定义的地层级别

美国标准协会(ANSI)于1987年首次发布了名为“数字网络同步接口标准”(ANSI/T1.101-1987)的标准.本文档定义了数字网络同步的层次级别和最低性能要求.地层水平的要求见表A,表A提供了地层时钟系统漂移和滑动速率的比较和总结.

地层1被定义为完全自主的定时源,除了可能的年度校准之外,它没有其他输入.地层1定时的通常来源是原子标准(铯束或氢脉泽)或参考振荡器(OCXO).最小可调范围和最大漂移被定义为1x10或更小的分数频率偏移f/f.在这个最低精度下,经过适当校准的信号源将提供比特流定时,相对于绝对或完美的标准,每4至5个月不会滑动一次以上.原子标准,如铯时钟,有更好的性能.

第1层时钟是ANSI/T1.101中定义的主要参考源(PRS)的一个示例.或者,PRS源可以是采用来自协调世界时(UTC)频率和时间服务的直接控制的时钟系统,例如全球定位系统(GPS)导航系统.GPS系统可用于提供地层1质量的高精度,低成本定时.

地层2时钟系统在正常运行条件下跟踪输入,并在受损运行条件下保持输入参考频率的最后最佳估计值.地层2时钟系统要求最小调整(跟踪)范围为1.6x10.没有输入参考的地层2的漂移在一年内小于1.6x10.系统的短期漂移在24小时内小于1×10.如果将该规范解释为每24小时漂移1x10,当地层2时钟系统处于保持模式时,这相当于7天内大约1次的帧滑移率.每天漂移小于2.5x10的地层2时钟将导致第一帧滑移时间超过2个月.地层2时钟的典型例子是铷标准和双烘箱OCXO.

层3被定义为时钟系统,它像层2一样跟踪输入,但是范围更广.地层3时钟系统要求最小调整(跟踪)范围为4.6x10.系统的短期漂移在24小时内小于3.7x10.当系统保持不变时,这相当于24小时内大约255帧滑动.一些第3层时钟设备不足以对SONET网元计时.

Bellecore文件《[参考文献3,7和8》中定义的3E层是SONET设备要求的新标准.地层3E跟踪来自地层3或更好的源的1.544MHz的7.1Hz内的输入信号.没有输入参考的漂移在24小时内小于1x10.这不到24小时内的四次框架滑移,相比之下,地层3的滑移量为255次.

地层4被定义为时钟系统,它跟踪地层2或3中的输入,除了调节和漂移范围是3.2x10.此外,地层4时钟没有保持能力,并且在没有参考的情况下,在调整范围限制内自由运行.帧滑移之间的时间可以少至4秒.

4E层是一种新的客户场所时钟标准,允许非自由运行的保持特性.这一新级别旨在供客户提供的设备用于扩展其网络,但尚未标准化.

阶层

层1时钟可以控制层2,3E,3,4E或4时钟.地层2时钟可以驱动地层2,3E,3,4E或4时钟.3E层时钟可以驱动3E层,3层,4E层或4层时钟.地层3时钟可以驱动地层3,4E或4时钟.不建议将4E层或4层时钟作为任何其他时钟系统的时钟源.

由于较高层时钟系统的捕获和调整范围较窄(2高于3,依此类推),因此不建议从3E层或3层时钟驱动2层时钟.事实上,在某些传输受损的情况下,它不会工作.此外,在网络应用中必须格外小心,在这些应用中,不止一个第1层源被用来确保这些源是准确的,并且可以追溯到其他标准.另一个常用于检查地层1时钟源精度的标准是GPS系统.GPS接收器也可以直接用作地层1质量的来源.

第1层时钟管理,操作和维护可能是一项成本高昂的工作.原子源可能没有很长的免维护运行时间间隔,并且可能会出现故障,而不会显示源已关闭.此外,如果显示第1层定时源不准确,网络必须能够接受另一个网络的定时,直到问题得到纠正.因此,GPS很有吸引力,以确保精度和最小化成本.

表A:层时钟要求和层次结构

*为了根据漂移计算滑移率,假设频率偏移等于24小时内的上述漂移,这将累积位滑移,直到累积了193位.各种原子和晶体振荡器的漂移率是众所周知的,并且通常不是线性的或者不一定会持续增加.

网络故障,会发生什么？

如果由于时钟系统处于保持状态而出现帧滑移,会有什么惩罚？连接的设备是否停止工作？通常不会.语音设备倾向于快速重新获取帧同步,导致弹出或点击,这通常不是问题.根据传输的数据速率以及是否使用前向纠错,数据电路会丢失一些比特.

一些提供添加和删除服务的多路复用设备中断所有输出干线,同时获取新的同步源.如果由于电路噪声,这种中断可能会使网络暂时无用,因为滑动会导致进一步的下游滑动(误差或滑动倍增).

时钟系统在电路损坏期间提供稳定的频率源.在时钟保持漂移导致滑动之前,连接的设备不会受到影响.一个稳定的时钟将把一天两三次遇到问题的网络改变成一个在主干中断时保持定时的网络.只要修复时间与第一次帧滑移的时间相当(见表A),网络将继续正常运行,直到大修结束.

因为偶尔的失误总是会发生,所以最好的办法就是尽量减少失误的发生率.通过仔细的时钟系统网络工程,可以以合理的成本实现近乎完美的计时,并且具有出色的可靠性和可维护性.