通信網絡中同步問題的測試和分析方法

劉培瑩

摘 要：主要闡述了通信網絡中同步問題測試的三種有效方法，并結合測試實例闡述了處理同步問題的分析思路。

關鍵詞：同步問題；時間間隔誤差；相對頻率偏差；參考源

人們在語音通話中可能會遇到到雜音、斷續、掉話，數據傳輸中可能會發現丟包等情況，造成這種現象的原因固然是多種多樣，而同步問題則是其中主要原因之一，而且該類問題在實際故障處理當中很容易被忽視，處理起來也有一定的難度。但是只要掌握相關的測試技巧，運用必要的工具還是能夠對此類問題進行定位和處理的。

分析問題之前先了解一下與同步相關的一些概念，同步是指兩個或多個信號之間的頻率或相位上保持某種嚴格的特定關系。如果兩個信號間頻率不相等可以稱它們之間存在頻偏；如果兩信號間頻率長期來看是相同的，只是相位有時會有差別，如果假定其中一個信號為標準信號的話，那么另一個信號相對于標準信號存在抖動或漂移（抖動和漂移以相位變化頻率區分，界線是10Hz）。在通信網絡中，同步問題應該是由于頻偏、漂移、抖動等直接原因引起的傳輸設備指針調整、基站時鐘失鎖、交換電路的滑幀、數據丟包等現象。同步問題的起因是比較復雜的，這里探討利用相關的測試和分析方法對同步問題產生源進行判斷。

根據目前各運營商典型的移動通信網絡結構，建立一個電路模型，以下的分析都針對它展開。

如圖1所示：這是一條基站電路，兩邊的終端設備分別是BSC和BTS。中間傳輸經過了155M的接入環和2.5G的匯聚環，傳輸系統之間以及傳輸系統與終端設備之間通過DDF采用2M電纜連接。

如果交換申告滑幀或OMCR申告時鐘頻繁失鎖，用2M傳輸分析儀表在線測量，若顯示沒有異常告警，則應該懷疑同步問題，開始著手分析。對于由SDH傳輸系統自身不同步造成的常見業務故障，由于存在告警、指針調整、性能事件等輔助信息，通過傳輸網管應該能夠定位故障點。但對于由業務側引起的同步問題以及某些更為復雜的同步問題單靠網管是不夠的，還要依靠測試手段。在同步問題的分析中涉及到很多指標，頻率準確度一般用？駐f/f（相對頻率偏差）來表示，而TIE（時間間隔誤差）由于能夠估算出相對頻率偏差，因此顯得尤為重要。下面來介紹一下維護中比較行之有效的三種測試方法：

方法一：BITS設備測同步法

該方法簡便易懂，但有較大局限性。將被測信號直接接入BITS（大樓綜合定時系統）測試端口，網管作適當配置后，即可得到以BITS時鐘信號作為基準參考的TIE測試曲線，可通過直接分析該曲線或查看MTIE（最大時間間隔誤差）和TDEV（時間偏差）指標來評判該電路的同步質量，測試示意圖如圖2所示。

但三項指標之間也有所側重：TIE數據（也稱原始相位數據）由于對同步情況進行了實時的記錄，故障發生的時間和波形非常直觀，所以在故障定位中被經常采用。TDEV主要體現網絡噪聲的統計情況，不能反映頻偏故障。MTIE能在一定程度上反映頻偏故障，但直觀性和實時性遠不如TIE。因此，MTIE和TDEV由于缺乏實時性主要用于網絡質量情況的統計。利用TIE分析抖動和漂移是很直觀的，但怎樣得出相對頻率偏差呢？只要測試時間足夠長，TIE曲線可以濾除絕大部分的抖動和漂移成分近似成一條直線，依據下面公式根據TIE是能夠估算出相對頻率偏差的：

？駐？準（t）=？駐f/f·t+E（t）

當t較大時，？駐f/f·t>>E（t），得：？駐？準（t）=？駐f/f·t+E（t）？艿？駐f/f·t

所以得到？駐f/f？艿？駐？準（t）/t，而 ？駐？準（t）/t正好是TIE曲線的斜率，如下圖所示：

從圖3中數據可以得出TIE斜率 ？駐？準（t）/t？艿？駐f/f？艿6.4×10-8

圖3 BITS設備測得的TIE曲線

BITS（GPS+銣鐘）的時鐘精度應該是非常高的，方法也很簡單，但缺點是BITS設備一般都安裝在規模較大的通信機房，即電路模型中A設備所在機房，因此使用起來存在一定的局限性。

方法二：SDH分析儀測同步法

這是使用最廣泛的測試方法，它要求SDH分析儀具備抖動測試模塊，而且測試現場要有同步參考源，圖4是測試方法簡圖：

圖中的被測信號可以是DDF1、DDF2、DDF3點的任意方向。而參考源應該是質量較好的時鐘信號，一般的SDH分析儀會選取2Mbit或2Mhz作為抖動模塊的時鐘參考，所以可選擇：BITS輸出、便攜式時鐘源（比如銣鐘）、SDH站時鐘輸出、經過再定時處理的SDH支路2Mbit輸出。

圖4 SDH分析儀測同步

下面以圖4為例來作一下故障分析：

假設上面的電路存在基站時鐘失鎖現象（BTS出現Phase Lock Lost告警），在排除了常見故障后工作人員開始懷疑同步問題。首先在DDF1參考點測試得到BSC發給BTS方向信號的同步質量信息（TIE）如圖5所示，由于設備位于交換局站，可采用BITS輸出時鐘信號作為測試參考源。而在DDF2處和DDF1處測得的曲線類似，分析曲線可知在交換側存在著20多分鐘為周期的飄動，但飄動的幅度不大，在4000ns左右，這樣短期的相對頻率偏差約為1×10-9，長期的質量會更好一些，因此可以肯定同步問題沒有發生在A、B、C、D組成的匯聚層環形傳輸系統。

圖5 DDF1測出的BSC方向TIE曲線

繼續沿著BSC至BTS方向進行逐段測試，在DDF3處測得同步質量信息（TIE）如圖6所示，由于DDF3位于基站機房內，一般不會有BITS，可采用便攜式銣鐘儀表的輸出作為測試參考源。由測試曲線可知，存在周期性的488ns的相位跳動，是典型的TU12指針調整造成的后果，因此可以得出結論：問題發生在E、F、G、H組成的接入層環形傳輸系統，具體原因可能是傳輸設備線路板或時鐘板有問題，也可能是環網定時設置有問題，通過查找設備狀態即可解決問題。

圖6 DDF3測出的BSC方向TIE曲線

方法三：2M傳輸分析儀測同步法

如果條件比較有限，比如沒有BITS、銣鐘、帶抖動的SDH分析儀等設備，怎樣處理同步問題呢？其實僅一塊2M PDH分析儀也能大致的定位故障點，采取的同樣是比較的方法，將2M分析儀時鐘源由平時使用的內鐘改為2M參考源輸入，在測量被測信號的同時，選擇一路正常的業務信號接在儀表的2M參考時鐘端口上，如圖7所示。在沒有大的頻率偏差的情況下，儀表將顯示正負幾個赫茲的偏差跳變，滑碼指標不會積累；但如果有較大的頻率偏差，則滑碼指標將出現正或負的積累，證明被測信號存在同步質量問題。

圖7 2M PDH分析儀測同步示意圖

以上介紹了三種同步故障的判斷方法，它們在不同的機房條件下發揮著各自的作用，對判斷故障都是有幫助的。雖然測試的手段各不相同，但是分析的思路都是一樣的，即：采用信號同步質量對比的方法，取可靠的信號作為參考源，被測信號與其比較，通過TIE或滑碼來判斷被測信號同步質量的優劣；分析的順序是自上而下的，逐點排除。值得一提的是該測試和分析方法對傳送網和業務節點設備同步問題的處理都是有效的。

總之，隨著各運營商通信網絡規模越來越大，組網也變得日益復雜，同步網規劃不合理、設備同步設置不當、各種硬件性能劣化等情況都可能造成同步問題的出現，由于同步問題的出現是潛移默化的，測試也需要較長的時間，因此給故障判斷帶來一定的困難。但只要掌握測試的基本方法，少走彎路，還是能夠解決同步問題的。

參考文獻

[1]YD/T 118-1999.同步網節點從鐘性能測試方法[S].

[2]YD/T 1017-1999.同步數字體系網絡節點接口[S].

[3]韋樂平.光同步數字傳輸網[M].人民郵電出版社，1995.endprint

摘 要：主要闡述了通信網絡中同步問題測試的三種有效方法，并結合測試實例闡述了處理同步問題的分析思路。

關鍵詞：同步問題；時間間隔誤差；相對頻率偏差；參考源

人們在語音通話中可能會遇到到雜音、斷續、掉話，數據傳輸中可能會發現丟包等情況，造成這種現象的原因固然是多種多樣，而同步問題則是其中主要原因之一，而且該類問題在實際故障處理當中很容易被忽視，處理起來也有一定的難度。但是只要掌握相關的測試技巧，運用必要的工具還是能夠對此類問題進行定位和處理的。

分析問題之前先了解一下與同步相關的一些概念，同步是指兩個或多個信號之間的頻率或相位上保持某種嚴格的特定關系。如果兩個信號間頻率不相等可以稱它們之間存在頻偏；如果兩信號間頻率長期來看是相同的，只是相位有時會有差別，如果假定其中一個信號為標準信號的話，那么另一個信號相對于標準信號存在抖動或漂移（抖動和漂移以相位變化頻率區分，界線是10Hz）。在通信網絡中，同步問題應該是由于頻偏、漂移、抖動等直接原因引起的傳輸設備指針調整、基站時鐘失鎖、交換電路的滑幀、數據丟包等現象。同步問題的起因是比較復雜的，這里探討利用相關的測試和分析方法對同步問題產生源進行判斷。

根據目前各運營商典型的移動通信網絡結構，建立一個電路模型，以下的分析都針對它展開。

如圖1所示：這是一條基站電路，兩邊的終端設備分別是BSC和BTS。中間傳輸經過了155M的接入環和2.5G的匯聚環，傳輸系統之間以及傳輸系統與終端設備之間通過DDF采用2M電纜連接。

如果交換申告滑幀或OMCR申告時鐘頻繁失鎖，用2M傳輸分析儀表在線測量，若顯示沒有異常告警，則應該懷疑同步問題，開始著手分析。對于由SDH傳輸系統自身不同步造成的常見業務故障，由于存在告警、指針調整、性能事件等輔助信息，通過傳輸網管應該能夠定位故障點。但對于由業務側引起的同步問題以及某些更為復雜的同步問題單靠網管是不夠的，還要依靠測試手段。在同步問題的分析中涉及到很多指標，頻率準確度一般用？駐f/f（相對頻率偏差）來表示，而TIE（時間間隔誤差）由于能夠估算出相對頻率偏差，因此顯得尤為重要。下面來介紹一下維護中比較行之有效的三種測試方法：

方法一：BITS設備測同步法

該方法簡便易懂，但有較大局限性。將被測信號直接接入BITS（大樓綜合定時系統）測試端口，網管作適當配置后，即可得到以BITS時鐘信號作為基準參考的TIE測試曲線，可通過直接分析該曲線或查看MTIE（最大時間間隔誤差）和TDEV（時間偏差）指標來評判該電路的同步質量，測試示意圖如圖2所示。

但三項指標之間也有所側重：TIE數據（也稱原始相位數據）由于對同步情況進行了實時的記錄，故障發生的時間和波形非常直觀，所以在故障定位中被經常采用。TDEV主要體現網絡噪聲的統計情況，不能反映頻偏故障。MTIE能在一定程度上反映頻偏故障，但直觀性和實時性遠不如TIE。因此，MTIE和TDEV由于缺乏實時性主要用于網絡質量情況的統計。利用TIE分析抖動和漂移是很直觀的，但怎樣得出相對頻率偏差呢？只要測試時間足夠長，TIE曲線可以濾除絕大部分的抖動和漂移成分近似成一條直線，依據下面公式根據TIE是能夠估算出相對頻率偏差的：

？駐？準（t）=？駐f/f·t+E（t）

當t較大時，？駐f/f·t>>E（t），得：？駐？準（t）=？駐f/f·t+E（t）？艿？駐f/f·t

所以得到？駐f/f？艿？駐？準（t）/t，而 ？駐？準（t）/t正好是TIE曲線的斜率，如下圖所示：

從圖3中數據可以得出TIE斜率 ？駐？準（t）/t？艿？駐f/f？艿6.4×10-8

圖3 BITS設備測得的TIE曲線

BITS（GPS+銣鐘）的時鐘精度應該是非常高的，方法也很簡單，但缺點是BITS設備一般都安裝在規模較大的通信機房，即電路模型中A設備所在機房，因此使用起來存在一定的局限性。

方法二：SDH分析儀測同步法

這是使用最廣泛的測試方法，它要求SDH分析儀具備抖動測試模塊，而且測試現場要有同步參考源，圖4是測試方法簡圖：

圖中的被測信號可以是DDF1、DDF2、DDF3點的任意方向。而參考源應該是質量較好的時鐘信號，一般的SDH分析儀會選取2Mbit或2Mhz作為抖動模塊的時鐘參考，所以可選擇：BITS輸出、便攜式時鐘源（比如銣鐘）、SDH站時鐘輸出、經過再定時處理的SDH支路2Mbit輸出。

圖4 SDH分析儀測同步

下面以圖4為例來作一下故障分析：

假設上面的電路存在基站時鐘失鎖現象（BTS出現Phase Lock Lost告警），在排除了常見故障后工作人員開始懷疑同步問題。首先在DDF1參考點測試得到BSC發給BTS方向信號的同步質量信息（TIE）如圖5所示，由于設備位于交換局站，可采用BITS輸出時鐘信號作為測試參考源。而在DDF2處和DDF1處測得的曲線類似，分析曲線可知在交換側存在著20多分鐘為周期的飄動，但飄動的幅度不大，在4000ns左右，這樣短期的相對頻率偏差約為1×10-9，長期的質量會更好一些，因此可以肯定同步問題沒有發生在A、B、C、D組成的匯聚層環形傳輸系統。

圖5 DDF1測出的BSC方向TIE曲線

繼續沿著BSC至BTS方向進行逐段測試，在DDF3處測得同步質量信息（TIE）如圖6所示，由于DDF3位于基站機房內，一般不會有BITS，可采用便攜式銣鐘儀表的輸出作為測試參考源。由測試曲線可知，存在周期性的488ns的相位跳動，是典型的TU12指針調整造成的后果，因此可以得出結論：問題發生在E、F、G、H組成的接入層環形傳輸系統，具體原因可能是傳輸設備線路板或時鐘板有問題，也可能是環網定時設置有問題，通過查找設備狀態即可解決問題。

圖6 DDF3測出的BSC方向TIE曲線

方法三：2M傳輸分析儀測同步法

如果條件比較有限，比如沒有BITS、銣鐘、帶抖動的SDH分析儀等設備，怎樣處理同步問題呢？其實僅一塊2M PDH分析儀也能大致的定位故障點，采取的同樣是比較的方法，將2M分析儀時鐘源由平時使用的內鐘改為2M參考源輸入，在測量被測信號的同時，選擇一路正常的業務信號接在儀表的2M參考時鐘端口上，如圖7所示。在沒有大的頻率偏差的情況下，儀表將顯示正負幾個赫茲的偏差跳變，滑碼指標不會積累；但如果有較大的頻率偏差，則滑碼指標將出現正或負的積累，證明被測信號存在同步質量問題。

圖7 2M PDH分析儀測同步示意圖

以上介紹了三種同步故障的判斷方法，它們在不同的機房條件下發揮著各自的作用，對判斷故障都是有幫助的。雖然測試的手段各不相同，但是分析的思路都是一樣的，即：采用信號同步質量對比的方法，取可靠的信號作為參考源，被測信號與其比較，通過TIE或滑碼來判斷被測信號同步質量的優劣；分析的順序是自上而下的，逐點排除。值得一提的是該測試和分析方法對傳送網和業務節點設備同步問題的處理都是有效的。

總之，隨著各運營商通信網絡規模越來越大，組網也變得日益復雜，同步網規劃不合理、設備同步設置不當、各種硬件性能劣化等情況都可能造成同步問題的出現，由于同步問題的出現是潛移默化的，測試也需要較長的時間，因此給故障判斷帶來一定的困難。但只要掌握測試的基本方法，少走彎路，還是能夠解決同步問題的。

參考文獻

[1]YD/T 118-1999.同步網節點從鐘性能測試方法[S].

[2]YD/T 1017-1999.同步數字體系網絡節點接口[S].

[3]韋樂平.光同步數字傳輸網[M].人民郵電出版社，1995.endprint

摘 要：主要闡述了通信網絡中同步問題測試的三種有效方法，并結合測試實例闡述了處理同步問題的分析思路。

關鍵詞：同步問題；時間間隔誤差；相對頻率偏差；參考源

人們在語音通話中可能會遇到到雜音、斷續、掉話，數據傳輸中可能會發現丟包等情況，造成這種現象的原因固然是多種多樣，而同步問題則是其中主要原因之一，而且該類問題在實際故障處理當中很容易被忽視，處理起來也有一定的難度。但是只要掌握相關的測試技巧，運用必要的工具還是能夠對此類問題進行定位和處理的。

分析問題之前先了解一下與同步相關的一些概念，同步是指兩個或多個信號之間的頻率或相位上保持某種嚴格的特定關系。如果兩個信號間頻率不相等可以稱它們之間存在頻偏；如果兩信號間頻率長期來看是相同的，只是相位有時會有差別，如果假定其中一個信號為標準信號的話，那么另一個信號相對于標準信號存在抖動或漂移（抖動和漂移以相位變化頻率區分，界線是10Hz）。在通信網絡中，同步問題應該是由于頻偏、漂移、抖動等直接原因引起的傳輸設備指針調整、基站時鐘失鎖、交換電路的滑幀、數據丟包等現象。同步問題的起因是比較復雜的，這里探討利用相關的測試和分析方法對同步問題產生源進行判斷。

根據目前各運營商典型的移動通信網絡結構，建立一個電路模型，以下的分析都針對它展開。

如圖1所示：這是一條基站電路，兩邊的終端設備分別是BSC和BTS。中間傳輸經過了155M的接入環和2.5G的匯聚環，傳輸系統之間以及傳輸系統與終端設備之間通過DDF采用2M電纜連接。

如果交換申告滑幀或OMCR申告時鐘頻繁失鎖，用2M傳輸分析儀表在線測量，若顯示沒有異常告警，則應該懷疑同步問題，開始著手分析。對于由SDH傳輸系統自身不同步造成的常見業務故障，由于存在告警、指針調整、性能事件等輔助信息，通過傳輸網管應該能夠定位故障點。但對于由業務側引起的同步問題以及某些更為復雜的同步問題單靠網管是不夠的，還要依靠測試手段。在同步問題的分析中涉及到很多指標，頻率準確度一般用？駐f/f（相對頻率偏差）來表示，而TIE（時間間隔誤差）由于能夠估算出相對頻率偏差，因此顯得尤為重要。下面來介紹一下維護中比較行之有效的三種測試方法：

方法一：BITS設備測同步法

該方法簡便易懂，但有較大局限性。將被測信號直接接入BITS（大樓綜合定時系統）測試端口，網管作適當配置后，即可得到以BITS時鐘信號作為基準參考的TIE測試曲線，可通過直接分析該曲線或查看MTIE（最大時間間隔誤差）和TDEV（時間偏差）指標來評判該電路的同步質量，測試示意圖如圖2所示。

但三項指標之間也有所側重：TIE數據（也稱原始相位數據）由于對同步情況進行了實時的記錄，故障發生的時間和波形非常直觀，所以在故障定位中被經常采用。TDEV主要體現網絡噪聲的統計情況，不能反映頻偏故障。MTIE能在一定程度上反映頻偏故障，但直觀性和實時性遠不如TIE。因此，MTIE和TDEV由于缺乏實時性主要用于網絡質量情況的統計。利用TIE分析抖動和漂移是很直觀的，但怎樣得出相對頻率偏差呢？只要測試時間足夠長，TIE曲線可以濾除絕大部分的抖動和漂移成分近似成一條直線，依據下面公式根據TIE是能夠估算出相對頻率偏差的：

？駐？準（t）=？駐f/f·t+E（t）

當t較大時，？駐f/f·t>>E（t），得：？駐？準（t）=？駐f/f·t+E（t）？艿？駐f/f·t

所以得到？駐f/f？艿？駐？準（t）/t，而 ？駐？準（t）/t正好是TIE曲線的斜率，如下圖所示：

從圖3中數據可以得出TIE斜率 ？駐？準（t）/t？艿？駐f/f？艿6.4×10-8

圖3 BITS設備測得的TIE曲線

BITS（GPS+銣鐘）的時鐘精度應該是非常高的，方法也很簡單，但缺點是BITS設備一般都安裝在規模較大的通信機房，即電路模型中A設備所在機房，因此使用起來存在一定的局限性。

方法二：SDH分析儀測同步法

這是使用最廣泛的測試方法，它要求SDH分析儀具備抖動測試模塊，而且測試現場要有同步參考源，圖4是測試方法簡圖：

圖中的被測信號可以是DDF1、DDF2、DDF3點的任意方向。而參考源應該是質量較好的時鐘信號，一般的SDH分析儀會選取2Mbit或2Mhz作為抖動模塊的時鐘參考，所以可選擇：BITS輸出、便攜式時鐘源（比如銣鐘）、SDH站時鐘輸出、經過再定時處理的SDH支路2Mbit輸出。

圖4 SDH分析儀測同步

下面以圖4為例來作一下故障分析：

假設上面的電路存在基站時鐘失鎖現象（BTS出現Phase Lock Lost告警），在排除了常見故障后工作人員開始懷疑同步問題。首先在DDF1參考點測試得到BSC發給BTS方向信號的同步質量信息（TIE）如圖5所示，由于設備位于交換局站，可采用BITS輸出時鐘信號作為測試參考源。而在DDF2處和DDF1處測得的曲線類似，分析曲線可知在交換側存在著20多分鐘為周期的飄動，但飄動的幅度不大，在4000ns左右，這樣短期的相對頻率偏差約為1×10-9，長期的質量會更好一些，因此可以肯定同步問題沒有發生在A、B、C、D組成的匯聚層環形傳輸系統。

圖5 DDF1測出的BSC方向TIE曲線

繼續沿著BSC至BTS方向進行逐段測試，在DDF3處測得同步質量信息（TIE）如圖6所示，由于DDF3位于基站機房內，一般不會有BITS，可采用便攜式銣鐘儀表的輸出作為測試參考源。由測試曲線可知，存在周期性的488ns的相位跳動，是典型的TU12指針調整造成的后果，因此可以得出結論：問題發生在E、F、G、H組成的接入層環形傳輸系統，具體原因可能是傳輸設備線路板或時鐘板有問題，也可能是環網定時設置有問題，通過查找設備狀態即可解決問題。

圖6 DDF3測出的BSC方向TIE曲線

方法三：2M傳輸分析儀測同步法

如果條件比較有限，比如沒有BITS、銣鐘、帶抖動的SDH分析儀等設備，怎樣處理同步問題呢？其實僅一塊2M PDH分析儀也能大致的定位故障點，采取的同樣是比較的方法，將2M分析儀時鐘源由平時使用的內鐘改為2M參考源輸入，在測量被測信號的同時，選擇一路正常的業務信號接在儀表的2M參考時鐘端口上，如圖7所示。在沒有大的頻率偏差的情況下，儀表將顯示正負幾個赫茲的偏差跳變，滑碼指標不會積累；但如果有較大的頻率偏差，則滑碼指標將出現正或負的積累，證明被測信號存在同步質量問題。

圖7 2M PDH分析儀測同步示意圖

以上介紹了三種同步故障的判斷方法，它們在不同的機房條件下發揮著各自的作用，對判斷故障都是有幫助的。雖然測試的手段各不相同，但是分析的思路都是一樣的，即：采用信號同步質量對比的方法，取可靠的信號作為參考源，被測信號與其比較，通過TIE或滑碼來判斷被測信號同步質量的優劣；分析的順序是自上而下的，逐點排除。值得一提的是該測試和分析方法對傳送網和業務節點設備同步問題的處理都是有效的。

總之，隨著各運營商通信網絡規模越來越大，組網也變得日益復雜，同步網規劃不合理、設備同步設置不當、各種硬件性能劣化等情況都可能造成同步問題的出現，由于同步問題的出現是潛移默化的，測試也需要較長的時間，因此給故障判斷帶來一定的困難。但只要掌握測試的基本方法，少走彎路，還是能夠解決同步問題的。

參考文獻

[1]YD/T 118-1999.同步網節點從鐘性能測試方法[S].

[2]YD/T 1017-1999.同步數字體系網絡節點接口[S].

[3]韋樂平.光同步數字傳輸網[M].人民郵電出版社，1995.endprint