定義的地層級別

美國標準協會(ANSI)于1987年首次發布了名為“數字網絡同步接口標準”(ANSI/T1.101-1987)的標準.本文檔定義了數字網絡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漂移和滑動速率的比較和總結.

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).最小可調范圍和最大漂移被定義為1x10或更小的分數頻率偏移f/f.在這個最低精度下,經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調世界時(UTC)頻率和時間服務的直接控制的時鐘系統,例如全球定位系統(GPS)導航系統.GPS系統可用于提供地層1質量的高精度,低成本定時.

地層2時鐘系統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參考頻率的最后最佳估計值.地層2時鐘系統要求最小調整(跟蹤)范圍為1.6x10.沒有輸入參考的地層2的漂移在一年內小于1.6x10.系統的短期漂移在24小時內小于1×10.如果將該規范解釋為每24小時漂移1x10,當地層2時鐘系統處于保持模式時,這相當于7天內大約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,它像層2一樣跟蹤輸入,但是范圍更廣.地層3時鐘系統要求最小調整(跟蹤)范圍為4.6x10.系統的短期漂移在24小時內小于3.7x10.當系統保持不變時,這相當于24小時內大約255幀滑動.一些第3層時鐘設備不足以對SONET網元計時.

Bellecore文件《[參考文獻3,7和8》中定義的3E層是SONET設備要求的新標準.地層3E跟蹤來自地層3或更好的源的1.544MHz的7.1Hz內的輸入信號.沒有輸入參考的漂移在24小時內小于1x10.這不到24小時內的四次框架滑移,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,它跟蹤地層2或3中的輸入,除了調節和漂移范圍是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,在調整范圍限制內自由運行.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備用于擴展其網絡,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時鐘可以驅動地層2,3E,3,4E或4時鐘.3E層時鐘可以驅動3E層,3層,4E層或4層時鐘.地層3時鐘可以驅動地層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的時鐘源.

由于較高層時鐘系統的捕獲和調整范圍較窄(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,在網絡應用中必須格外小心,在這些應用中,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.GPS接收器也可以直接用作地層1質量的來源.

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,并且可能會出現故障,而不會顯示源已關閉.此外,如果顯示第1層定時源不準確,網絡必須能夠接受另一個網絡的定時,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構

*為了根據漂移計算滑移率,假設頻率偏移等于24小時內的上述漂移,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增加.

網絡故障,會發生什么？

如果由于時鐘系統處于保持狀態而出現幀滑移,會有什么懲罰？連接的設備是否停止工作？通常不會.語音設備傾向于快速重新獲取幀同步,導致彈出或點擊,這通常不是問題.根據傳輸的數據速率以及是否使用前向糾錯,數據電路會丟失一些比特.

一些提供添加和刪除服務的多路復用設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絡暫時無用,因為滑動會導致進一步的下游滑動(誤差或滑動倍增).

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

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

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