无线接入网同步性能测试技术

目　录

第1章　无线通信接入网及同步技术要求　1
1.1　2G无线接入网技术　1
1.1.1　GSM技术简介　1
1.1.2　GSM技术发展历史　2
1.1.3　GSM移动通信技术　2
1.2　3G无线接入网技术　4
1.2.1　WCDMA　4
1.2.2　cdma2000　5
1.2.3　TD-SCDMA　5
1.2.4　WiMax　5
1.3　4G无线接入网技术　6
1.3.1　LTE性能概述　6
1.3.2　LTE传输及调制方案　7
1.3.3　LTE物理层技术　8
1.3.4　LTE的网络结构和核心技术　9
1.3.5　TD-LTE的技术特点　9
1.3.6　GSM向FDD LTE的演进　10
1.3.7　LTE/LTEA业务　11
1.3.8　分布式基站和BBU集中化需求　12
1.3.9　移动承载网功能需求　13
1.4　WLAN　14
1.4.1　IEEE 802.11系列标准　14
1.4.2　无线局域网拓扑结构概述　14
1.4.3　无线局域网的特点　15
1.4.4　主要技术要求　16
1.5　典型无线接入设备的时钟处理单元　16
1.5.1　同步设备定时发生器　16
1.5.2　模拟锁相环的基本结构　17
1.5.3　全数字锁相环　18
1.5.4　基站时钟单元实例　19

第2章　同步技术及主要指标　22
2.1　同步基础知识　22
2.1.1　基本术语和概念　22
2.1.2　同步方式简介　23
2.1.3　频率同步时钟等级　24
2.2　时间同步　25
2.2.1　时间同步常用术语　25
2.2.2　时间同步方法　25
2.2.3　秒、闰秒的定义　26
2.2.4　时间同步原理　27
2.2.5　时间同步网　28
2.2.6　时间同步主要指标　28
2.2.7　时间同步设备和其他业务网的关系　28
2.3　频率同步主要术语　28
2.3.1　频率准确度　28
2.3.2　频率稳定度　29
2.3.3　抖动　29
2.3.4　漂移　30
2.3.5　时间间隔误差　30
2.3.6　最大时间间隔误差　31
2.3.7　抖动的描述方法　31
2.3.8　相位噪声　31
2.4　主从同步网中从时钟的工作模式　31
2.4.1　正常工作模式——跟踪锁定上级时钟模式　31
2.4.2　保持模式　31
2.4.3　自由运行模式——自由振荡模式　32
2.5　常用的误码性能指标　32
2.5.1　64kbit/s数字连接的误码性能参数　32
2.5.2　高比特率通道误码性能参数　32
2.5.3　可用时间和不可用时间　33
2.5.4　误码性能指标　33
2.6　数字连接滑动性能指标及其分配　34
2.6.1　滑动　34
2.6.2　国际数字连接滑动性能指标及其分配　34
2.6.3　电信运营商同步网滑动性能指标及其分配　35
2.7　漂移指标　36
2.7.1　漂移和抖动　36
2.7.2　漂移产生　36
2.7.3　漂移指标要求　37
2.7.4　同步网极长定时基准参考链模型　37
2.7.5　电信运营商同步网漂移性能指标及其分配　37
2.8　抖动指标　38
2.8.1　无输入抖动时输出抖动　38
2.8.2　容许的最大输入抖动　38
2.8.3　抖动转移特性　39
2.8.4　抖动的定量评估方法　40
2.8.5　映射抖动　40
2.8.6　结合抖动　41
2.8.7　相位噪声　42
2.9　时间间隔误差　42
2.9.1　时间间隔误差　42
2.9.2　时间间隔测量　42
2.9.3　时间间隔测量的扩展应用　43
2.9.4　最大时间间隔误差　43
2.10　时间偏差TDEV　44
2.10.1　时间偏差　44
2.10.2　时间偏差TDEV的计算　44
2.11　固有频偏计算　44
2.11.1　振荡器噪声模型　44
2.11.2　对PRC 的测量结果的处理　45
2.11.3　对LPR测量结果的处理　45
2.12　多普勒效应　46

第3章　同步技术标准　47
3.1　时钟等级规定　47
3.1.1　一级基准时钟　48
3.1.2　二级节点时钟　49
3.1.3　三级节点时钟　49
3.1.4　网元内时钟　49
3.2　同步时钟设备的主要性能指标　50
3.2.1　一级基准时钟性能指标　50
3.2.2　二级节点时钟性能指标　51
3.2.3　三级节点时钟性能指标　56
3.3　通信楼综合定时供给系统　57
3.3.1　产品适应场合　57
3.3.2　设备结构、功能及配置　57
3.3.3　系统逻辑结构　58
3.4　时间同步　59
3.4.1　时间同步设备组网方式　59
3.4.2　时间同步设备的构成　60
3.4.3　卫星接收机　60
3.5　时间同步设备时间输入功能　61
3.5.1　时间输入信号的类型　61
3.5.2　时钟功能　61
3.6　时间同步设备时间输出功能　61
3.6.1　时间输出信号的类型　61
3.6.2　时间调控功能　61
3.7　时间同步设备监控管理功能　62
3.7.1　通信功能　62
3.7.2　输入监测功能　62
3.7.3　安全管理　62
3.7.4　告警分类　62
3.8　时间同步设备的性能要求　63
3.9　时间同步设备组网　64
3.9.1　时间同步设备组网原则　64
3.9.2　节点时间同步设备设置原则　64
3.9.3　时间传送方法　65
3.9.4　各种业务网元的时间同步解决原则　66
3.10　时间基准的局内分配　66
3.10.1　分配方式　66
3.10.2　时间同步服务的接入　67
3.11　时间传递的几种方法　68
3.11.1　IRIG-B　68
3.11.2　DCLS　68
3.11.3　NTP　69
3.11.4　ACTS　70
3.11.5　1PPS　70
3.11.6　串行口ASCII字符串　70
3.12　通信业务对时间同步的要求　70
3.13　SSM功能简介　71
3.13.1　标示时钟质量等级　72
3.13.2　避免形成定时环路　73
3.13.3　实现时钟自动倒换　73
3.13.4　我国通信行业标准的相应规定　73
3.14　相关国际标准简介　74
3.14.1　标准体系　74
3.14.2　频率和时间同步标准进展　74
3.14.3　常用标准　75
3.15　同步以太网标准　76
3.15.1　频率准确度　76
3.15.2　牵引入/牵引出范围　77
3.15.3　抖动和漂移　77
3.15.4　抖动测试　80
3.15.5　漂移测试　82
3.15.6　相位瞬变　83
3.16　1588　84
3.16.1　G.8261　85
3.16.2　G.8261.1　87
3.16.3　G.8263　89
3.16.4　G.8265和G.8265.1　90
3.17　电路仿真业务CES　90
3.17.1　自适应时钟模式　91
3.17.2　差分时钟模式　92
3.18　时间同步　94
3.18.1　G.8271　94
3.18.2　边界时钟(T-BC)和透明时钟(T-TC)　97

第4章　常用仪表及其使用方法　100
4.1　设备输入口允许频偏测试　100
4.1.1　SDH设备时钟输入口允许频偏指标定义　100
4.1.2　技术标准　100
4.1.3　测试要求　101
4.1.4　测试仪表　101
4.1.5　测试装置　101
4.1.6　MP1590B测试方法　101
4.1.7　MP1570A测试方法　102
4.1.8　Agilent 37718A/B/C测试方法　103
4.1.9　ANT-20/20E/20SE测试方法　104
4.2　输出抖动测试　104
4.2.1　指标定义　104
4.2.2　业务接口的网络抖动指标　105
4.2.3　测试方法　105
4.2.4　测试仪表　106
4.2.5　测试连接　106
4.2.6　MP1550A/1552B测试步骤　106
4.2.7　Agilent 37717C/37718A/B/C测试步骤　107
4.2.8　ANT-20/20E/20SE测试步骤　107
4.3　输出漂移测试　108
4.3.1　技术指标要求　108
4.3.2　测试标准　110
4.3.3　测试仪表及测试步骤　112
4.3.4　测试步骤　113
4.4　抖动容限　115
4.4.1　ONT500抖动容限测试(Jitter Mode选择MTJ)　116
4.4.2　快速抖动容限测试(Jitter Mode选择Fast MTJ)　117
4.5　漂移容限　117
4.5.1　漂移容限测试连接　118
4.5.2　测试设置　118
4.6　BTS空口频偏　120
4.7　BTS空口相位偏差　120
4.8　误码检测(传输、空口)　120
4.9　利用漂移测试间接测试频率偏差　120
4.10　时间测试　121
4.11　ONT-5xx抖动漂移测试指南　121
4.11.1　ONT-5xx抖动和漂移测试特点　121
4.11.2　ONT-5xx Jitter抖动和漂移测试项目　121
4.11.3　抖动测试步骤　122
4.11.4　输出抖动测试步骤(Jitter Mode选择Manual)　124
4.11.5　SDH/OTN漂移测试步骤　126
4.11.6　基站同步测试时钟端口E1漂移测试(举例)　129

第5章　无线接入网频率同步性能综合测试方案　132
5.1　概述　132
5.2　测试目的　132
5.3　测试项目　133
5.4　主要测试技术要求　134
5.5　实验室测试环境　135
5.6　现网测试环境　136
5.7　实验室内的主要测试项目和方法　136
5.7.1　跟踪外时钟的频率特性　136
5.7.2　基站时钟牵引范围　136
5.7.3　基站时钟加扰性能　137
5.7.4　时钟质量检测阈值测定　137
5.7.5　与同步有关的告警功能测定　137
5.7.6　再跟踪功能测定　137
5.7.7　参考时钟选择机制测定　137
5.7.8　基站时钟(保持)性能　137
5.7.9　主要测试内容列表　137
5.8　在实验室内的主要测试步骤　139
5.9　被测设备及型号　139
5.10　同步定时传送链路　140
5.10.1　SDH低速率支路E1　140
5.10.2　FE网络　141
5.11　基站同步性能测试用例　141
5.11.1　频率准确度测试　141
5.11.2　基站时钟保持性能测试　141
5.11.3　保持切换功能测试　142
5.11.4　漂移产生　143
5.11.5　抖动产生　143
5.11.6　牵引入范围　144
5.11.7　频率牵引出范围　144
5.11.8　基站空口频率测试　145

第6章　无线基站子系统频率同步性能测试　146
6.1　无线同步系统的主要技术要求　146
6.1.1　无线接入系统对同步定时的要求　146
6.1.2　GSM无线接入系统射频的主要技术指标　147
6.2　BTS时钟状态及其转换　147
6.3　参考时钟质量与GSM射频指标的函数关系　148
6.4　时钟频偏对于基站射频指标影响的测试　151
6.4.1　时钟频偏对于基站射频频偏影响测试　151
6.4.2　时钟频偏对基站射频相位偏差影响的测试　152
6.4.3　时钟频偏对于基站射频邻信道干扰的测试　152
6.4.4　时钟频偏对于基站射频EDV指标的影响的测试　152
6.4.5　时钟频偏对于越区切换等性能影响的测试　152
6.5　BTS E1时钟输入抖动容限性能测试　153
6.6　基站时钟保持时间测定　155
6.6.1　实验室测定　155
6.6.2　现网实测　157
6.7　时钟牵引范围测试　157
6.7.1　基站控制器时钟牵引范围测试测试结果　157
6.7.2　基站时钟牵引范围测试测试　158
6.7.3　不同厂商设备的牵引范围对比　161
6.7.4　关于时钟参考源频偏锁定门限值　163
6.7.5　结论　164
6.8　基站其他功能和性能测试　164
6.8.1　告警门限可设置功能测试　164
6.8.2　自由振荡态1h频率准确度测试　165
6.8.3　锁定态24h性能监控测试　165
6.9　异常测试　168
6.9.1　抖动漂移容限测试　168
6.9.2　加入抖动和频偏异常测试　170
6.9.3　瞬断测试　170
6.9.4　频偏、加抖动、瞬断测试　172
6.10　测试中发现的其他问题　172
6.10.1　功能方面　172
6.10.2　性能方面　172
6.11　测试结果及分析　173
6.12　典型无线基站系统时钟同步机制　175
6.12.1　时钟锁相单元的DA值　175
6.12.2　参考源异常告警触发条件　176
6.12.3　时钟锁定检测确认时间　177
6.12.4　保持到锁定性能　177
6.12.5　相位重建　178
6.12.6　结语　179

第7章　SDH业务码流传送同步定时性能测试　180
7.1　测试环境　180
7.2　测试项目　180
7.3　测试方法　180
7.4　测试结果　181
7.5　SDH的E1对无线接入网时钟频偏的影响测试　186
7.6　结论　186
7.7　SDH网络正常时的时钟传送测试实例　187
7.7.1　传送质量合格　187
7.7.2　时钟传送质量很高　187
7.8　SDH传输系统异常对于无线基站同步定时的影响　188
7.8.1　网元设备时钟处于自由振荡状态时　188
7.8.2　时钟降质对于业务的影响　189
7.9　SDH正常保护倒换时的影响　190
7.10　同步定时链路对BTS业务的影响　191
7.11　GSM组网及同步定时链路　192
7.11.1　核心网　192
7.11.2　某系统设备组网图　192
7.11.3　无线设备时钟同步拓扑　193
7.11.4　频率同步异常或不稳定问题现象　194

第8章　同步以太网测试仪表及其使用方法　199
8.1　XG7210 SyncE时钟分析仪　199
8.1.1　基本功能　199
8.1.2　主要技术指标　200
8.1.3　XG7210 SyncE时钟分析仪测试接口　200
8.1.4　测试应用　201
8.2　同步以太网测试用例(Paragon-X)　203
8.2.1　输出抖动测试　203
8.2.2　抖动容限测试　206
8.2.3　输出漂移测试　209
8.2.4　漂移容限测试　212
8.2.5　漂移传函测试　214
8.2.6　相位瞬变测试　216
8.2.7　时钟保持测试　219
8.2.8　ESMC测试　221
8.2.9　频率准确度测试　224
8.2.10　牵引入范围测试　225
8.2.11　牵引出范围测试　227

第9章　时间同步测试仪表及测试方法　230
9.1　XG7010 IEEE1588时间分析仪　230
9.1.1　基本功能　230
9.1.2　主要特点　231
9.1.3　技术指标　231
9.2　XG7050精密时间综合分析仪　232
9.2.1　XG7050基本功能　233
9.2.2　XG7050主要特点　233
9.2.3　技术指标　234
9.3　XG7010 应用介绍　235
9.3.1　时间服务器输出精度测试　235
9.3.2　传输设备的时间同步精度测试　236
9.3.3　基站时间同步精度测试　236
9.3.4　非对称性补偿测试　237
9.3.5　线缆延时精密测试　238
9.3.6　时钟输出频率精度　238
9.3.7　同步以太网时钟频率精度　239
9.3.8　基站时钟频率精度测试　240
9.3.9　便携BITS和时间源　240
9.3.10　时间长期漂移特性　240
9.3.11　时钟同步长期漂移特性　241
9.4　Paragon-X PTP测试用例　242
9.4.1　PTP GM测试　242
9.4.2　PTP Slave测试　243
9.4.3　TSC时间瞬变测试　244
9.4.4　T-TC(透明时钟)测试　245
9.4.5　T-BC(边界时钟)测试　246
9.5　时间设备测试实例　257
9.5.1　跟踪卫星时间的精度和稳定性测试连接　257
9.5.2　待测设备跟踪GPS信号后的输出测试　257
9.5.3　待测设备跟踪北斗信号的输出测试　258
9.5.4　测试中所遇问题　258
9.5.5　NTP性能测试　260

缩略语 　262

引用标准和参考文献　265

主要的仪表生产企业简介　266
　Calnex公司及产品介绍　266
　JDSU企业简介　269
　深圳市夏光通信测量技术有限公司简介　269