背景
自2009年，中國移動通信集團公司率先在現網中部署PTN設備以來，經過兩年的推廣及實際網絡的應有，PTN產業已經迅速發展起來。國內的各大通信設備制造商推出了一系列PTN產品及設備解決方案，有效地推動了PTN設備市場的發展進程。目前國內提供PTN設備的通信設備制造商主要有華為技術、中興通訊、烽火科技、阿爾卡特朗訊、武漢日電等公司。
深圳市夏光通信測量技術有限公司，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，不但可以有效提供PTN網絡同步性能的現場施工、驗收和維護測試解決方案，還根據PTN設備制造商的實際情況，有針對性地研制開發了一些功能，滿足在工廠環境下的PTN設備同步性能的測試。
同步測試包括時鐘測試和時間測試，還可通過網管系統與儀表配合完成PTN設備相關的同步性能驗證工作。
以下，我們針對XG7010的功能特點在工廠環境下的PTN設備同步性能的測試進行逐一說明，并提出PTN設備同步測試在研發、生產、廠驗、工程維護等不同環節情況下測試關注的要點。
時鐘同步功能測試驗證
時鐘同步功能驗證主要進行PTN設備2Mb/s時鐘輸出的精度和漂移特性等。XG7010既可以作為時鐘源輸出時鐘信號到PTN設備中，還可以從PTN設備2Mb/s時鐘輸出口進行測試，而且還可以測試PTN設備FE接口的頻率精度，驗證PTN設備的時鐘同步性能。
PTN設備2Mb/s時鐘信號測試
在工廠環境下，XG7010可以不外接GPS天線進行銣原子鐘馴服，直接用XG7010內置的銣原子鐘的信號作為時鐘參考源輸入PTN設備，從PTN設備的時鐘輸出接口測試時鐘信號的精度及漂移特性，測試的結果是一個相對值。單套PTN設備測試連接如圖1所示。
圖1 單PTN設備2Mb/s時鐘測試
按照圖1的連接方式，可以驗證PTN設備在外接時鐘源情況下，PTN設備的時鐘鎖定情況、工作方式，XG7010選擇時鐘測試或時鐘漂移測試功能，可測試PTN設備2Mb/s時鐘信號輸出的偏差值，或者進行長期的時鐘漂移性能的測試，檢測時鐘信號的質量。
還可以無需用XG7010對PTN設備輸入時鐘信號，PTN設備選擇內部時鐘方式，測試PTN設備時鐘輸出的頻偏。
此外，還可以搭建一個點對點PTN設備的連接方式，進行時鐘同步的測試，測試連接如圖2所示。可測試時鐘信號從本端PTN設備輸入經過光纖傳輸后，在遠端的PTN設備輸出，檢查時鐘信號頻偏的變化。
圖2 點對點PTN設備2Mb/s時鐘測試
時鐘漂移可以測試時鐘的短期穩定性，計算ADEV，也可以進行長期監測，將測試結果上傳計算機，通過專用軟件計算出MTIE以及TDEV，對時鐘同步的長期穩定性做出評估，并可按照G.811、G.812、G.813等模版進行比對。
PTN設備FE接口頻率測試
XG7010不但可以測試2Mb/s時鐘信號，還可以直接從PTN設備以太網接口測試時鐘頻率。測試連接如圖3所示。
圖3 以太網時鐘頻率測試
XG7010可測試PTN設備FE以太網接口時鐘頻率及偏差，可檢測同步以太網技術下時鐘傳輸的性能。測試接口可以是光接口或者電接口。
時間同步測試驗證
業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。此外，還可利用XG7010 IEEE1588時間分析儀的BITS仿真功能，為PTN設備提供高精度帶內或帶外的時間源，對PTN設備時間同步性能進行評估。
PTN設備時間同步性能的測試
XG7010可以作為時間源，通過時間帶內接口向PTN設備注入時間信息，同時通過PTN帶外或帶內接口測試時間信息經過PTN設備后的相對偏差。測試連接如圖4a、圖4b所示。
圖4a 帶內時間信息測試
圖4b 帶外時間信息測試
在帶外時間信息測試模式下，如圖4a，XG7010可對TOD報文進行解析，直接顯示在儀表LCD屏幕上，用戶可以直接查看。
XG7010可設置為PTP（Master）工作模式，通過時間帶外接口向PTN設備注入時間信息，同時通過PTN帶內接口測試時間信息經過PTN設備后的相對偏差。測試連接如圖5所示。
圖5 PTP（Master）工作模式帶內時間信息測試
上述XG7010的測試模式，對PTN設備的測試帶來了十分的便利，僅僅只通過一套儀表即可完成不同時間信息源的注入，實現時間帶內或帶外接口的測試，大大簡化了時間同步測試的系統搭建。
此外，在工廠環境下，上述測試模式可以十分方便地擴展到PTN網絡系統中，實現從一套PTN設備注入時間信息，從其他的PTN設備的帶內或帶外接口測試時間信息經過PTN網絡后的相對偏差。測試連接如圖6所示。
另外，XG7010可外接GPS天線，經過搜星、時鐘馴服后，可進行更為精準的時鐘、時間偏差的測試，這樣可以有效測試PTN系統時間信息、時鐘信號傳輸質量。
PTN設備非對稱補償測試
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。
圖6 PTN網絡時間信息測試
PTN設備進行非對稱補償，可通過網管系統實現，依據XG7010測試的時間偏差得出的非對稱補償建議值，將該值通過PTN網管系統輸入PTN設備，主要驗證補償值是否正確，補償是否有效。另外，可以搭建一個實驗系統，人為制造光鏈路的不對稱性，從理論上驗證儀表測算出的非對稱補償值是否正確。測試連接可參考圖6相關信息。
與PTN同步相關的其他測試
通過PTN設備的網管系統、網絡分析儀與XG7010的配合，測試連接可參考圖6方式，可以做如下驗證：
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網管系統查看其他PTN設備的時鐘跟蹤狀態，在時鐘、時間切換過程中業務是否受到影響。
時鐘、時間同步源的切換測試，主要觀察在切換時候對業務的影響。
時鐘保持特性，測試當設備的時鐘工作在保持狀態時候，其頻率準確度和穩定性及對業務的影響。
進行PTN系統保護切換的同步測試，驗證PTN系統保護切換對時間信息、時鐘信號的影響。
業務壓力測試，在PTN系統中接入網絡分析儀，調整以太網業務的背景流量，突然增加2個站點之間數據流量，將XG7010接在PTN設備的時間、時鐘接口上觀察時間測量值的變化，檢測業務變化對同步系統的影響。
不同環節下對PTN同步測試的要求
作為PTN設備的制造廠商，PTN設備在研發、生產、廠驗、工程維護等環節中的同步測試有著不同的要求，每個環節下關注點不盡相同，以下分別進行說明：
研發環節
驗證PTN設備支持的各種時鐘方式，時鐘源選擇，時鐘的保持特性，時鐘頻率精度以及時鐘接口輸出長期漂移特性。
同步以太網的時鐘功能和性能測試。
時間輸入/輸出接口功能驗證，TOD協議測試。
PTP基本時鐘模型（普通時鐘、邊界時鐘、透明時鐘或混合模型時鐘）測試，端口時鐘狀態測試，PTP優先級功能測試。
時延補償設置功能測試。
PTP報文發送間隔設置功能測試，PTP協議封裝是否滿足中國移動規范要求。
時間信息經過網絡后的時間傳遞精度，驗證時間路徑倒換時的時間精度。
不同業務環境下對時間、時鐘傳輸的影響。
PDV仿真測試、PTP協議仿真測試（需要專用的PDV仿真儀、網絡協議分析儀實現）。
生產環節
驗證PTN設備各種時間、時鐘輸入/輸出接口是否工作正常，偏差值是否在正常范圍內。
驗證TOD報文是否正確。
抽測PTN設備時鐘接口的漂移特性。
廠驗環節
時間信息經過網絡后的時間傳遞精度，驗證時間路徑倒換時的時間精度。
時鐘信號經過網絡后時鐘信號傳輸精度，驗證鏈路倒換時，時鐘信號精度。
驗證PTN系統鏈路保護切換對時間信息、時鐘信號的影響。
時鐘、時間源的切換，對時間信息、時鐘信號的影響。
鏈路非對稱時延補償功能的驗證。
工程維護環節
在工程維護環節，一般情況下PTN設備從PTP時間同步服務器上獲取時間信息、時鐘信號，或者從BITS系統中獲取時鐘，在這種情況下，XG7010需要外接GPS天線，獲取精準的時間、時鐘基準，完成PTN設備、PTN網絡的時間和時鐘的測量評估。
PTN同步系統測試分為：安裝—調試—驗收—割接—維護等階段，在不同階段的測試的側重點不一樣，分述如下：
安裝：重點是光纜對稱性問題：同一纜取成對光纖、跳纖尾纖等長。
調試：重點非對稱補償、保護路徑的非對稱補償，時間偏差、時鐘頻率偏差測試。
驗收：時間偏差、時鐘頻率偏差測試驗證，長期時間、時鐘偏差、時鐘漂移測試，保護倒換對時間同步的影響、時間服務器的保持能力等。
割接：關鍵點的監測，如最遠端的基站的時頻監測等。
維護：日常定期抽測，關鍵點的長期測試，排查故障等。
上述各環節的測試可參考第2、3、4小節相關內容，根據工廠的實際情況予以規劃，確定好每個環節的測試項目、測試方法、測試標準，確保各個環節下對PTN同步測試能夠正確、有效地實施。
小結
時間、時鐘傳輸質量將直接影響業務能否正常傳遞，對PTN設備而言是一項極其重要的同步評估指標，各個PTN設備制造廠商對此應高度關注，在不同環節從不同的角度進行同步性能的測試驗證，確保PTN設備、PTN網絡能夠可靠穩定地運行。
