來(lái)恢復(fù)時(shí)鐘，必須要求分組網(wǎng)絡(luò)支持時(shí)鐘同步，所以根據(jù)此原理，在業(yè)務(wù)本身正常的前提下，為區(qū)分ACR 和DCR 方式，可以采用以下方法。

圖5 去同步驗(yàn)證法示意圖

a）制造NE1和NE2的系統(tǒng)時(shí)鐘不同步。例如，取消分組網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的時(shí)鐘配置，并使NE1和NE2的系統(tǒng)時(shí)鐘分別處于自由振蕩狀態(tài)。

b）使用TDM 儀表對(duì)接收到的業(yè)務(wù)時(shí)鐘進(jìn)行測(cè)試。

（a）若采用ACR 恢復(fù)方式，NE1 和NE2 的系統(tǒng)時(shí)鐘不同步，在等待末端設(shè)備的業(yè)務(wù)時(shí)鐘鎖定后，測(cè)試結(jié)果應(yīng)不受影響，業(yè)務(wù)時(shí)鐘應(yīng)正常。

（b）若采用DCR 恢復(fù)方式，由于NE1 和NE2 未采用同源時(shí)鐘，在等待末端設(shè)備的業(yè)務(wù)時(shí)鐘鎖定后，測(cè)試結(jié)果應(yīng)受較大影響，業(yè)務(wù)時(shí)鐘存在異常。

3.3 加PD V 驗(yàn)證法

利用加PDV驗(yàn)證法區(qū)分ACR和DCR方式。

圖6 加PDV驗(yàn)證法示意圖

加PDV 驗(yàn)證法的組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D6 所示。由于ACR 方式的原理是根據(jù)接收到的報(bào)文頻率進(jìn)行計(jì)算恢復(fù)時(shí)鐘，而報(bào)文在經(jīng)過(guò)分組網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)受到流量波動(dòng)的影響（例如引入時(shí)延、抖動(dòng)等），所以ACR 方式受分組網(wǎng)絡(luò)PDV 的影響較大。而DCR 方式的原理是根據(jù)入端設(shè)備的報(bào)文攜帶時(shí)間信息，并在末端設(shè)備上用攜帶的時(shí)間信息進(jìn)行計(jì)算的，當(dāng)分組網(wǎng)絡(luò)引入流量波動(dòng)時(shí)，并不會(huì)影響到報(bào)文攜帶的時(shí)間信息，所以DCR 不受分組網(wǎng)絡(luò)PDV的影響。根據(jù)此原理，在業(yè)務(wù)本身正常的前提下，為區(qū)分ACR 和DCR 方式，可以采用以下方法。

a）使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀在分組網(wǎng)絡(luò)中添加ITUT G.8261 的PDV 模板（例如，在NE1 和NE2 之間采用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀添加ITU-T G.8261 PDV 模板Test?Case2，TestCase2模板如圖7所示）。

圖7 ITU-T G.8261 TestCase2模板

b）使用TDM 儀表對(duì)接收到的業(yè)務(wù)時(shí)鐘進(jìn)行測(cè)試。

（a）若采用ACR 恢復(fù)方式，由于受到分組網(wǎng)絡(luò)PDV影響，業(yè)務(wù)時(shí)鐘應(yīng)受到模板加載的明顯影響。

（b）若采用DCR 恢復(fù)方式，測(cè)試結(jié)果應(yīng)不受模板加載的影響，業(yè)務(wù)時(shí)鐘應(yīng)正常。

4 結(jié)論

由以上討論可以看出，在CES 時(shí)鐘恢復(fù)方式的功能驗(yàn)證測(cè)試中，根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)方式、ACR 方式和DCR 方式原理的不同特點(diǎn)，可以使用加頻偏驗(yàn)證法、去同步驗(yàn)證法和加PDV 驗(yàn)證法對(duì)不同的時(shí)鐘恢復(fù)方式進(jìn)行驗(yàn)證區(qū)分，從而避免被測(cè)設(shè)備采取與規(guī)定要求不一樣的時(shí)鐘恢復(fù)方式，保證CES時(shí)鐘恢復(fù)功能測(cè)試的嚴(yán)謹(jǐn)性和正確性，為更好地衡量被測(cè)設(shè)備的時(shí)鐘恢復(fù)功能提供依據(jù)。

［1］ ITU-T G.8261/Y.1361 Timing and synchronization aspects in packet networks［S/OL］.［2015-04-01］. http://www.ptsn.net.cn/standard/std_query/show-itut-7639-1.htm.

［2］ MEF. Introduction to circuit emulation services over Ethernet［EB/OL］.［2015-04-01］.http：//www.metroethernetforum.org.

［3］ MEF. Circuit emulation service definitions，framework and require?ments in Metro Ethernet Networks［EB/OL］.［2015-04-01］.http：//www.metroethernetforum.org.

［4］ IETF RFC 4553 Structure-Agnostic Time Division Multiplexing（TDM）over Packet（SAToP）［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.zb?gb.org/201/StandardDetail2405654.htm.

［5］ IETF RFC 5086 Structure-Aware Time Division Multiplexed（TDM）Circuit Emulation Service over Packet Switched Network（CESoPSN）［S/OL］.［2015-04-01］.http://smakd.potaroo.net/ietf/rfc/rfc5086.txt.

［6］ ITU-T G.811 Timing characteristics of primary reference clocks［S/OL］. ［2015- 04- 01］. http://www.ptsn.net.cn/standard/std_query/show-itut-2988-1.htm.

［7］ ITU-T G.812 Timing requirements of slave clocks suitable for use as node clocks in synchronization networks［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.spsp.gov.cn/Page/IT/2004/ITU-T%20G.812-2004.shtm l.

［8］ ITU-T G.813 Timing characteristics of SDH equipment slave clocks（SEC）［S/OL］. ［2015- 04- 01］. http://www.spsp.gov.cn/Page/IT/2003/ITU-T%20G.813-2003.shtml.

［9］ ITU-T G.823 The control of jitter and wander within digital networks which are based on the 2048 kbit/s hierarchy［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.docin.com/p-337028400.htm l.

［10］ ITU- T G.8010 Architecture of Ethernet layer networks［S/OL］.［2015- 04- 01］. http://www.spsp.gov.cn/Page/IT/2004/ITU- T%20G.8010-2004.shtml.

［11］ITU-T G.8110 MPLS layer network architecture［S/OL］.［2015-04-01］. http://wenku.baidu.com/view/5a76791aa8114431b90dd87e.ht?m l.

［12］ ITU-T G.8263 Timing characteristics of packet-based equipment clocks［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.spsp.gov.cn/Page/IT/2014/ITU-T%20G.8263Y.1363-2012Amd%202-2014.shtml.

［13］ IEEE 802.1Q IEEE Standard for local and metropolitan area net?works：Virtual bridged local area networks［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.doc88.com/p-38061135301.htm l.

［14］IEEE 802.3，Part 3：Carrier sense multiple access with collision de?tection（CSMA/CD）access method and physical layer specifications［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.doc88.com/p-735493724109.ht?m l.

［15］IETF RFC 3031 Multiprotocol Label Switching Architecture［S/OL］.［2015-04-01］.http://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt.