29-EFT.WP.TBN.Measurement v1.0 | 第1章 TBN 计量域定义与范围

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第1章 TBN 计量域定义与范围

一句话目标：界定时基骨干网络（TBN）计量的对象、输入/输出与工程边界，确立相位/频率/到达时两口径与RefCond 可追溯的统一发布口径与清单键位。

I. 范围与对象

1. 对象（被测系统与链路）
   • 节点/链路/交换设备：本振与分配、光/电传输段、交换/排队环节、测量端探头与前端。
   • 传播路径：gamma(ell) = ⊕_{seg∈{fiber,fso,device}} gamma_seg(ell)，路径长 L_gamma = ( ∫_gamma 1 d ell )。
   • 时基与参考：统一计算时标 tau_mono 与发布时刻 ts，本地钟参数 offset/skew/J。
2. 对象（量测量）
   • 相位/频率：phi(t), y(t)（瞬时频偏），相位噪声谱 S_phi(f)，频率噪声谱 S_y(f)，Allan 家族 sigma_y(τ)。
   • 到达时（两口径并行）：T_arr^{form1} = ( 1 / c_ref ) * ( ∫_{gamma} n_eff d ell )；T_arr^{form2} = ( ∫_{gamma} ( n_eff / c_ref ) d ell )；差 delta_form。
   • 链路/节点指标：lat_total = lat_prop + lat_ser + lat_sw + lat_q + lat_proc，SNR/RBW/ENBW，量化噪声与触发抖动。
3. 输入
   • 观测流与前端：I/Q/脉冲/时间戳、ADC/触发/参考输入、窗口 W=[ts-Δt, ts] 与窗函数。
   • 路径/环境：n_eff(f,x), 气象/TEC，设备/段清单与 hash/id/有效期。
   • 同步/基准：PPS/Two-Way/比链/回环锚，offset/skew/J 先验，RefCond 源（星历/势场/介质/仪器/时基）。
4. 输出
   • 估计与统计：phi/y、S_phi/S_y/sigma_y、T_arr^{form1/2}, delta_form, lat_*。
   • 修正与一致化：corr_env(x; RefCond)、T_arr* 与上线门/guardband。
   • 清单：manifest.tbn.*（证据/阈值/不确定度/签名）。
5. 边界（不包含）
   基础常数与原理的教科书推导；无线/光纤/FSO 的传播高阶模型移交至 Packets/PathCorrection/PathRedshift；安全策略与治理在配套安全卷。

II. 名词与变量

• 时频与相位：f, omega=2*pi*f, phi(t), y(t) = (f(t)-f_ref)/f_ref, S_phi(f), S_y(f), sigma_y(τ)。
• 路径与介质：gamma(ell), L_gamma, n_eff(f,x), n_phi(f), n_g(f) = n_phi - f * ( d n_phi / d f )。
• 到达时与两口径：T_arr^{form1}, T_arr^{form2}, delta_form, tol_Tarr, c_ref。
• 计量窗口与带宽：W=[ts-Δt,ts], RBW, ENBW, BW。
• 同步与钟：offset, skew, J；refclk、PLL。
• 量纲示例：unit(T_arr) = "[T]", unit(S_phi) = "rad^2/Hz", unit(S_y) = "1/Hz", unit(sigma_y)= "1"，unit(delta_form)="[T]"。

III. 公设 P501-*

• P501-1（两口径并行）：任何到达时发布必须并行给出 T_arr^{form1/form2} 与 delta_form，且契约断言 delta_form ≤ tol_Tarr。
• P501-2（测度显式）：所有积分/平均/统计显式域与测度：( ∫_{gamma(ell)} · d ell )、( ∫_{t∈W} · dt )、( ∫_{f∈B} · df )。
• P501-3（量纲合规）：进入方程的字段必须 check_dim( y - f(x) ) 通过；对数量↔线性（dB↔线性、rad↔cycle）换算写入 scale.note。
• P501-4（RefCond 可追溯）：路径/环境/仪器/时基等参考条件以 RefCond 落盘并带 hash/有效期/覆盖/Δt/Δx。
• P501-5（前端一致）：采样/触发/参考时标的一致性必须在清单记录，违反则量测拒发或降级。

IV. 最小方程 S501-*

1. 相位—频率—统计变换

• S501-1：S_y(f) = (f/2π)^2 S_phi(f)；sigma_y^2(τ) = 2 ∫_0^∞ S_y(f) |H_τ(f)|^2 df（H_τ 为 Allan 滤波器）。
• S501-2：y(t) = (1/2π f_ref) d phi/dt；CRLB（纯正弦＋AWGN）：var(f̂) ≥ 6 / ( (2π)^2 · SNR · T_obs^3 )（口径与常数落盘）。

2. 到达时两口径与差

• S501-3：T_arr^{form1} = ( 1 / c_ref ) ( ∫_{gamma} n_eff d ell )；T_arr^{form2} = ( ∫_{gamma} ( n_eff / c_ref ) d ell )。
• S501-4：delta_form = | T_arr^{form1} - T_arr^{form2} |，上线门 delta_form ≤ tol_Tarr。

3. 链路延时分解与一致化

• S501-5：lat_total = lat_prop + lat_ser + lat_sw + lat_q + lat_proc；
  一致化：T_arr* = T_arr^{form2} + ΔT_geom + ΔT_med + ΔT_inst + ΔT_proc + ΔT_sync。

4. 窗口化与带宽

• S501-6：频谱度量采用 RBW/ENBW 与窗函数 w(t)：ENBW = ( ∫ w^2 / (∫ w)^2 ) Fs，发布须记录 window_fn/RBW/ENBW。

V. 计量流程 M50-1（就绪→采集→建模/估计→校核→落盘）

1. 就绪：统一 tau_mono/ts；固化 RefCond 与设备/段清单；设定窗口 W、带宽 RBW/ENBW 与阈值。
2. 采集：获取 I/Q/脉冲/时间戳；记录触发/参考一致性与 SNR；同步状态 offset/skew/J。
3. 建模/估计：
   • 相位与频偏：phi/y/S_phi/S_y/sigma_y（第4–5章）；
   • 到达时：T_arr^{form1/form2}, lat_* 分解（第6章）；
   • 环境/路径/仪器修正 corr_env(x; RefCond)（第7–8章/配套卷）。
4. 校核：check_dim(*)、两口径差 delta_form、解析 vs 观测残差；传播 u/U（第11章）。
5. 落盘：manifest.tbn = {RefCond.hash, S_phi/S_y/sigma_y, T_arr_forms, lat_*, corr_env, u/U, contracts.*, signature}。

VI. 契约与断言 C50-1x（建议阈值）

• C50-101（两口径差）：delta_form_p95 ≤ tol_Tarr（建议 tol_Tarr = 1e-3·T_arr 或链路特定）。
• C50-102（窗/带宽合规）：RBW/ENBW 与窗函数落盘一致；泄露/分辨率门达标。
• C50-103（SNR/CRLB）：估计器满足 SNR ≥ SNR_min 与 T_obs ≥ T_min；不足拒发或降级。
• C50-104（量纲与新鲜度）：check_dim(*) 通过；age(RefCond) ≤ Δt_max，coverage ≥ cov_min。
• C50-105（前端一致性）：触发/参考一致性指标达标，否则不得发布。

VII. 实现绑定 I50-1*（接口原型、输入输出、不变量）

• I50-11 acquire_timing(frontends, refs) -> {raw, meta}
• I50-12 estimate_phase_freq(raw, method) -> {phi, y, S_phi, S_y, sigma_y, meta}
• I50-13 measure_latency(link, probe) -> {T_arr_form1, T_arr_form2, delta_form}
• I50-14 compose_corr_env(sources, RefCond) -> {corr_env, meta}
• I50-15 assert_measurement_contracts(ds, rules) -> {report, pass}
• I50-16 emit_tbn_manifest(results, policy) -> {uri, status}
  不变量：two_forms_present=true；check_dim(*) 通过；method/RefCond/hash 可追溯；窗口/带宽/窗函数落盘。

VIII. 交叉引用

• PathCorrection/Packets/PathRedshift：路径修正、频散映射、FSO/光纤传播；
• TimeBase/Sync：tau_mono/ts/offset/skew/J 与对时口径；
• Instrument：回环/三角/对等校准；
• Methods.Cleaning：两口径与契约落盘约定。

IX. 质量与风控

• SLI/SLO：delta_form_p95, sigma_y(τ) 分位, S_phi@f 门限, ΔT_obs_p95, age(source), coverage, hit/stale_ratio。
• 回退策略：两口径差高→统一到 form2 并增 guardband；SNR 不足→延长窗/换估计器；RefCond 过期→降级/拒发；触发不一致→复位/重对齐。
• 审计：清单签名链、源 hash、回放脚本与双环境复算。

小结

• 本章确立 TBN 计量的域级基线：量测对象与输入/输出、两口径与量纲刚性、RefCond 可追溯与清单化发布；
• 给出 P501/S501/M50-1/C50-1x/I50-1* 的可执行骨架，作为全卷与跨卷（路径/同步/仪器）对齐的工程锚点。