翟旺勛

鄭西高鐵在運(yùn)營過程中，出現(xiàn)部分基站顯示工作正常但業(yè)務(wù)中斷，進(jìn)行基站復(fù)位操作后故障消失的現(xiàn)象。為了查找原因，對基站的物理性能，特別是輸出信號的調(diào)制精度和穩(wěn)定度，以及接收部分進(jìn)行測試，都滿足指標(biāo)要求。由于GSM－R采用的傳輸系統(tǒng)基本為SDH系統(tǒng)，而SDH系統(tǒng)傳輸?shù)臅r(shí)鐘性能是否滿足GSM－R的需求，一直存在爭議。為此結(jié)合現(xiàn)場情況，對SDH系統(tǒng)傳輸后的時(shí)鐘性能進(jìn)行了測試分析，以確定是否因時(shí)鐘惡化導(dǎo)致GSM－R基站故障。

1 時(shí)鐘性能

由于故障站點(diǎn)存在的不規(guī)律性和不確定性，因此，測試主要針對出現(xiàn)故障延時(shí)較長的幾個(gè)站點(diǎn)。為了全面衡量傳輸時(shí)鐘的影響，選擇基站電路環(huán)的環(huán)頭、環(huán)尾和環(huán)中3個(gè)典型站點(diǎn)進(jìn)行了測試。

時(shí)鐘性能測試分為設(shè)備測試和網(wǎng)絡(luò)測試，本次測試針對故障進(jìn)行，實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)測試。網(wǎng)絡(luò)測試一般在網(wǎng)絡(luò)的同步輸出口或者業(yè)務(wù)口上進(jìn)行。為了準(zhǔn)確判斷故障原因，直接在業(yè)務(wù)口進(jìn)行測試。

網(wǎng)絡(luò)性能的測試指標(biāo)主要包括抖動(dòng)輸入容限、漂動(dòng)輸入容限、網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)漂移累積和滑動(dòng)等。由于工程驗(yàn)收階段已經(jīng)進(jìn)行比較全面的網(wǎng)絡(luò)測試，時(shí)鐘同步性能指標(biāo)可以通過頻率精準(zhǔn)度和噪聲來衡量，頻率精準(zhǔn)度一般體現(xiàn)為頻偏；噪聲分為漂移和抖動(dòng)2種，以10Hz為邊界，大于10Hz的噪聲稱為抖動(dòng)，小于10Hz的噪聲稱為漂移。對于時(shí)鐘同步，抖動(dòng)影響不大，漂移的影響很大，所以只測試漂移。測試項(xiàng)目包括最大瞬時(shí)頻偏、最大時(shí)間間隔誤差 （MTIE）、時(shí)間偏差 （TDEV）3個(gè)指標(biāo)。

GSM－R基站采用環(huán)狀組網(wǎng)保護(hù)鏈路，當(dāng)傳輸電路出現(xiàn)故障時(shí)，能夠確保業(yè)務(wù)穩(wěn)定，最簡單的電路環(huán)構(gòu)成如圖1所示。

GSM－R基站電路環(huán)，采用的是SDH 的2Mb/s端口，其業(yè)務(wù)速率為2.048Mb/s。本次測試是在業(yè)務(wù)不中斷時(shí)直接在業(yè)務(wù)端口上進(jìn)行。

2 測試步驟

圖1 GSM－R基站電路環(huán)構(gòu)成圖

由于GSM－R系統(tǒng)中，傳輸設(shè)備采用逐級傳遞時(shí)鐘的方式，骨干層接入時(shí)鐘系統(tǒng)，因此測試點(diǎn)主要關(guān)注傳輸系統(tǒng)時(shí)鐘傳遞的最末端。測試采用標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘與被測試時(shí)鐘進(jìn)行對比，測試2Mb/s通道中的時(shí)鐘是否符合GSM時(shí)鐘要求 （準(zhǔn)確度滿足16ppb），以及是否滿足基站設(shè)備對同步時(shí)鐘的要求 （詳見G.823標(biāo)準(zhǔn)）。測試設(shè)備連接方式如圖2所示。

圖2 測試設(shè)備連接方式

測試主要采用時(shí)鐘分析儀，對傳輸系統(tǒng)與基站設(shè)備之間的2Mb/s傳輸鏈路進(jìn)行了時(shí)鐘性能測試。測試步驟如下。

1.確定現(xiàn)場BTS設(shè)備的上、下行2Mb/s端口，并確定2Mb/s的收發(fā)，主要測試2Mb/s端口傳輸設(shè)備的發(fā)射端口。

2.連接測試儀表。時(shí)鐘分析儀可以同時(shí)測試2路2Mb/s信號，上、下行端口可以同時(shí)進(jìn)行。

3.啟動(dòng)時(shí)鐘分析儀。由于測試重點(diǎn)是時(shí)鐘精度，對于測試設(shè)備要求較高，故時(shí)鐘分析儀采用內(nèi)置銣鐘和GPS方式，在開始測試前，應(yīng)對儀表進(jìn)行預(yù)熱和GPS的鎖定。

4.啟動(dòng)被測設(shè)備并預(yù)熱。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)運(yùn)營，采用監(jiān)測方式不中斷業(yè)務(wù)，因此可直接進(jìn)行測試。

5.啟動(dòng)測試。受到現(xiàn)場條件的限制，本次測試時(shí)長24h。

3 測試結(jié)果

測試主要針對基站的上、下行2個(gè)方向的電路進(jìn)行，由于環(huán)頭、環(huán)尾和環(huán)中的測試基本一致，因此只比較典型的環(huán)頭站點(diǎn)的測試結(jié)果。

1.基站傳輸鏈路的瞬時(shí)頻偏測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 基站鏈路瞬時(shí)頻偏圖

2.基站傳輸鏈路的MTIE測試結(jié)果如圖4所示。

圖4 基站鏈路MTIE圖

3.基站傳輸鏈路的TDEV測試結(jié)果如圖5所示。從測試結(jié)果來看，所測瞬時(shí)頻偏不大于6ppb，MTIE和TDEV模板全部符合要求。

圖5 基站上行鏈路TDEV圖

由于測試時(shí)間的限制，本次測試數(shù)據(jù)雖然不能給出絕對確定的結(jié)論，但是可以根據(jù)測試數(shù)據(jù)對時(shí)鐘同步性能做出初步的分析?？筛鶕?jù)實(shí)際需要延長測試時(shí)間，對單一站點(diǎn)測試完整TDEV模板需要的時(shí)間335h，如果條件允許還可以進(jìn)行長時(shí)間的掛表測試。

時(shí)鐘同步是通信網(wǎng)的重要要求，時(shí)鐘同步性能不達(dá)標(biāo)，會影響基站之間的信號切換和業(yè)務(wù)通信，會出現(xiàn)掉話、超時(shí)等故障。頻偏是指測量的頻率與標(biāo)準(zhǔn)頻率之間的偏差，其指標(biāo)是ppb （part per billion），數(shù)值越小，說明頻率精準(zhǔn)度越好。GSM網(wǎng)絡(luò)要求在空口的時(shí)鐘同步性能優(yōu)于50ppb；對線路口 （E1）一般要求滿足16ppb。本測試瞬時(shí)頻偏不大于6ppb，滿足使用要求，也說明SDH網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘能夠滿足GSM基站同步要求。

MTIE和TDEV是衡量時(shí)鐘漂移的重要指標(biāo)。MTIE是針對時(shí)間的緩變或漂移而定義的，可衡量時(shí)鐘信號長期穩(wěn)定性。TDEV是一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，作為集成時(shí)間的函數(shù)，可對一個(gè)信號的預(yù)期時(shí)間變化進(jìn)行測量，并提供有關(guān)信號相位 （時(shí)間）噪聲頻譜分量的信息。MTIE圖中每點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差是根據(jù)一個(gè)觀測時(shí)間間隔窗口計(jì)算的，觀測時(shí)間間隔窗口滑過整個(gè)測量時(shí)間，每次滑動(dòng)中計(jì)算窗口內(nèi)最大的時(shí)間偏差，并在整個(gè)測量時(shí)間內(nèi)進(jìn)行平均，得到特定間隔的TDEV值。因此，TDEV是對短期穩(wěn)定性的一種衡量，可用以評估時(shí)鐘振蕩器性能。G.823標(biāo)準(zhǔn)中，對MTIE和TDEV都有相關(guān)的模板，時(shí)鐘信號測試結(jié)果都應(yīng)該符合這2個(gè)模板的要求。

從測試結(jié)果看，測試時(shí)長雖然沒有達(dá)到完整的TDEV模板需要的時(shí)間，但符合模板要求，而且時(shí)鐘的瞬時(shí)頻偏也不大于6ppb，遠(yuǎn)小于指標(biāo)要求的16ppb，因此判斷基站故障并非是傳輸系統(tǒng)的時(shí)鐘造成的，而且時(shí)鐘信號經(jīng)SDH傳輸后仍能滿足GSM－R的需求。為了更加準(zhǔn)確的分析故障原因，在網(wǎng)絡(luò)條件允許的情況下，建議進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)測，直至故障再次發(fā)生，以檢查故障發(fā)生時(shí)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘性能，來確定故障是否是網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘性能惡化所致。

［1］ TU－T G.823.The control of jitter and wander within digital networks which are based on the 2048kbit/s hierarchy 03/2000

［2］ 程根蘭.數(shù)字同步網(wǎng)［M］.北京：人民郵電出版社，2001.