CN102571236B - 最大时间间隔误差的测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种最大时间间隔误差的测量方法，包括：一种最大时间间隔误差的测量方法，包括：将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图。本发明还提供了包括测试装置、被测时钟和参考时钟源的测量系统。本发明所提供的一种最大时间间隔误差的测量方法和装置，通过改进的最大时间间隔误差的计算方法来分析相位变化，很好地降低了测试的成本，并且计算方法较为简单，可以大大缩短计算时间。

Description

最大时间间隔误差的测量方法和系统

技术领域

本发明涉及到通信技术领域，特别涉及到一种最大时间间隔误差的测量方法和系统。

背景技术

在测控系统以及通讯网络中，经常涉及到时标信号的定时与同步。在这些系统中用于定时和同步的时标信号稳定性评价有很多参数。用MTIE(Maximum time interval error，最大时间间隔误差)进行时标信号稳定性评估引起了人们的注意。通常MTIE用来描述在某一观察时间内一个定时信号漂动的最大值、相位瞬变和长期频偏。该参数无论在同步设备性能测试和同步网接口性能测试中，还是在传输性能测试其它相关测试中，都是不可缺少的。

MTIE的测试是以参考时钟和被参考时钟之间的时间误差测量数据为基础，它包括两个部分，一部分是时间误差样本数据的采集，另一方面是对样本数据的实时处理，通过一系列数字方法计算出MTIE。MTIE曲线的运用，能更好的了解时钟性能。MTIE是通过对TIE数据进行计算，寻找一个滑动窗口内TIE(Time interval error，时间间隔误差)的最大变化而得到的。TIE显示了被测时钟的边沿相对于理想时钟的边沿在时间上偏离的程度，通常是间隔τ对TIE进行测试。

ITU-T G.810定义的MTIE是指在一个测量周期T内，所有的观察时期的某一个观察间隔(τ＝nτ₀)，给定的时序信号相对于理想时序信号的延迟的最大峰峰值。可用以下数学公式表示：

现有的对MTIE指标进行测试的方法是采用SDH测试设备来进行测试，并通过对TIE数据进行计算，寻找一个滑动窗口内TIE的最大峰-峰变化而得到的。但是，采用SDH测试设备对MTIE指标来进行测试，使得测试的成本较高，并且现有的计算方法较为繁琐，使得计算时间较长。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种最大时间间隔误差的测量方法，通过改进的最大时间间隔误差的计算方法来分析相位变化，很好地降低了测试的成本，并且计算方法较为简单，可以大大缩短计算时间。

本发明提供一种最大时间间隔误差的测量方法，包括：

将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；

采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图。

优选地，所述将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出包括：

将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第一参考时钟源，对所述被测时钟与第一参考时钟源之间的第一时间间隔误差进行采样；

断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接，将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第二参考时钟源，对所述被测时钟与第二参考时钟源之间的第二时间间隔误差进行采样；

将所采集到的第一时间间隔误差和第二时间间隔误差进行合并，得到时间间隔误差，并将所述时间间隔误差的数据导出。

优选地，所述采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图包括以下步骤：

步骤A、根据所述时间间隔误差的数据，在第一观测时间窗内，计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，并记录所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值；

步骤B、以前一个滑动窗口中最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值中数值较小的位置值作为下一个滑动窗口的起始位置，求出下一个滑动窗口中的最大值和最小值，并根据下一个滑动窗口中的最大值和最小值计算该滑动窗口中的最大时间间隔误差；

步骤C、重复步骤B，计算所述第一观测时间窗内的每个滑动窗口中的最大时间间隔误差，找出其中数值最大的一个，将该值作为第一观测时间窗的最大时间间隔误差；

步骤D、将观测时间窗的值加1得到第二观测时间窗，重复步骤A、B和C，至求出第二观测时间窗内的最大时间间隔误差；

步骤E、重复步骤D，至求出第N个观测时间窗内的最大时间间隔误差，将所得到的N个观测时间窗内的最大时间间隔误差的值依序串接，形成最大时间间隔误差曲线。

优选地，在执行所述步骤B之前，还包括：

判断所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，如是，则下一个滑动窗口的起始点则为前一个滑动窗口向右移动一格处。

本发明还提供一种最大时间间隔误差的测量系统，包括测试装置、被测时钟和参考时钟源，所述参考时钟源包括第一参考时钟源和第二参考时钟源，所述测试装置包括：

采样模块，用于将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；

处理模块，用于采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图。

优选地，所述采样模块包括：

第一采样单元，用于将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第一参考时钟源，对所述被测时钟与第一参考时钟源之间的第一时间间隔误差进行采样；

第二采样单元，用于断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接，将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第二参考时钟源，对所述被测时钟与第二参考时钟源之间的第二时间间隔误差进行采样；

导出单元，用于将所采集到的第一时间间隔误差和第二时间间隔误差进行合并，得到时间间隔误差，并将所述时间间隔误差的数据导出。

优选地，所述处理模块按以下步骤流程绘制最大时间间隔误差曲线图：

步骤A、根据所述时间间隔误差的数据，在第一观测时间窗内，计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，并记录所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值；

步骤B、以前一个滑动窗口中最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值中数值较小的位置值作为下一个滑动窗口的起始位置，求出下一个滑动窗口中的最大值和最小值，并根据下一个滑动窗口中的最大值和最小值计算该滑动窗口中的最大时间间隔误差；

步骤C、重复步骤B，计算所述第一观测时间窗内的每个滑动窗口中的最大时间间隔误差，找出其中数值最大的一个，将该值作为第一观测时间窗的最大时间间隔误差；

步骤D、将观测时间窗的值加1得到第二观测时间窗，重复步骤A、B和C，至求出第二观测时间窗内的最大时间间隔误差；

步骤E、重复步骤D，至求出第N个观测时间窗内的最大时间间隔误差，将所得到的N个观测时间窗内的最大时间间隔误差的值依序串接，形成最大时间间隔误差曲线。

优选地，所述处理模块包括：

判断单元，用于判断所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，如是，则下一个滑动窗口的起始点则为前一个滑动窗口向右移动一格处。

本发明所提供的最大时间间隔误差的测量方法，通过改进最大时间间隔误差的计算方法，引入了对两个条件的判断，即对极值条件和边界条件进行判断。首先计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，对最大值和最小值所对应的位置进行判断，如不是边界情况，则可以直接将下一个滑动窗口的起始点跳跃至前一个滑动窗口中最大值和最小值所对应的位置值中较小的位置处。采用这种方法来测量最大时间间隔误差，由于在观测时间窗内可以跳跃式移动滑动窗口，既不会漏掉有用的极值数据，又可以加快最大时间间隔误差的计算速度，从而保证了计算的方法更为简单，并且可以大大缩短最大时间间隔误差的计算时间。

附图说明

图1为本发明最大时间间隔误差的测量方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明最大时间间隔误差的测量方法一实施例中采样的流程示意图；

图3为本发明最大时间间隔误差的测量方法一实施例中计算的流程示意图；

图4为本发明最大时间间隔误差的测量方法又一实施例的流程示意图；

图5为本发明最大时间间隔误差的测量系统的结构示意图；

图6为本发明最大时间间隔误差的测量系统一实施例的结构示意图；

图7为本发明最大时间间隔误差的测量系统一实施例中采样模块的结构示意图；

图8为本发明最大时间间隔误差的测量系统又一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，提出本发明MTIE的测量方法一实施例，该方法包括：

步骤S101，将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；

将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；

在本实施例中，可以通过示波器来对TIE(Time interval error，时间间隔误差)的数据进行采样，并将采集到的TIE的数据导出，以用于根据TIE的数据进行MTIE(Maximum time interval error，最大时间间隔误差)的计算及MTIE曲线的绘制。TIE(Time interval error，时间间隔误差)是指被测时钟的边沿相对于参考时钟源的边沿在时间上偏离的程度。

将被测时钟与参考时钟源进行连接，然后对被测时钟与参考时钟源之间的TIE进行采样，即在一个测量周期内，每经过一定的时间间隔，对被测时钟与参考时钟源的边沿进行采样。首先，将被测时钟与参考时钟源的TIE数据进行采样，本实施例中，可以通过示波器来对TIE数据进行采样，采用示波器来进行TIE数据的采样，可以在很大程度上降低对设备中时钟的最大时间间隔误差进行测试的成本。然后，将采集到的TIE数据导出，以用于通过对这些TIE数据进行处理，并计算得到MTIE。

步骤S102，采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图。

当采集到TIE数据并将其导出后，便可以采用矩阵算法，对所采集到的TIE数据进行处理，从而得到MTIE，并根据所得到的MTIE来绘制MTIE曲线。此时，如处理的TIE数据很多，则单纯的运用传统的MTIE的计算公式来计算MTIE，就会浪费很多的时间。根据MTIE的定义，由于在每个观测时间窗内，只有最大值和最小值的差值才参加最后的MTIE的最大值运算，因此，本实施例中提出了一种改进的MTIE的计算方法：

改进的MTIE算法需要对极值条件和边界条件进行判断。假设在第K个滑动窗口内，获得极大值xmax对应的位置是nmax，极小值为xmin对应的位置是nmin(假设nmin＜nmax)，这样，根据极大值xmax对应的位置nmax和极小值xmin对应的位置nmin，就可以求出此滑动窗口中的极值。当求出第K个滑动窗口中的极值后，下一个滑动窗口的起始位置就直接移动到nmin处，也就是第K个滑动窗口中的最小值处，定义下一个滑动窗口为K1，在此观测时间窗中运行求极值程序，又可以获得最大值xmax1对应的位置为nmax1和最小值xmin1对应的位置为nmin1(假设nmin1＜nmax1)，这样再下一个滑动窗口的起始位置又可以移到nmin1处，依此类推。

而如果在某一个滑动窗口内的最大值和最小值的位置正好出现在该滑动窗口的第一个样本序列位置处(假设为nmax)，这时候下一个测试时间窗就不能跳跃式移动，只能向右移动一个取样间隔，这个就是边界情况。当得到所有滑动窗口中的最大值和最小值，并根据最大值和最小值求出每一个滑动窗口中MTIE后，找出这些滑动窗口中MTIE值的最大值，这样，就可以得到一个观测时间窗中的MTIE值，当通过同样的方法得到一个测量周期中全部观测时间窗的MTIE值后，将这些MTIE值绘制成MTIE曲线，就可以根据MTIE曲线，并按照指标要求来分析相位变化。

本发明所提供的最大时间间隔误差的测量方法，通过改进MTIE的计算方法，引入了对两个条件的判断，即对极值条件和边界条件进行判断。首先计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，对最大值和最小值所对应的位置进行判断，如不是边界情况，则可以直接将下一个滑动窗口的起始点跳跃至前一个滑动窗口中最大值和最小值所对应的位置值中较小的位置处。采用这种方法来测量MTIE，由于在观测时间窗内可以跳跃式移动滑动窗口，既不会漏掉有用的极值数据，又可以加快MTIE的计算速度，从而保证了计算的方法更为简单，并且可以大大缩短MTIE的计算时间。

参照图2，在本发明MTIE的测量方法一实施例中，步骤S101包括：

步骤S1011，将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第一参考时钟源，对所述被测时钟与第一参考时钟源之间的第一时间间隔误差进行采样；

时钟测试中的相位瞬变指标反应了被测时钟在下列状态下的时钟短时相位瞬变响应特性：

1、由于时钟传递路径故障，设备丢失了SEC选定的第一参考时钟源而切换到由跟踪于同一参考时钟的第二参考时钟源提供定时。

2、在检测到第一参考时钟源失效后，该参考输入时钟又快速恢复(如时钟自动恢复)。

本实施例中，以第一种状态为例，来进行分析。首先，将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并使其同步于第一参考时钟源，然后对该被测时钟与第一参考时钟源的第一TIE数据进行采样。

步骤S1012，断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接，将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第二参考时钟源，对所述被测时钟与第二参考时钟源之间的第二时间间隔误差进行采样；

当由于时钟传递路径故障，设备丢失了SEC选定的第一参考时钟源，即断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接后，会将被测时钟切换到由跟踪于同一参考时钟的第二参考时钟源提供定时，即将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，然后同样使被测时钟同步于第二参考时钟源，并对被测时钟与第二参考时钟源的第二TIE数据进行采样。

步骤S1013，将所采集到的第一时间间隔误差和第二时间间隔误差进行合并，得到时间间隔误差，并将所述时间间隔误差的数据导出。

当将被测时钟分别与第一参考时钟源和第二参考时钟源进行连接并且进行同步，并经过采样得到第一TIE数据和第二TIE数据后，便需要将第一TIE数据和第二TIE数据进行合并，从而可以得到在某一个测量周期内被测时钟与参考时钟源的TIE数据，然后将该TIE数据导出。

参照图3，在本发明MTIE的测量方法一实施例中，步骤S102包括：

步骤A、根据所述时间间隔误差的数据，在第一观测时间窗内，计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，并记录所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值；

步骤B、以前一个滑动窗口中最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值中数值较小的位置值作为下一个滑动窗口的起始位置，求出下一个滑动窗口中的最大值和最小值，并根据下一个滑动窗口中的最大值和最小值计算该滑动窗口中的最大时间间隔误差；

步骤C、重复步骤B，计算所述第一观测时间窗内的每个滑动窗口中的最大时间间隔误差，找出其中数值最大的一个，将该值作为第一观测时间窗的最大时间间隔误差；

步骤D、将观测时间窗的值加1得到第二观测时间窗，重复步骤A、B和C，至求出第二观测时间窗内的最大时间间隔误差；

步骤E、重复步骤D，至求出第N个观测时间窗内的最大时间间隔误差，将所得到的N个观测时间窗内的最大时间间隔误差的值依序串接，形成最大时间间隔误差曲线。

本实施例中，以如下系统时钟架构为例，来说明MTIE的具体的计算方法。

主备主控分别下送8K时钟给线卡，线卡也分别将线路恢复出来的8K时钟上送给主备主控。主备主控的时钟同步处理采用时钟板源同步处理。

当同步于线路时钟的时候，主用主控和备用主控都锁定同一路线卡恢复出来的时钟，主用主控和备用主控之间会存在相位偏差，但是主备切换的时候不会有时钟的丢失；而当同步于面板2MBITS或者PPS的时候，主备主控锁定面板送过来的时钟，同时将该路时钟通过主备互联送往备用主控的CPLD，备用主控的时钟板锁定该路时钟，主备切换的时候，不会导致时钟的丢失。具体算法如下：

步骤S1021：在第一观测时间窗内，定义nmax＝1，nmin＝1，nLeft＝1，n＝1，那么这个观测时间窗内的滑动窗口就是x(nLeft)～x(nLeft+n)；

步骤S1022：计算滑动窗口x(nLeft)内的最大值max(nLeft)和最小值min(nLeft)的值，并记录最大值max(nLeft)所在的位置值nmax(nLeft)以及最小值min(nLeft)所在的位置值nmin(nLeft)，通过nmax(nLeft)-nmin(nLeft)计算得到MTIE(nLeft)的值；

步骤S1023：比较nmax(nLeft)和nmin(nLeft)的大小，以较小的值作为下一个滑动窗口x(nLeft+1)的起始位置，并启动求极值程序得到这个滑动窗口中的最大值max(nLeft+1)和最小值min(nLeft+1)以及max(n Left+1)和min(nLeft+1)所对应的位置nmax(nLeft+1)和nmin(nLeft+1)，然后通过nmax(nLeft+1)-nmin(nLeft+1)计算得出MTIE(nLeft+1)的值；

步骤S1024：重复步骤S1023，至得到滑动窗口x(nLeft+n)的最大值max(nLeft+n)和最小值min(nLeft+n)，并通过max(nLeft+1)-min(nLeft+1)计算得出MTIE(nLeft+n)的值；

步骤S1025：找出MTIE(nLeft)到MTIE(nLeft+n)中的最大值，此时这个最大值就是第一观测时间窗的MTIE的值MTIE(1)。

步骤S1026：将第一观测时间窗加1，得到第二观测时间窗，然后重复步骤步骤S1021至步骤S1025，至得到第二观测时间窗的MTIE的值MTIE(2)；

步骤S1027：重复步骤S1026，至求出第N个观测时间窗内的MTIE(N)，将所得到的N个观测时间窗内的MTIE的值依序串接，从而可以形成MTIE曲线。

MTIE曲线的运用，能更好的了解时钟性能。MTIE是描述时钟信号稳定度的重要指标。MTIE随观测时间窗的大小变化而变化，当n越来越大的时候，MTIE的值已经趋于稳定。MTIE在n上是一个单调递增的函数，仿真出来的MTIE曲线和理论分析的是一致的。采用这种跳跃式的移动滑动窗口的方法，对一个测量周期中的MTIE值进行计算，在很大程度上减少了计算机运算时间，从而提高了计算效率。

参照图4，提出本发明MTIE的测量方法又一实施例，步骤S102中还包括：

步骤F、判断所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，如是，则下一个滑动窗口的起始点则为前一个滑动窗口向右移动一格处。

当计算出滑动窗口x(nLeft)内的最大值max(nLeft)和最小值min(nLeft)的值，并记录最大值max(nLeft)所在的位置值nmax(nLeft)以及最小值min(nLeft)所在的位置值nmin(nLeft)后，还需要判断nmax(nLeft)和min(nLeft)是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，即判断min(nmax(nLeft)，nmin(nLeft))与nLeft大小，并通过如下步骤进行判断及计算：

步骤F1：进行边界判断，当min(nmax(nLeft)，min(nLeft))大于nLeft时，则滑动窗口x(nLeft+1)的起始就跳跃到min(nmax(nLeft)，nmin(nLeft))位置处；否则，即min(nmax(nLeft)，nmin(nLeft))正好等于nLeft，执行步骤步骤S1042；

步骤F2：滑动窗口x(nLeft+1)只能右移一个。并设定移出的样本为old，移入的样本为new。当old＝max(nLeft)时，执行步骤S1043；当old＝min(nLeft)时，执行步骤S1044；

步骤F3：当new≥max(nLeft)时，则max(nLeft+1)＝new，min(nLeft+1)＝min(nLeft)；当new≤max(nLeft)时，则min(nLeft+1)＝new，求max(nLeft+1)；当min(nLeft)＜new＜max(nLeft)时，则求max(nLeft+1)，而min(nLeft+1)＝min(nLeft)；

步骤F4：当new≥max(nLeft)时，则max(nLeft+1)＝new，求min(nLeft+1)；当new≤max(nLeft)，则max(nLeft+1)＝max(nLeft)，min(nLeft+1)＝new；当min(nLeft)＜new＜max(nLeft)时，则max(nLeft+1)＝max(nLeft)，求min(nLeft+1)。

实际上，随着观测时间窗长度的增加，某一个观测时间窗内的最大值和最小值所对应的位置值是恰好是前一个滑动窗口的第一个样本序列的位置的概率大大减少，因此边界条件出现的概率大大降低。采用这种对边界条件进行判断的方法，可以在保证减少计算机对MTIE的运算时间，并且提高计算效率的同时，保证MTIE运算的准确性。

参照图5和图6，提出本发明MTIE的测量系统一实施例，该系统包括测试装置、被测时钟和参考时钟源，所述参考时钟源包括第一参考时钟源和第二参考时钟源，所述测试装置包括：

采样模块10，用于将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；

处理模块20，用于采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图。

在本实施例中，可以通过示波器来对TIE(Time interval error，时间间隔误差)的数据进行采样，并将采集到的TIE的数据导出，以用于根据TIE的数据进行MTIE(Maximum time interval error，最大时间间隔误差)的计算及MTIE曲线的绘制。TIE(Time interval error，时间间隔误差)是指被测时钟的边沿相对于参考时钟源的边沿在时间上偏离的程度。

将被测时钟与参考时钟源进行连接，然后采样模块10对被测时钟与参考时钟源之间的TIE进行采样，即在一个测量周期内，每经过一定的时间间隔，对被测时钟与参考时钟源的边沿进行采样。首先，将被测时钟与参考时钟源的TIE数据进行采样，本实施例中，可以通过示波器来对TIE数据进行采样，采用示波器来进行TIE数据的采样，可以在很大程度上降低对设备中时钟的最大时间间隔误差进行测试的成本。然后，将采集到的TIE数据导出，以用于通过对这些TIE数据进行处理，并计算得到MTIE。

当采集到TIE数据并将其导出后，处理模块20便可以采用矩阵算法，对所采集到的TIE数据进行处理，从而得到MTIE，并根据所得到的MTIE来绘制MTIE曲线。此时，如处理的TIE数据很多，则单纯的运用传统的MTIE的计算公式来计算MTIE，就会浪费很多的时间。根据MTIE的定义，由于在每个观测时间窗内，只有最大值和最小值的差值才参加最后的MTIE的最大值运算，因此，本实施例中提出了一种改进的MTIE的计算方法：

改进的MTIE算法需要对极值条件和边界条件进行判断。假设在第K个滑动窗口内，获得极大值xmax对应的位置是nmax，极小值为xmin对应的位置是nmin(假设nmin＜nmax)，这样，根据极大值xmax对应的位置nmax和极小值xmin对应的位置nmin，就可以求出此滑动窗口中的极值。当求出第K个滑动窗口中的极值后，下一个滑动窗口的起始位置就直接移动到nmin处，也就是第K个滑动窗口中的最小值处，定义下一个滑动窗口为K1，在此观测时间窗中运行求极值程序，又可以获得最大值xmax1对应的位置为nmax1和最小值xmin1对应的位置为nmin1(假设nmin1＜nmax1)，这样再下一个滑动窗口的起始位置又可以移到nmin1处，依此类推。

而如果在某一个滑动窗口内的最大值和最小值的位置正好出现在该滑动窗口的第一个样本序列位置处(假设为nmax)，这时候下一个测试时间窗就不能跳跃式移动，只能向右移动一个取样间隔，这个就是边界情况。当得到所有滑动窗口中的最大值和最小值，并根据最大值和最小值求出每一个滑动窗口中MTIE后，找出这些滑动窗口中MTIE值的最大值，这样，就可以得到一个观测时间窗中的MTIE值，当通过同样的方法得到一个测量周期中全部观测时间窗的MTIE值后，将这些MTIE值绘制成MTIE曲线，就可以根据MTIE曲线，并按照指标要求来分析相位变化。

本发明所提供的最大时间间隔误差的测量装置，通过改进MTIE的计算方法，引入了对两个条件的判断，即对极值条件和边界条件进行判断。首先计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，对最大值和最小值所对应的位置进行判断，如不是边界情况，则可以直接将下一个滑动窗口的起始点跳跃至前一个滑动窗口中最大值和最小值所对应的位置值中较小的位置处。采用这种方法来测量MTIE，由于在观测时间窗内可以跳跃式移动滑动窗口，既不会漏掉有用的极值数据，又可以加快MTIE的计算速度，从而保证了计算的方法更为简单，并且可以大大缩短MTIE的计算时间。

参照图7，在本发明MTIE的测量系统一实施例中，采样模块10包括：

第一采样单元11，用于将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第一参考时钟源，对所述被测时钟与第一参考时钟源之间的第一时间间隔误差进行采样；

第二采样单元12，用于断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接，将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第二参考时钟源，对所述被测时钟与第二参考时钟源之间的第二时间间隔误差进行采样；

导出单元13，用于将所采集到的第一时间间隔误差和第二时间间隔误差进行合并，得到时间间隔误差，并将所述时间间隔误差的数据导出。

时钟测试中的相位瞬变指标反应了被测时钟在下列状态下的时钟短时相位瞬变响应特性：

1、由于时钟传递路径故障，设备丢失了SEC选定的第一参考时钟源而切换到由跟踪于同一参考时钟的第二参考时钟源提供定时。

2、在检测到第一参考时钟源失效后，该参考输入时钟又快速恢复(如时钟自动恢复)。

本实施例中，以第一种状态为例，来进行分析。首先，将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并使其同步于第一参考时钟源，然后第一采样单元11对该被测时钟与第一参考时钟源的第一TIE数据进行采样。

当由于时钟传递路径故障，设备丢失了SEC选定的第一参考时钟源，即断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接后，会将被测时钟切换到由跟踪于同一参考时钟的第二参考时钟源提供定时，即将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，然后同样使被测时钟同步于第二参考时钟源，第二采样单元12对被测时钟与第二参考时钟源的第二TIE数据进行采样。

当将被测时钟分别与第一参考时钟源和第二参考时钟源进行连接并且进行同步，并经过采样得到第一TIE数据和第二TIE数据后，便需要将第一TIE数据和第二TIE数据进行合并，从而可以得到在某一个测量周期内被测时钟与参考时钟源的TIE数据，然后导出单元13将该TIE数据导出。

在上述实施例中，处理模块20按以下步骤流程绘制最大时间间隔误差曲线图：

步骤A、根据所述时间间隔误差的数据，在第一观测时间窗内，计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，并记录所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值；

步骤B、以前一个滑动窗口中最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值中数值较小的位置值作为下一个滑动窗口的起始位置，求出下一个滑动窗口中的最大值和最小值，并根据下一个滑动窗口中的最大值和最小值计算该滑动窗口中的最大时间间隔误差；

步骤C、重复步骤B，计算所述第一观测时间窗内的每个滑动窗口中的最大时间间隔误差，找出其中数值最大的一个，将该值作为第一观测时间窗的最大时间间隔误差；

步骤D、将观测时间窗的值加1得到第二观测时间窗，重复步骤A、B和C，至求出第二观测时间窗内的最大时间间隔误差；

步骤E、重复步骤D，至求出第N个观测时间窗内的最大时间间隔误差，将所得到的N个观测时间窗内的最大时间间隔误差的值依序串接，形成最大时间间隔误差曲线。

本实施例中，以如下系统时钟架构为例，来说明MTIE的具体的计算方法。

主备主控分别下送8K时钟给线卡，线卡也分别将线路恢复出来的8K时钟上送给主备主控。主备主控的时钟同步处理采用时钟板源同步处理。

当同步于线路时钟的时候，主用主控和备用主控都锁定同一路线卡恢复出来的时钟，主用主控和备用主控之间会存在相位偏差，但是主备切换的时候不会有时钟的丢失；而当同步于面板2MBITS或者PPS的时候，主备主控锁定面板送过来的时钟，同时将该路时钟通过主备互联送往备用主控的CPLD，备用主控的时钟板锁定该路时钟，主备切换的时候，不会导致时钟的丢失。具体算法如下：

步骤S1021：在第一观测时间窗内，定义nmax＝1，nmin＝1，nLeft＝1，n＝1，那么这个观测时间窗内的滑动窗口就是x(nLeft)～x(nLeft+n)；

步骤S1022：计算滑动窗口x(nLeft)内的最大值max(nLeft)和最小值min(nLeft)的值，并记录最大值max(nLeft)所在的位置值nmax(nLeft)以及最小值min(nLeft)所在的位置值nmin(nLeft)，通过nmax(nLeft)-nmin(nLeft)计算得到MTIE(nLeft)的值；

步骤S1023：比较nmax(nLeft)和nmin(nLeft)的大小，以较小的值作为下一个滑动窗口x(nLeft+1)的起始位置，并启动求极值程序得到这个滑动窗口中的最大值max(nLeft+1)和最小值min(nLeft+1)以及max(n Left+1)和min(nLeft+1)所对应的位置nmax(nLeft+1)和nmin(nLeft+1)，然后通过nmax(nLeft+1)-nmin(nLeft+1)计算得出MTIE(nLeft+1)的值；

步骤S1024：重复步骤S1023，至得到滑动窗口x(nLeft+n)的最大值max(nLeft+n)和最小值min(nLeft+n)，并通过max(nLeft+1)-min(nLeft+1)计算得出MTIE(nLeft+n)的值；

步骤S1025：找出MTIE(nLeft)到MTIE(nLeft+n)中的最大值，此时这个最大值就是第一观测时间窗的MTIE的值MTIE(1)。

步骤S1026：将第一观测时间窗加1，得到第二观测时间窗，然后重复步骤步骤S1021至步骤S1025，至得到第二观测时间窗的MTIE的值MTIE(2)；

步骤S1027：重复步骤S1026，至求出第N个观测时间窗内的MTIE(N)，将所得到的N个观测时间窗内的MTIE的值依序串接，从而可以形成MTIE曲线。

MTIE曲线的运用，能更好的了解时钟性能。MTIE是描述时钟信号稳定度的重要指标。MTIE随观测时间窗的大小变化而变化，当n越来越大的时候，MTIE的值已经趋于稳定。MTIE在n上是一个单调递增的函数，仿真出来的MTIE曲线和理论分析的是一致的。采用这种跳跃式的移动滑动窗口的方法，对一个测量周期中的MTIE值进行计算，在很大程度上减少了计算机运算时间，从而提高了计算效率。

参照图8，提出本发明MTIE的测量装置又一实施例，计算模块20包括：

判断单元21，用于判断所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，如是，则下一个滑动窗口的起始点则为前一个滑动窗口向右移动一格处。

当计算出滑动窗口x(nLeft)内的最大值max(nLeft)和最小值min(nLeft)的值，并记录最大值max(nLeft)所在的位置值nmax(nLeft)以及最小值min(nLeft)所在的位置值nmin(nLeft)后，判断单元21还需要判断nmax(nLeft)和min(nLeft)是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，即判断min(nmax(nLeft)，nmin(nLeft))与nLeft大小，并通过如下步骤进行判断及计算：

步骤F1：进行边界判断，当min(nmax(nLeft)，min(nLeft))大于nLeft时，则滑动窗口x(nLeft+1)的起始就跳跃到min(nmax(nLeft)，nmin(nLeft))位置处；否则，即min(nmax(nLeft)，nmin(nLeft))正好等于nLeft，执行步骤步骤S1042；

步骤F2：滑动窗口x(nLeft+1)只能右移一个。并设定移出的样本为old，移入的样本为new。当old＝max(nLeft)时，执行步骤S1043；当old＝min(nLeft)时，执行步骤S1044；

步骤F3：当new≥max(nLeft)时，则max(nLeft+1)＝new，min(nLeft+1)＝min(nLeft)；当new≤max(nLeft)时，则min(nLeft+1)＝new，求max(nLeft+1)；当min(nLeft)＜new＜max(nLeft)时，则求max(nLeft+1)，而min(nLeft+1)＝min(nLeft)；

步骤F4：当new≥max(nLeft)时，则max(nLeft+1)＝new，求min(nLeft+1)；当new≤max(nLeft)，则max(nLeft+1)＝max(nLeft)，min(nLeft+1)＝new；当min(nLeft)＜new＜max(nLeft)时，则max(nLeft+1)＝max(nLeft)，求min(nLeft+1)。

实际上，随着观测时间窗长度的增加，某一个观测时间窗内的最大值和最小值所对应的位置值是恰好是前一个滑动窗口的第一个样本序列的位置的概率大大减少，因此边界条件出现的概率大大降低。采用这种对边界条件进行判断的方法，可以在保证减少计算机对MTIE的运算时间，并且提高计算效率的同时，保证MTIE运算的准确性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种最大时间间隔误差的测量方法，其特征在于，包括：

将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；具体包括：

将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第一参考时钟源，对所述被测时钟与第一参考时钟源之间的第一时间间隔误差进行采样；

断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接，将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第二参考时钟源，对所述被测时钟与第二参考时钟源之间的第二时间间隔误差进行采样；

将所采集到的第一时间间隔误差和第二时间间隔误差进行合并，得到时间间隔误差，并将所述时间间隔误差的数据导出；

采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图；具体包括：

步骤A、根据所述时间间隔误差的数据，在第一观测时间窗内，计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，并记录所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值；

判断所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，如是，则下一个滑动窗口的起始点则为前一个滑动窗口向右移动一格处；

步骤B、以前一个滑动窗口中最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值中数值较小的位置值作为下一个滑动窗口的起始位置，求出下一个滑动窗口中的最大值和最小值，并根据下一个滑动窗口中的最大值和最小值计算该滑动窗口中的最大时间间隔误差；

步骤C、重复步骤B，计算所述第一观测时间窗内的每个滑动窗口中的最大时间间隔误差，找出其中数值最大的一个，将该值作为第一观测时间窗的最大时间间隔误差；

步骤D、将观测时间窗的值加1得到第二观测时间窗，重复步骤A、B和C，至求出第二观测时间窗内的最大时间间隔误差；

步骤E、重复步骤D，至求出第N个观测时间窗内的最大时间间隔误差，将所得到的N个观测时间窗内的最大时间间隔误差的值依序串接，形成最大时间间隔误差曲线。

2.一种最大时间间隔误差的测量系统，包括测试装置、被测时钟和参考时钟源，所述参考时钟源包括第一参考时钟源和第二参考时钟源，其特征在于，所述测试装置包括：

采样模块，用于将被测时钟与参考时钟源进行连接，对所述被测时钟与参考时钟源之间的时间间隔误差进行采样，并将所采集到的时间间隔误差的数据导出；采样模块包括：

第一采样单元，用于将被测时钟与第一参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第一参考时钟源，对所述被测时钟与第一参考时钟源之间的第一时间间隔误差进行采样；

第二采样单元，用于断开被测时钟与所述第一参考时钟源的连接，将被测时钟与第二参考时钟源进行连接，并将所述被测时钟同步于所述第二参考时钟源，对所述被测时钟与第二参考时钟源之间的第二时间间隔误差进行采样；

导出单元，用于将所采集到的第一时间间隔误差和第二时间间隔误差进行合并，得到时间间隔误差，并将所述时间间隔误差的数据导出；

处理模块，用于采用矩阵算法，将所述时间间隔误差的数据进行处理，得到最大时间间隔误差，并绘制最大时间间隔误差曲线图；处理模块按以下步骤流程绘制最大时间间隔误差曲线图：

步骤A、根据所述时间间隔误差的数据，在第一观测时间窗内，计算出前一个滑动窗口中的最大值和最小值，并记录所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值；

步骤B、以前一个滑动窗口中最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值中数值较小的位置值作为下一个滑动窗口的起始位置，求出下一个滑动窗口中的最大值和最小值，并根据下一个滑动窗口中的最大值和最小值计算该滑动窗口中的最大时间间隔误差；

步骤C、重复步骤B，计算所述第一观测时间窗内的每个滑动窗口中的最大时间间隔误差，找出其中数值最大的一个，将该值作为第一观测时间窗的最大时间间隔误差；

步骤D、将观测时间窗的值加1得到第二观测时间窗，重复步骤A、B和C，至求出第二观测时间窗内的最大时间间隔误差；

步骤E、重复步骤D，至求出第N个观测时间窗内的最大时间间隔误差，将所得到的N个观测时间窗内的最大时间间隔误差的值依序串接，形成最大时间间隔误差曲线；

所述处理模块包括：

判断单元，用于判断所述最大值对应的位置值和所述最小值对应的位置值是否在前一个滑动窗口的第一个样本序列处，如是，则下一个滑动窗口的起始点则为前一个滑动窗口向右移动一格处。