通信时钟定时与同步模块可以用到的CTS Oscillator有哪些?

美国CTS晶振公司专门为电信的时钟定时和同步系统,设计了多款适用的石英晶体振荡器产品,并把这些产品分为多个等级,不同的级别采用的CTS振荡器系列产品都不一样.本文档提供了适用于各种Stratum级别,无线同步和~P(分组定时)应用的可能的CTS振荡器的列表,其中包括Stratum2,Stratum3E,Stratum3,GSM,WCDMA,TD-SCDMA,CDMA2000,WiMAX,LTE,以及~P(分组计时).该列表已根据适用的标准进行了分类.

阶层结构*

北美同步网络的时钟分为四个基本“层”级别(即第1、2、3和4层),其中第1层时钟最准确,第4层时钟最不准确.除了这四个基本级别外,还有两个增强的层次分类(即,层次3E和4E),一个过渡节点时钟(TNC)的层次介于层次2和3之间,另一个层次是SONET最小时钟(SMCs)介于第3层和第4层之间.所有这些级别(将在下文中进一步描述)均已标准化,其基本性能参数已在ANSIT1.101中定义.通常,已经建立了各个级别的性能参数,以确保可以通过网络从最精确的时钟,中间时钟到最不精确的时钟传输同步.

层2、3E和3时钟构成服务提供商同步网络的主要分配部分.这些时钟通常成对部署在NE(网元)中(即,作为独立的冗余单元,每个冗余单元由一个石英晶体振荡器和用于控制该振荡器的功能组成).

通常,将第3E层定义为与以前存在的第3层时钟兼容(即,它具有与第3层相同的拉入/保持要求).但是,第3E层对漂移和保持滤波的要求比第3层要严格得多.GR-436-CORE建议第3E层时钟是用于构建集成定时电源(BITS)应用的最小时钟.另外,建议在除BITS之外的网元中不要使用3E层或更高质量的时钟(例如,建议传输网元使用3层或更低质量的时钟).

3.术语和定义*

3.1自由运行精度

时钟的准确性是在没有任何参考的情况下产生尽可能接近标称频率的频率的能力的度量.如第3.2节所述,通过最大分数频率偏移来定量表示和定义频率精度.表4-1、4-4、4-7列出了各个时钟层级别(Stratum2、3E,3)的自由运行精度值.自由运行精度代表最大长期(20年)偏差极限从额定频率开始,没有外部频率参考(自由运行模式).

3.2频率精度

本文档中使用精度来表示时钟频率可能偏离其理想值或期望值的程度.精度通常用于指定自由运行模式下时钟的频率偏差.(有关模式的讨论,请参见第3.6节.)定义精度,以使时钟的分数频率偏移量的大小不超过指定的数字,其中:

分数频率偏移=(f-fd)/fd

f=时钟的实际频率输出

fd=理想或理想频率.

3.3频率漂移

漂移是衡量时钟的频率精度(或偏移量)如何随时间变化的量度.通常使用漂移(以及初始保持精度或偏移限制以及可能与温度有关的因素)来限制保持模式下时钟的频率偏移.

3.4保持稳定性

保持稳定性表示丢失所有频率参考后(保持模式)时钟频率随时间的最大变化.在大多数情况下,此处列出的值是复合值,更详细的条件出现在引用的部分或文档中.

保持石英晶振频率稳定性是在保持模式下(在下面的第3.5节中定义)下时钟性能的一种量度,并通过最大分数频率偏移和(在某些情况下)漂移来定量表示和定义.表4-1、4-4、4-7列出了适用于各种时钟层次的复合保持稳定性值.当第2层,3E或3时钟1在保持模式下运行时,这些值和本节中包含的保持稳定性要求适用,但已被锁定到第1层质量信号的时间足以确定时钟的保持值.

3.5保持模式

保持模式是时钟的工作条件,该时钟失去了基准,正在使用先前获取的数据(以正常模式运行时)来控制其输出信号.通常,在保持模式下时钟使用的存储数据或“保持值”是在一段时间内获得的平均值(以减少参考频率期间可能发生的任何短期变化的影响).正常操作).

3.6自由运行模式

自由运行模式-时钟的自由运行模式是在完全内部控制输出信号且不受当前参考或先前参考影响的情况下的工作条件.自由运行模式是第1层时钟的正常模式.在某些异常情况下,网络同步协调器可以选择在自由运行模式下操作任何其他层级别的时钟,而通常不会与该模式关联警报.

3.7插入范围

引入范围是对额定时钟速率的最大输入频率偏差的度量,可以通过时钟克服该偏差,以使其自身与参考信号同步.此要求适用于时钟自由运行频率的精度极限值.

3.8徘徊

漂移在ANSIT1.101中定义为数字信号的重要时刻从其理想位置的长期变化.长期变化是指低频变化(例如,小于10Hz)的变化.通常根据最大时间间隔误差(MTIE)和时间偏差(TDEV)来指定和测量石英振荡器漂移.

3.9时间间隔误差(TIE)

TIE定义为给定信号在特定时间段内相对于理想定时信号的时间延迟变化.此时间段称为观察时间S.相对于引起滑移的相位时间误差,相时间误差小,通常表示为TIE,可以以纳秒(ns),微秒(ms)为单位进行测量或用户界面.图3-1显示了TIE以及MTIE的示例,两者都是观察时间S的函数. 

图3-1:TIE和MTIE示例

3.10最大时间间隔错误(MTIE)

MTIE在给定的时间窗口(观察时间)内找到信号时间延迟的峰峰值变化,如图3-1所示.因此,对于指定瞬变,限制最大漂移和控制频率偏移特别有用.有关MTIE的更多信息,请参阅ANSIT1.101中的附件C.

3.11时间偏差(TDEV)

TDEV[或dx(t)]以时间单位表示(例如,纳秒),并且是时间方差(TVAR)的平方根,时间方差(TVAR)在第3.12节中进行了数学定义.在给定的积分时间,TDEV本质上是对通过带通滤波器测得的时序信号相位噪声的均方根能量的计算,滤波器的特性由积分时间决定.因此,TDEV对于指定相位噪声的频谱含量特别有用.这对于指定时钟必须执行多少滤波的漂移传输要求是必需的.在流浪产生要求中,限制在各种频率下产生的流浪也很有帮助,以便可以通过下游时钟对其进行滤波,并可以控制网络流浪的累积.有关TDEV的其他信息,请参见ANSIT1.101的信息性附录D.

在评估TDEV结果时,重要的是要认识到TDEV是一个统计参数,因此具有有限的置信度,必须将其考虑在内.通常,当从更长的测量周期中收集的数据进行计算时,TDEV结果具有较高的置信度(即,随着测量周期与积分时间之比的增加,测量的置信度会提高).但是,确切的关系是一个正在研究的问题.在制定任何其他准则之前,一种方法是仅将TDEV结果用于积分时间,该时间是总测试时间的特定比例.例如,测试产品是否符合适用的漂移生成要求的实验室可以决定仅使用最多占总测试时间十分之一的积分时间.因此,要测量TDEV的最长集成时间为10,000秒,将需要100,000秒的数据.

3.12时间差异(TVAR)

TVAR[或dx2(t)]等于TDEV的平方,并且是信号作为积分时间的函数的预期时间变化的量度.TVAR还可以提供有关信号相位时间噪声的频谱内容的信息,并以时间平方为单位表示.

4,各种层级,无线同步和~P要求以及推荐的CTS振荡器

4.1各个阶层的水平

如上所述,北美同步网络的时钟分为四个基本“层”级别(即第1、2、3和4层),其中第1层时钟最准确,第4层时钟最不准确.2、3E和3时钟构成服务提供商同步网络的主要分配部分.这些时钟通常成对部署在NE(网元)中(即,作为独立的冗余单元,每个冗余单元由一个贴片振荡器和用于控制该振荡器的功能组成).这里特意不讨论Stratum1和Stratum4.

4.1.1第2层

第2层需求

表4-1:第2层要求

基于电信公司GR-1244-CORE的地层定时定义,第4期,2009年10月

表4-2:基于TelcordiaGR-1244-CORE注释的第2层时序定义(如下所示):

1. 自由运行精度:典型持续时间为20年的标称频率的最大偏移.

2. 保持稳定性:失去参考时频率的最大变化.

3. 拉入范围:参考锁定所需的最小APR(绝对拉入范围).

4. 初始偏移:参考丢失后第一分钟左右的初始频率偏移.

5. 温度稳定性:在整个工作温度范围内,所有其他参数保持相当恒定.

6. 漂移:当温度保持在5℉以内时,与老化和非温度环境影响相关的频率的最大变化

推荐第2层应用的电流互感器振荡器

表4-3:第2层应用的推荐电流互感器振荡器

4.1.23E地层

表4-4:Stratum3E要求

基于TelcordiaGR-1244-CORE的层定时定义,2009年10月第4期

表4-5:基于TelcordiaGR-1244-CORE的Stratum3E时序定义

推荐用于Stratum3E应用的CTS振荡器

表4-6:地层3E应用的推荐CTS振荡器

**:XXX代表该系列的具体零件号.

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