定義的地層級別

美國標準協(xié)會(ANSI)于1987年首次發(fā)布了名為“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)同步接口標準”(ANSI/T1.101-1987)的標準.本文檔定義了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)同步的層次級別和最低性能要求.地層水平的要求見表A,表A提供了地層時鐘系統(tǒng)漂移和滑動速率的比較和總結(jié).

地層1被定義為完全自主的定時源,除了可能的年度校準之外,它沒有其他輸入.地層1定時的通常來源是原子標準(銫束或氫脈澤)或參考振蕩器(OCXO).最小可調(diào)范圍和最大漂移被定義為1x10或更小的分數(shù)頻率偏移f/f.在這個最低精度下,經(jīng)過適當校準的信號源將提供比特流定時,相對于絕對或完美的標準,每4至5個月不會滑動一次以上.原子標準,如銫時鐘,有更好的性能.

第1層時鐘是ANSI/T1.101中定義的主要參考源(PRS)的一個示例.或者,PRS源可以是采用來自協(xié)調(diào)世界時(UTC)頻率和時間服務(wù)的直接控制的時鐘系統(tǒng),例如全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航系統(tǒng).GPS系統(tǒng)可用于提供地層1質(zhì)量的高精度,低成本定時.

地層2時鐘系統(tǒng)在正常運行條件下跟蹤輸入,并在受損運行條件下保持輸入?yún)⒖碱l率的最后最佳估計值.地層2時鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整(跟蹤)范圍為1.6x10.沒有輸入?yún)⒖嫉牡貙?的漂移在一年內(nèi)小于1.6x10.系統(tǒng)的短期漂移在24小時內(nèi)小于1×10.如果將該規(guī)范解釋為每24小時漂移1x10,當?shù)貙?時鐘系統(tǒng)處于保持模式時,這相當于7天內(nèi)大約1次的幀滑移率.每天漂移小于2.5x10的地層2時鐘將導(dǎo)致第一幀滑移時間超過2個月.地層2時鐘的典型例子是銣標準和雙烘箱OCXO.

層3被定義為時鐘系統(tǒng),它像層2一樣跟蹤輸入,但是范圍更廣.地層3時鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整(跟蹤)范圍為4.6x10.系統(tǒng)的短期漂移在24小時內(nèi)小于3.7x10.當系統(tǒng)保持不變時,這相當于24小時內(nèi)大約255幀滑動.一些第3層時鐘設(shè)備不足以對SONET網(wǎng)元計時.

Bellecore文件《[參考文獻3,7和8》中定義的3E層是SONET設(shè)備要求的新標準.地層3E跟蹤來自地層3或更好的源的1.544MHz的7.1Hz內(nèi)的輸入信號.沒有輸入?yún)⒖嫉钠圃?4小時內(nèi)小于1x10.這不到24小時內(nèi)的四次框架滑移,相比之下,地層3的滑移量為255次.

地層4被定義為時鐘系統(tǒng),它跟蹤地層2或3中的輸入,除了調(diào)節(jié)和漂移范圍是3.2x10.此外,地層4時鐘沒有保持能力,并且在沒有參考的情況下,在調(diào)整范圍限制內(nèi)自由運行.幀滑移之間的時間可以少至4秒.

4E層是一種新的客戶場所時鐘標準,允許非自由運行的保持特性.這一新級別旨在供客戶提供的設(shè)備用于擴展其網(wǎng)絡(luò),但尚未標準化.

階層

層1時鐘可以控制層2,3E,3,4E或4時鐘.地層2時鐘可以驅(qū)動地層2,3E,3,4E或4時鐘.3E層時鐘可以驅(qū)動3E層,3層,4E層或4層時鐘.地層3時鐘可以驅(qū)動地層3,4E或4時鐘.不建議將4E層或4層時鐘作為任何其他時鐘系統(tǒng)的時鐘源.

由于較高層時鐘系統(tǒng)的捕獲和調(diào)整范圍較窄(2高于3,依此類推),因此不建議從3E層或3層時鐘驅(qū)動2層時鐘.事實上,在某些傳輸受損的情況下,它不會工作.此外,在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中必須格外小心,在這些應(yīng)用中,不止一個第1層源被用來確保這些源是準確的,并且可以追溯到其他標準.另一個常用于檢查地層1時鐘源精度的標準是GPS系統(tǒng).GPS接收器也可以直接用作地層1質(zhì)量的來源.

第1層時鐘管理,操作和維護可能是一項成本高昂的工作.原子源可能沒有很長的免維護運行時間間隔,并且可能會出現(xiàn)故障,而不會顯示源已關(guān)閉.此外,如果顯示第1層定時源不準確,網(wǎng)絡(luò)必須能夠接受另一個網(wǎng)絡(luò)的定時,直到問題得到糾正.因此,GPS很有吸引力,以確保精度和最小化成本.

表A:層時鐘要求和層次結(jié)構(gòu)

*為了根據(jù)漂移計算滑移率,假設(shè)頻率偏移等于24小時內(nèi)的上述漂移,這將累積位滑移,直到累積了193位.各種原子和晶體振蕩器的漂移率是眾所周知的,并且通常不是線性的或者不一定會持續(xù)增加.

網(wǎng)絡(luò)故障,會發(fā)生什么？

如果由于時鐘系統(tǒng)處于保持狀態(tài)而出現(xiàn)幀滑移,會有什么懲罰？連接的設(shè)備是否停止工作？通常不會.語音設(shè)備傾向于快速重新獲取幀同步,導(dǎo)致彈出或點擊,這通常不是問題.根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率以及是否使用前向糾錯,數(shù)據(jù)電路會丟失一些比特.

一些提供添加和刪除服務(wù)的多路復(fù)用設(shè)備中斷所有輸出干線,同時獲取新的同步源.如果由于電路噪聲,這種中斷可能會使網(wǎng)絡(luò)暫時無用,因為滑動會導(dǎo)致進一步的下游滑動(誤差或滑動倍增).

時鐘系統(tǒng)在電路損壞期間提供穩(wěn)定的頻率源.在時鐘保持漂移導(dǎo)致滑動之前,連接的設(shè)備不會受到影響.一個穩(wěn)定的時鐘將把一天兩三次遇到問題的網(wǎng)絡(luò)改變成一個在主干中斷時保持定時的網(wǎng)絡(luò).只要修復(fù)時間與第一次幀滑移的時間相當(見表A),網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)正常運行,直到大修結(jié)束.

因為偶爾的失誤總是會發(fā)生,所以最好的辦法就是盡量減少失誤的發(fā)生率.通過仔細的時鐘系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程,可以以合理的成本實現(xiàn)近乎完美的計時,并且具有出色的可靠性和可維護性.