通信時(shí)鐘定時(shí)與同步模塊可以用到的CTS Oscillator有哪些?

美國(guó)CTS晶振公司專門為電信的時(shí)鐘定時(shí)和同步系統(tǒng),設(shè)計(jì)了多款適用的石英晶體振蕩器產(chǎn)品,并把這些產(chǎn)品分為多個(gè)等級(jí),不同的級(jí)別采用的CTS振蕩器系列產(chǎn)品都不一樣.本文檔提供了適用于各種Stratum級(jí)別,無線同步和~P(分組定時(shí))應(yīng)用的可能的CTS振蕩器的列表,其中包括Stratum2,Stratum3E,Stratum3,GSM,WCDMA,TD-SCDMA,CDMA2000,WiMAX,LTE,以及~P(分組計(jì)時(shí)).該列表已根據(jù)適用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分類.

階層結(jié)構(gòu)*

北美同步網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘分為四個(gè)基本“層”級(jí)別(即第1、2、3和4層),其中第1層時(shí)鐘最準(zhǔn)確,第4層時(shí)鐘最不準(zhǔn)確.除了這四個(gè)基本級(jí)別外,還有兩個(gè)增強(qiáng)的層次分類(即,層次3E和4E),一個(gè)過渡節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘(TNC)的層次介于層次2和3之間,另一個(gè)層次是SONET最小時(shí)鐘(SMCs)介于第3層和第4層之間.所有這些級(jí)別(將在下文中進(jìn)一步描述)均已標(biāo)準(zhǔn)化,其基本性能參數(shù)已在ANSIT1.101中定義.通常,已經(jīng)建立了各個(gè)級(jí)別的性能參數(shù),以確?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)從最精確的時(shí)鐘,中間時(shí)鐘到最不精確的時(shí)鐘傳輸同步.

層2、3E和3時(shí)鐘構(gòu)成服務(wù)提供商同步網(wǎng)絡(luò)的主要分配部分.這些時(shí)鐘通常成對(duì)部署在NE(網(wǎng)元)中(即,作為獨(dú)立的冗余單元,每個(gè)冗余單元由一個(gè)石英晶體振蕩器和用于控制該振蕩器的功能組成).

通常,將第3E層定義為與以前存在的第3層時(shí)鐘兼容(即,它具有與第3層相同的拉入/保持要求).但是,第3E層對(duì)漂移和保持濾波的要求比第3層要嚴(yán)格得多.GR-436-CORE建議第3E層時(shí)鐘是用于構(gòu)建集成定時(shí)電源(BITS)應(yīng)用的最小時(shí)鐘.另外,建議在除BITS之外的網(wǎng)元中不要使用3E層或更高質(zhì)量的時(shí)鐘(例如,建議傳輸網(wǎng)元使用3層或更低質(zhì)量的時(shí)鐘).

3.術(shù)語和定義*

3.1自由運(yùn)行精度

時(shí)鐘的準(zhǔn)確性是在沒有任何參考的情況下產(chǎn)生盡可能接近標(biāo)稱頻率的頻率的能力的度量.如第3.2節(jié)所述,通過最大分?jǐn)?shù)頻率偏移來定量表示和定義頻率精度.表4-1、4-4、4-7列出了各個(gè)時(shí)鐘層級(jí)別(Stratum2、3E,3)的自由運(yùn)行精度值.自由運(yùn)行精度代表最大長(zhǎng)期(20年)偏差極限從額定頻率開始,沒有外部頻率參考(自由運(yùn)行模式).

3.2頻率精度

本文檔中使用精度來表示時(shí)鐘頻率可能偏離其理想值或期望值的程度.精度通常用于指定自由運(yùn)行模式下時(shí)鐘的頻率偏差.(有關(guān)模式的討論,請(qǐng)參見第3.6節(jié).)定義精度,以使時(shí)鐘的分?jǐn)?shù)頻率偏移量的大小不超過指定的數(shù)字,其中:

分?jǐn)?shù)頻率偏移=(f-fd)/fd

f=時(shí)鐘的實(shí)際頻率輸出

fd=理想或理想頻率.

3.3頻率漂移

漂移是衡量時(shí)鐘的頻率精度(或偏移量)如何隨時(shí)間變化的量度.通常使用漂移(以及初始保持精度或偏移限制以及可能與溫度有關(guān)的因素)來限制保持模式下時(shí)鐘的頻率偏移.

3.4保持穩(wěn)定性

保持穩(wěn)定性表示丟失所有頻率參考后(保持模式)時(shí)鐘頻率隨時(shí)間的最大變化.在大多數(shù)情況下,此處列出的值是復(fù)合值,更詳細(xì)的條件出現(xiàn)在引用的部分或文檔中.

保持石英晶振頻率穩(wěn)定性是在保持模式下(在下面的第3.5節(jié)中定義)下時(shí)鐘性能的一種量度,并通過最大分?jǐn)?shù)頻率偏移和(在某些情況下)漂移來定量表示和定義.表4-1、4-4、4-7列出了適用于各種時(shí)鐘層次的復(fù)合保持穩(wěn)定性值.當(dāng)?shù)?/span>2層,3E或3時(shí)鐘1在保持模式下運(yùn)行時(shí),這些值和本節(jié)中包含的保持穩(wěn)定性要求適用,但已被鎖定到第1層質(zhì)量信號(hào)的時(shí)間足以確定時(shí)鐘的保持值.

3.5保持模式

保持模式是時(shí)鐘的工作條件,該時(shí)鐘失去了基準(zhǔn),正在使用先前獲取的數(shù)據(jù)(以正常模式運(yùn)行時(shí))來控制其輸出信號(hào).通常,在保持模式下時(shí)鐘使用的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或“保持值”是在一段時(shí)間內(nèi)獲得的平均值(以減少參考頻率期間可能發(fā)生的任何短期變化的影響).正常操作).

3.6自由運(yùn)行模式

自由運(yùn)行模式-時(shí)鐘的自由運(yùn)行模式是在完全內(nèi)部控制輸出信號(hào)且不受當(dāng)前參考或先前參考影響的情況下的工作條件.自由運(yùn)行模式是第1層時(shí)鐘的正常模式.在某些異常情況下,網(wǎng)絡(luò)同步協(xié)調(diào)器可以選擇在自由運(yùn)行模式下操作任何其他層級(jí)別的時(shí)鐘,而通常不會(huì)與該模式關(guān)聯(lián)警報(bào).

3.7插入范圍

引入范圍是對(duì)額定時(shí)鐘速率的最大輸入頻率偏差的度量,可以通過時(shí)鐘克服該偏差,以使其自身與參考信號(hào)同步.此要求適用于時(shí)鐘自由運(yùn)行頻率的精度極限值.

3.8徘徊

漂移在ANSIT1.101中定義為數(shù)字信號(hào)的重要時(shí)刻從其理想位置的長(zhǎng)期變化.長(zhǎng)期變化是指低頻變化(例如,小于10Hz)的變化.通常根據(jù)最大時(shí)間間隔誤差(MTIE)和時(shí)間偏差(TDEV)來指定和測(cè)量石英振蕩器漂移.

3.9時(shí)間間隔誤差(TIE)

TIE定義為給定信號(hào)在特定時(shí)間段內(nèi)相對(duì)于理想定時(shí)信號(hào)的時(shí)間延遲變化.此時(shí)間段稱為觀察時(shí)間S.相對(duì)于引起滑移的相位時(shí)間誤差,相時(shí)間誤差小,通常表示為TIE,可以以納秒(ns),微秒(ms)為單位進(jìn)行測(cè)量或用戶界面.圖3-1顯示了TIE以及MTIE的示例,兩者都是觀察時(shí)間S的函數(shù). 

圖3-1:TIE和MTIE示例

3.10最大時(shí)間間隔錯(cuò)誤(MTIE)

MTIE在給定的時(shí)間窗口(觀察時(shí)間)內(nèi)找到信號(hào)時(shí)間延遲的峰峰值變化,如圖3-1所示.因此,對(duì)于指定瞬變,限制最大漂移和控制頻率偏移特別有用.有關(guān)MTIE的更多信息,請(qǐng)參閱ANSIT1.101中的附件C.

3.11時(shí)間偏差(TDEV)

TDEV[或dx(t)]以時(shí)間單位表示(例如,納秒),并且是時(shí)間方差(TVAR)的平方根,時(shí)間方差(TVAR)在第3.12節(jié)中進(jìn)行了數(shù)學(xué)定義.在給定的積分時(shí)間,TDEV本質(zhì)上是對(duì)通過帶通濾波器測(cè)得的時(shí)序信號(hào)相位噪聲的均方根能量的計(jì)算,濾波器的特性由積分時(shí)間決定.因此,TDEV對(duì)于指定相位噪聲的頻譜含量特別有用.這對(duì)于指定時(shí)鐘必須執(zhí)行多少濾波的漂移傳輸要求是必需的.在流浪產(chǎn)生要求中,限制在各種頻率下產(chǎn)生的流浪也很有幫助,以便可以通過下游時(shí)鐘對(duì)其進(jìn)行濾波,并可以控制網(wǎng)絡(luò)流浪的累積.有關(guān)TDEV的其他信息,請(qǐng)參見ANSIT1.101的信息性附錄D.

在評(píng)估TDEV結(jié)果時(shí),重要的是要認(rèn)識(shí)到TDEV是一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù),因此具有有限的置信度,必須將其考慮在內(nèi).通常,當(dāng)從更長(zhǎng)的測(cè)量周期中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí),TDEV結(jié)果具有較高的置信度(即,隨著測(cè)量周期與積分時(shí)間之比的增加,測(cè)量的置信度會(huì)提高).但是,確切的關(guān)系是一個(gè)正在研究的問題.在制定任何其他準(zhǔn)則之前,一種方法是僅將TDEV結(jié)果用于積分時(shí)間,該時(shí)間是總測(cè)試時(shí)間的特定比例.例如,測(cè)試產(chǎn)品是否符合適用的漂移生成要求的實(shí)驗(yàn)室可以決定僅使用最多占總測(cè)試時(shí)間十分之一的積分時(shí)間.因此,要測(cè)量TDEV的最長(zhǎng)集成時(shí)間為10,000秒,將需要100,000秒的數(shù)據(jù).

3.12時(shí)間差異(TVAR)

TVAR[或dx2(t)]等于TDEV的平方,并且是信號(hào)作為積分時(shí)間的函數(shù)的預(yù)期時(shí)間變化的量度.TVAR還可以提供有關(guān)信號(hào)相位時(shí)間噪聲的頻譜內(nèi)容的信息,并以時(shí)間平方為單位表示.

4,各種層級(jí),無線同步和~P要求以及推薦的CTS振蕩器

4.1各個(gè)階層的水平

如上所述,北美同步網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘分為四個(gè)基本“層”級(jí)別(即第1、2、3和4層),其中第1層時(shí)鐘最準(zhǔn)確,第4層時(shí)鐘最不準(zhǔn)確.2、3E和3時(shí)鐘構(gòu)成服務(wù)提供商同步網(wǎng)絡(luò)的主要分配部分.這些時(shí)鐘通常成對(duì)部署在NE(網(wǎng)元)中(即,作為獨(dú)立的冗余單元,每個(gè)冗余單元由一個(gè)貼片振蕩器和用于控制該振蕩器的功能組成).這里特意不討論Stratum1和Stratum4.

4.1.1第2層

第2層需求

表4-1:第2層要求

基于電信公司GR-1244-CORE的地層定時(shí)定義,第4期,2009年10月

表4-2:基于TelcordiaGR-1244-CORE注釋的第2層時(shí)序定義(如下所示):

1. 自由運(yùn)行精度:典型持續(xù)時(shí)間為20年的標(biāo)稱頻率的最大偏移.

2. 保持穩(wěn)定性:失去參考時(shí)頻率的最大變化.

3. 拉入范圍:參考鎖定所需的最小APR(絕對(duì)拉入范圍).

4. 初始偏移:參考丟失后第一分鐘左右的初始頻率偏移.

5. 溫度穩(wěn)定性:在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi),所有其他參數(shù)保持相當(dāng)恒定.

6. 漂移:當(dāng)溫度保持在5℉以內(nèi)時(shí),與老化和非溫度環(huán)境影響相關(guān)的頻率的最大變化

推薦第2層應(yīng)用的電流互感器振蕩器

表4-3:第2層應(yīng)用的推薦電流互感器振蕩器

4.1.23E地層

表4-4:Stratum3E要求

基于TelcordiaGR-1244-CORE的層定時(shí)定義,2009年10月第4期

表4-5:基于TelcordiaGR-1244-CORE的Stratum3E時(shí)序定義

推薦用于Stratum3E應(yīng)用的CTS振蕩器

表4-6:地層3E應(yīng)用的推薦CTS振蕩器

**:XXX代表該系列的具體零件號(hào).

通信時(shí)鐘定時(shí)與同步模塊可以用到的CTS Oscillator有哪些?