GB/T 15838-2008 数字网中交换设备时钟性能测试方法

　　ICS 33 . 040 . 30 M 15

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 15838—2008代替 GB/T 15838—1995

　　数字网中交换设备时钟性能

　　测试方法

　　Testmethodsfortheperformances

　　ofswitching equipmentclocksin digitalnetwork

　　2008-10-07 发布 2009-04-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 15838—2008

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 缩略语 1

　　4 频率准确度 1

　　5 牵引入/牵引出范围 2

　　6 漂移产生 4

　　7 抖动产生 5

　　8 抖动/漂移输入容限 6

　　9 抖动/漂移传递特性 8

　　10 保持性能 10

　　11 相位瞬变/相位不连续性 12

　　12 监测 、告警和控制功能检测 13

　　附录 A(规范性附录) 使用仪表的主要性能要求 16

　　附录 B(资料性附录) 测试参数定义 18

　　Ⅰ

　　GB/T 15838—2008

　　前 言

　　本标准参照 ITU-T G. 810《同步网的定义和术语》、G. 812《适用于同步网节点从钟的定时要求》和G. 823《以 2 048 kbit/s 系列等级为基础的 数 字 网 内 抖 动 和 漂 动 的 控 制》，对 GB/T 15838—1995 进 行修订 。

　　本标准代替 GB/T 15838—1995《数字同步网中交换设备时钟性能的测试方法》。

　　本标准对 GB/T 15838—1995 的主要修订内容如下：

　　a) 标准名称修改为 “数字网中交换设备时钟性能的测试方法 ”;

　　b) 参照 ITU-T建议 G. 812 和 G. 823 ,以及 YD/T 1011—1999 ,对所有测试项目提出了一套完整的新的测试方法，并作为基准测试方法;

　　c) 原标准中的测试方法作为替代测试方法保留;

　　d) 原标准中第 1 章 “主要内容与适用范围 ”修改为第 1 章 “范围 ”;

　　e) 原标准中第 2 章 “引用标准 ”修改为第 2 章 “规范性引用文件 ”;

　　f) 增加了第 3 章 “缩略语 ”;

　　g) 根据 YDN 065—1997 ,增加了第 4 章 “频率准确度 ”;

　　h) 原标准中附录 A“本标准中各测试配置使用仪表的主要性能要求(补充件)”修改为附录 A(规范性附录)“使用仪表的主要性能 要 求 ”，并 根 据 所 提 出的 新 的 测 试 方 法，对 附 录 A 作 了 相 应补充;

　　i) 根据 ITU-T建议 G. 810 ,增加了附录 B(资料性附录)“测试参数定义 ”。

　　本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本标准由中国通信标准化协会负责归 口 。

　　本标准主要起草单位：信息产业部电信研究院 。

　　本标准主要起草人：汪建华 、徐一军 、胡昌军 。

　　本标准于 1995 年首次发布，本次为第一次修订 。

　　Ⅲ

　　GB/T 15838—2008

　　数字网中交换设备时钟性能

　　测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了数字程控交换设备时钟的频率准确度 、牵引范围 、抖动/漂移产生 、抖动/漂移输入容限 、抖动/漂移传递特性 、保持特性 、相位瞬变/相位不连续性等性能的测试方法，以及监测 、告警和控制功能的检测方法 。

　　本标准适用于数字程控交换设备时钟 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 7611—2001 数字网系列比特率电接口特性

　　3 缩略语

　　下列缩略语适用于本标准 。

　　MTIE Maximum Time Interval Error 最大时间间隔误差

　　STM-N Synchronous Transport Module , Level N N 阶同步传送模块

　　TDEV Time Deviation 时间偏差

　　UI Unit Interval 单位时间间隔

　　4 频率准确度

　　4 . 1 指标要求

　　对于二级转接交换设备时钟，其频率准确度应优于 ±4 . 0E-7 。

　　对于三级本地交换设备时钟，其频率准确度应优于 ±4 . 6E-6 。

　　4 . 2 测试原理图

　　频率准确度测试原理图如图 1 所示 。

　　图 1 频率准确度测试原理图

　　4 . 3 测试方法及结果

　　1) 按图 2 连接，在被测交换设备重新上电且时钟处于自由运行状态后，开始测量 。

　　1

　　GB/T 15838—2008

　　图 2 频率准确度测试

　　2) 设置通用计数器以 0 . 01 Hz(即 100 s/抽样值)的抽样率测量频率 。

　　3) 连续测量 10 000 s,计算频率偏差的平均值 。

　　4) 测试结果应满足 4 . 1 规定的要求 。

　　5 牵引入/牵引出范围

　　5 . 1 指标要求

　　对于二级转接交换设备时钟，其最小牵引入/牵引出范围为：±4 . 0E-7 。

　　对于三级本地交换设备时钟，其最小牵引入/牵引出范围为：±4 . 6E-6 。

　　5 . 2 测试原理图

　　牵引入/牵引出范围测试原理图如图 3 所示 。

　　图 3 牵引入和牵引出范围测试原理图

　　5 . 3 测试方法及结果

　　5 . 3 . 1 基准测试方法

　　1) 按图 4 连接，在被测交换设备处于锁定状态至少 2 h 之后，开始测量，步骤 2) ~ 6) 测量牵引出范围，步骤 7) ~ 11)测量牵引入范围 。

　　图 4 牵引入和牵引出范围测试

　　2

　　GB/T 15838—2008

　　2) 设置通用计数器以 1 Hz(即 1 s/抽样值)的抽样率测量输出信号的频率 。

　　3) 将频率综合仪的频偏根据被测时钟类型的不同，可以 1 . 0E-9 或 1 . 0E-8 或 1 . 0E-7 的步长，每隔 15 min调一次 。

　　4) 每改变一次频率综合仪的频偏，至少连续测量 1 000 s,从通用计数器上可读出输出信号频偏已经跟踪上输入信号频偏 。

　　5) 当正向调至被测交换设备不再跟踪输入频偏并进入保持工作状态时，记录进入保持工作状态之前从通用计数器上读出的输出信号频偏即为所要求的正向牵引出范围 。

　　6) 重复步骤 1) ~ 5)的方法，可以得到反向牵引出范围 。

　　7) 在正向使时钟牵出并进入保持工作状态或人工使时钟进入保持工作状态至少 2 h 之后，开始测试 。

　　8) 设置通用计数器以 1 Hz(即 1 s/抽样值)的抽样率测量输出信号的频率 。连续测量 1 000 s 。

　　9) 一步反向设置频率综合仪输出信号的频偏为正向所牵出的频偏 。

　　10) 观察被测交换设备的工作状态和测试数据，在 1 000 s 内被测设备应跟踪输入信号并进入锁定状态，此时得到反向牵引入范围，否则减小频率综合仪输出信号的频偏，重复 8) ~ 10) 。

　　11) 重复步骤 7) ~ 10)的方法，可以得到正向牵引入范围 。

　　12) 测试结果应满足 5 . 1 规定的要求 。

　　5 . 3 . 2 替代测试方法

　　1) 按照图 5 所示的测试配置组成测试电路 。

　　图 5 牵引入范围测试配置图

　　2) 同步：首先使被测交换设备时钟接受基准时钟源同步 。

　　3) 牵引：通过改变频率综合仪的输出频率使输入到被测交换设备时钟的频率变化 。

　　在相对输入频率标称值 2 048 kHz 的正频偏方向改变频率 。对于二级转接交换设备时钟，频率变化量为 0 . 819 2 Hz;对于三级本地交换设备时钟，频率变化量为 9 . 420 8 Hz 。 被测交换设备时钟仍应处于同步状态 。用计数器监测至少 2 h 。

　　按照上述过程，在相对输入频率标称值 2 048 kHz 的负频偏方向改变频率 。

　　测得牵引入范围是否符合指标要求 。

　　将测量过程记入表 1 。

　　表 1 牵引入范围测试记录表

　　正偏差

　　负偏差

　　时间

　　Δf/Hz

　　输出频率

　　时间

　　Δf/Hz

　　输出频率

　　3

　　6 漂移产生

　　6 . 1 指标要求

　　在跟踪理想输入频率基准的情况下，对任何大于 100 s 的周期内，转接交换设备时钟 、本地交换设备时钟输出端的最大时间间隔误差( MTIE) 应不超过 1 μs;对于时间偏差(TDEV) 限值有待进一步研究 。MTIE 和 TDEV 限值如表 2 和表 3 所示 。

　　表 2 转接交换和本地交换设备时钟漂移产生(MTIE)

　　MTIE 限值/ns

　　观察时间 τ/s

　　FFS

　　0 . 05<τ≤100

　　1 000

　　τ>100

　　FFS(For further study) ：需进一步研究 。

　　表 3 转接交换和本地交换设备时钟漂移产生(TDEV)

　　TDEV 限值/ns

　　观察时间 τ/s

　　FFS

　　0 . 1<τ<10 000

　　FFS(For further study) ：需进一步研究 。

　　6 . 2 测试原理图

　　漂移产生测试原理图如图 6 所示 。

　　图 6 漂移产生测试原理图

　　6 . 3 测试方法及结果

　　6 . 3 . 1 基准测试方法

　　1) 按图 7 连接，在被测设备处于锁定状态 24 h 之后，开始测量 。

　　图 7 漂移产生测试

　　2) 设置漂移分析仪以 30 Hz(即 0 . 033 s/抽样值)的抽样率测量相位 。

　　3) 连续测量 400 s 。

　　4) 得到 0 . 033 s ~ 400 s MTIE 曲线和 0 . 033 s ~ 133 s TDEV 曲线，取 0 . 1 s ~ 100 s MTIE 曲线

　　4

　　GB/T 15838—2008

　　和 0 . 1 s ~ 30 s TDEV 曲线 。

　　5) 设置漂移分析仪以 0 . 1 Hz(即 10 s/抽样值)的抽样率且通过一个等效 10 Hz单极点低通滤波器测量相位 。

　　6) 连续测量 120 000 s 。

　　7) 得到 10 s ~ 120 000 s MTIE 曲线和 10 s ~ 40 000 s TDEV 曲线，取 200 s ~ 30 000 s MTIE 曲线和 60 s ~ 10 000 s TDEV 曲线 。

　　8) 由 4) 、7)可得到 0 . 1 s ~ 30 000 s 的 MTIE 及 0 . 1 s ~ 10 000 s 的 TDEV 曲线 。

　　9) 测试结果应满足 6 . 1 规定的要求 。

　　6 . 3 . 2 替代测试方法

　　此方法应在被测交换设备的监测点进行 MTIE 测量 。

　　1) 按照图 8 所示测试配置组成测试电路 。

　　2) 选用调制域分析仪的时间域测量功能进行测量 。

　　3) 使被测交换设备时钟接受基准时钟源同步 。

　　4) 在选择的测量周期内，用调制域分析仪测量在观察时间内的最大时间间隔误差 。

　　图 8 漂移产生测试配置图

　　7 抖动产生

　　7 . 1 指标要求

　　在锁定理想输入参考信号的情况下，当通过一个折角频率分别为 20 Hz 和 100 kHz 的单极点带通滤波器进行测量时，以 60 s 为测量间隔，在 2 048 kHz 和 2 048 kbit/s 同步输出接口产生的固有抖动峰峰值应不超过 0 . 05 UI 。

　　7 . 2 测试原理图

　　抖动产生测试原理图如图 9 所示 。

　　图 9 抖动产生测试原理图

　　7 . 3 测试方法及结果

　　1) 按图 10 连接，在被测设备处于锁定状态 2 h 之后，开始测量 。

　　5

　　GB/T 15838—2008

　　图 10 抖动产生测试

　　2) 设置抖动测试仪测量带宽为 20 kHz ~ 100 kHz,测量时长为 60 s,对交换设备的 2 048 kbit/s输出信号进行测量 。

　　3) 记录下峰-峰抖动值 。

　　4) 重复步骤 2) 、3) ,选择不同的输出接口至少测试 3 次 。

　　5) 取 3 次测试中最大值 。

　　8 抖动/漂移输入容限

　　8 . 1 指标要求

　　在 2 048 kbit/s 接口的输入 口，输入数字信号 抖 动 和 漂 移 的 最 低 容 限 值 应 符 合 表 4 和 图 11 中 的规定 。

　　当输入数字信号中加入该抖动/漂移最低容限限值时，数字交换设备时钟不应引起：

　　— 任何告警;

　　— 参考倒换;

　　— 进入到保持工作状态 。

　　表 4 转接交换和本地交换设备时钟抖动/漂移最低输入容限

　　限值 参数

　　比特率

　　输入数字信号抖动和漂移幅度峰-峰值/UI

　　调制数字信号使之产生抖动和漂移的正弦信号频率值

　　(数字信号抖动和漂移频率)

　　测试用

　　伪随机序列

　　2 048 kbit/s

　　A0

　　A1

　　A2

　　f0 /Hz

　　f1 /Hz

　　f2 /kHz

　　f3 /kHz

　　f4 /kHz

　　2 15 - 1

　　36 . 9 (18 μs)

　　1 . 5

　　0 . 2

　　1 . 2 × 10 - 5

　　20

　　2 . 4

　　18

　　100

　　图 1 1 最大允许输入抖动和漂移的最低容限

　　6

　　GB/T 15838—2008

　　8 . 2 测试原理图

　　输入抖动/漂移容限测试原理图如图 12 所示 。

　　图 12 输入抖动/漂移容限测试原理图

　　8 . 3 测试方法及结果

　　8 . 3 . 1 基准测试方法

　　1) 按图 13 连接，在被测交换设备处于锁定状态 2 h 之后，开始测量 。

　　图 13 输入抖动/漂移容限测试

　　2) 按标准要求设置抖动/漂移发生器产生的正弦抖动/漂移的频率及幅度 。

　　3) 观察被测交换设备工作状态，在 10 min 内，被测交换设备输入口应不产生任何告警或状态变化并处于正常跟踪状态 。

　　4) 在表 4 中给出的频率范围内，重复步骤 2) 、3),逐点对 所 要 求 的 频 率 点 进 行 观 察 。 至 少 选 择

　　12 μHz(36 . 9 UI) 、20 Hz(1 . 5 UI) 、2 . 4 kHz(1 . 5 UI) 、18 kHz(0 . 20 UI) 、100 kHz(0 . 20 UI) 5 个频率点进行观察 。

　　5) 测试结果应满足 8 . 1 规定的要求 。

　　8 . 3 . 2 替代测试方法

　　1) 按照图 14 所示的测试配置组成测试电路 。

　　2) 使被测交换设备时钟接受基准时钟源同步 。在多通道示波器上显示的输入 2 048 kHz 与输出2 048 kHz 波形之间的相对位置不再变化时，表示时钟已同步于基准时钟源 。

　　3) 使数字信号发生器发送一个伪随机序列(2 15 -1) ,并将此序列送入一个 64 kbit/s 通路 。

　　4) 在交换设备中建立一条半永久连接通路 。

　　5) 在选定通路的输出端测量比特误码，检验已建立的连接是否有误码出现 。 开始测量时，观测15 min,误码秒应该为 0 。

　　6) 以正弦信号做抖动/漂移调制信号，按照表 4 所列数值调整输入抖动/漂移的频率和幅度，用数字信号接收器观测误码是否出现 。

　　7

　　GB/T 15838—2008

　　图 14 输入抖动/漂移容限测试配置图

　　9 抖动/漂移传递特性

　　9 . 1 指标要求

　　传递特性规定了交换设备输出端的抖动/漂移与输入端的抖动/漂移之间的关系，其模板如图 15 所示 。它类似一个低通滤波器的限值范围，其最大增益为 0 . 2 dB,在 0 . 1 Hz处有一转折点，斜率为 6 dB/oct。

　　对其模板的高频(抖动)部分不作规定，但是，在 100 Hz 以上，应当提供足够的衰减 。

　　图 15 抖动/漂移传递特性模板

　　9 . 2 测试原理图

　　抖动/漂移传递特性测试原理图如图 16 所示 。

　　8

　　GB/T 15838—2008

　　图 16 抖动/漂移传递特性测试原理图

　　9 . 3 测试方法及结果

　　9 . 3 . 1 基准测试方法

　　1) 按图 17 连接，在被测交换设备处于锁定状态 2 h 之后，开始测量 。

　　图 17 抖动/漂移传递特性测试

　　2) 按标准要求设置抖动/漂移发生器产生的正弦抖动/漂移的频率及幅度 。

　　3) 观察被测交换设备工作状态，在 10 min 内，被测交换设备输入口应不产生任何告警或状态变化并处于正常跟踪状态 。

　　4) 在表 4 中给出的频率范围内，重复步骤 2) 、3),逐点对 所 要 求 的 频 率 点 进 行 观 察 。 至 少 选 择

　　12 μHz(36 . 9 UI) 、10 mHz( 8 . 6 UI) 、100 mHz ( 5 . 0 UI) 、200 mHz ( 4 . 2 UI) 、400 mHz (3 . 6 UI) 、1 Hz(2 . 9 UI) 、2 Hz(2 . 5 UI) 、20 Hz(1 . 5 UI) 、100 Hz(1 . 5 UI) 9 个 频 率 点 进 行观察 。

　　5) 测试结果应满足 8 . 1 规定的要求 。

　　9 . 3 . 2 替代测试方法

　　1) 按照图 14 所示的测试配置组成测试电路 。

　　2) 选定 测 试 用 伪 随 机 序 列 ( 2 15 - 1) , 并 使 测 试 序 列 数 字 信 号 工 作 于 待 测 输 入 口 标 称 速 率2 048 kbit/s,抖动调制器对其相位调制量为零 。

　　3) 使被测交换设备接受基准时钟源同步 。 在 多 通 道 示 波 器 上 显 示 的 输 入 2 048 kbit/s 与 输 出2 048 kbit/s 波形之间的相对位置不再变化时，表示时钟已同步于基准时钟源 。

　　4) 以正弦信号做抖动调制信号，使测试数字信号产生相位抖动 。

　　在输入抖动大于(等于)1 Hz 时，可以直接使用抖动发生器和抖动测试仪进行测量 。

　　在输入抖动和漂移小于 1 Hz 时，由频率综合仪产生的小于 1 Hz 的正弦信号送往抖动发生器的外调制 Q ,调整频率综合仪的电平，使加到 2 048 kbit/s 信号的抖动和漂移达到表 1 所列数值 。在多通道示波器上读取输入 2 048 kbit/s 波形与输出 2 048 kbit/s 波形相对于基准信号的最大摆动幅度(UI) 。将测量值和计算结果记入表 5 中 。

　　9

　　GB/T 15838—2008

　　表 5 转接交换和本地交换设备时钟抖动/漂移传递特性测试结果

　　输入抖动/漂移频率/Hz

　　输入抖动/漂移幅度

　　最大输出抖动/漂移幅度

　　增益/dB

　　UI

　　ns

　　UI

　　ns

　　0 . 01

　　8 . 6

　　4 197

　　0 . 1

　　5

　　2 440

　　0 . 2

　　4 . 2

　　2 050

　　0 . 4

　　3 . 6

　　1 757

　　1

　　2 . 9

　　1 415

　　2

　　2 . 5

　　1 220

　　10 保持性能

　　10 . 1 指标要求

　　在保持工作状态，时钟的输出在任何 S秒周期内的 MTIE不应超过下列限值：对于 S≥100

　　MTIE(S)=[aS+(1/2)bS2 +c]ns

　　参数 a、b、c 的取值如表 6 所示 。

　　表 6 参数 a、b、c取值表

　　时钟等级参数

　　二级转接交换设备时钟

　　三级本地交换设备时钟

　　a

　　0 . 50a

　　10 . 00d

　　b

　　1 . 16E-5 b

　　5 . 80E-6c

　　2 . 30E-4e

　　c

　　1 000