29-EFT.WP.TBN.Measurement v1.0 | 第8章 仪器与处理链计量（回环/三角/对等）

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第8章 仪器与处理链计量（回环/三角/对等）

一句话目标：用**回环（loopback）/三角（triangle）/对等（peer-to-peer）三种可落地方案，分离并计量仪器与处理链（Inst/Proc）**的时延与非对称项，配套 T_arr 两口径一致化与不确定度/清单化发布。

I. 范围与对象

1. 输入
   • 拓扑与端口：被测设备/链路 D={Tx,Rx,port}，路径分段与接口 {Σ_j}，探针 probe∈{PPS,TWTT,PRBS,timestamp}。
   • 时基与触发：tau_mono/ts，参考 refclk 与 offset/skew/J（见第3章）。
   • 路径与环境：gamma(ell)、n_eff(f,x)（见第2/7章），量测窗 W=[ts-Δt,ts]、RBW/ENBW。
2. 输出
   • 仪器/处理链分解：ΔT_inst={frontend,codec,fpga,serdes,filter,connector}, ΔT_proc={buffer,queue,stack}, 非对称 ΔT_asym；
   • T_arr^{form1/form2}、一致化 T_arr* 与 delta_form 的仪器/处理链贡献；
   • 清单 manifest.tbn.inst.*，含证据 URI 与不确定度 u/U。
3. 边界
   聚焦设备内/处理链量化；外部介质/环境修正见第7章；网络层交换/排队分解见第6/第10章。

II. 名词与变量

• 回环/对称：往返 τ_loop=τ_fwd+τ_rev，非对称 ΔT_asym=(τ_fwd-τ_rev)/2。
• 组件延迟：ΔT_frontend, ΔT_codec, ΔT_fpga, ΔT_serdes, ΔT_filter, ΔT_conn；处理延迟 ΔT_buffer, ΔT_stack。
• 到达时两口径：T_arr^{form1}=(1/c_ref)(∫ n_eff d ell), T_arr^{form2}=(∫ (n_eff/c_ref) d ell), delta_form=|…|。
• 量纲：unit(T)= "[T]"；unit(delta_form)="[T]"；check_dim(*) 必通过。

III. 公设 P508-*

• P508-1（两口径配套）：任何仪器/处理链计量与修正必须同步发布 T_arr^{form1/form2} 与 delta_form ≤ tol_Tarr。
• P508-2（可辨识性）：分解参数只通过可观测不变量求解（回环/三角/对等），不得以经验常数“硬写”；不可辨的分量以上界入 u/U。
• P508-3（测度显式）：时间戳/相关/脉冲量测明确 ( ∫_{t∈W} · dt ) 与窗/带宽；接口点与端口方向性必须落盘。
• P508-4（量纲/RefCond）：所有字段 check_dim( y - f(x) ) 通过；RefCond.hash 与设备固件/配置哈希必须可追溯。
• P508-5（非对称守护）：检测到 |ΔT_asym| > τ_asym_max 时，必须标注并进入策略卡（降级/旁路/回滚）。

IV. 最小方程 S508-*

1. 回环（单端往返）

• S508-1（理想对称）
  τ_loop ≈ 2( T_arr* + ΔT_inst + ΔT_proc ) ⇒
  ΔT_inst+ΔT_proc ≈ τ_loop/2 - T_arr*。
• S508-2（含非对称与接口）
  τ_loop = (T_arr,fwd* + T_arr,rev*) + (ΔT_inst,fwd + ΔT_inst,rev) + (ΔT_proc,fwd + ΔT_proc,rev)，
  ΔT_asym = [(ΔT_inst,fwd-ΔT_inst,rev)+(ΔT_proc,fwd-ΔT_proc,rev)]/2。

2. 对等（Peer-to-Peer, A↔B）

• S508-3
  量测 τ_AB, τ_BA，则
  T_1way ≈ (τ_AB - ΔT_inst,A - ΔT_proc,A + τ_BA - ΔT_inst,B - ΔT_proc,B)/2，
  ΔT_asym ≈ (τ_AB - τ_BA)/2 + (ΔT_inst,B-ΔT_inst,A + ΔT_proc,B-ΔT_proc,A)/2。

3. 三角（A–B–C 闭环）

• S508-4
  τ_AB + τ_BC - τ_AC ≈ 2(ΔT_asym,ABC)，
  以第三点消去公共路径，强化设备/处理链非对称识别。

4. 组件建模与叠加

• S508-5
  ΔT_inst = ΔT_frontend + ΔT_codec + ΔT_fpga + ΔT_serdes + ΔT_filter + ΔT_conn，
  ΔT_proc = ΔT_buffer + ΔT_stack；
  若仅总量可辨，分量以先验上下界落盘，入 u/U。

5. 抖动与谱

• S508-6
  σ_t^2 = ∫ S_t(f) df；设备内抖动份额 σ_t,inst^2 ≈ σ_t,total^2 - σ_t,ref^2 - σ_t,path^2（独立近似），
  S_t(f) 与 RBW/ENBW 标注用于与第4–5章一致。

6. 两口径与一致化

• S508-7
  T_arr* = T_arr^{form2} + ΔT_geom + ΔT_med + (ΔT_inst + ΔT_proc) + ΔT_sync，
  回环/对等/三角的求解只作用于ΔT_inst/ΔT_proc 分量，delta_form 作为独立约束。

V. 计量流程 M50-8（就绪→量测→求解→校核→落盘）

1. 就绪：冻结设备/固件/配置哈希与端口拓扑；绑定 RefCond 与 tau_mono/ts；设定 W,w(t),RBW/ENBW；选择方案 {loop|peer|triangle} 与阈值。
2. 量测：采集时间戳/相关/脉冲往返数据 {t1..t4} 或 {τ_AB, τ_BA, τ_BC, τ_CA}，对齐同一时标。
3. 求解：按 S508-1…4 解 ΔT_inst, ΔT_proc, ΔT_asym；分解组件（若可辨）；估计抖动谱 S_t(f) 与 σ_t。
4. 校核：
   • check_dim(T)=[T]、delta_form ≤ tol_Tarr；
   • 与第6章单向/往返时延一致；|ΔT_asym| ≤ τ_asym_max 或标注异常；
   • 生成 u/U：计入回波/时间戳量化/触发/PLL/相关窗等不确定度源。
5. 落盘：
   manifest.tbn.inst = {scheme:{loop|peer|triangle}, topo:{ports,Σ}, timestamps:{…}|pairs:{…}, results:{ΔT_inst,ΔT_proc,ΔT_asym,σ_t,S_t}, Tarr:{form1,form2,delta_form,T_arr*}, components:{frontend,codec,fpga,serdes,filter,connector,buffer,stack}, u/U, RefCond, contracts.*, signature}。

VI. 契约与断言 C50-8x（建议阈值）

• C50-801（两口径差）：delta_form_p95 ≤ tol_Tarr。
• C50-802（非对称上界）：|ΔT_asym|_p95 ≤ τ_asym_max；若超限，必须标注并进入策略卡。
• C50-803（证据完备）：回环/对等/三角的时间戳组或相关证据 URI 必落盘；端口/方向性明确。
• C50-804（谱/抖动）：σ_t_p95 ≤ σ_t,max，S_t(f) 带内不超谱门；RBW/ENBW 与窗一致。
• C50-805（量纲/新鲜度）：check_dim(*) 通过；设备/固件/配置与 RefCond 的 age ≤ Δt_max，coverage ≥ cov_min。

VII. 实现绑定 I50-8*（接口原型、输入输出、不变量）

• I50-81 loopback_delay(stamps|correl, cfg) -> {τ_loop, ΔT_inst+ΔT_proc, ΔT_asym?, u, meta}
• I50-82 peer_delays(pairs:{τ_AB,τ_BA}, cfg) -> {T_1way, ΔT_asym, u, meta}
• I50-83 triangle_delays(pairs:{τ_AB,τ_BC,τ_CA}, cfg) -> {ΔT_asym, u, meta}
• I50-84 inst_decompose(total, priors) -> {components:{frontend,…,stack}, u, meta}
• I50-85 jitter_psd(traces, RBW, ENBW) -> {S_t(f), σ_t, meta}
• I50-86 inst_to_twoform_consistency(n_eff, gamma, c_ref) -> {T_arr_form1, T_arr_form2, delta_form}
• I50-87 assert_inst_contracts(ds, rules) -> {report, pass}
• I50-88 emit_inst_manifest(results, policy) -> {uri, status}
  不变量：two_forms_present=true；check_dim(*) 通过；端口拓扑/固件/配置哈希与 RefCond 可追溯；证据 URI 可回放。

VIII. 交叉引用

IX. 质量与风控

• SLI/SLO：delta_form_p95, |ΔT_asym|_p95, σ_t_p95, var_emp/CRLB, age(RefCond), coverage。
• 回退策略：非对称↑→采用对等/三角/回环组合校准；抖动↑→降带宽/平均/时钟清洁；证据不足→重测或拒发；两口径↑→统一 form2 并增 guardband。
• 审计：时间戳/相关证据、端口拓扑与固件/配置哈希、分解结果与不确定度、清单签名链与回放脚本。

小结

• 本章提供回环/三角/对等三方案计量仪器与处理链延迟与非对称，严格配套 T_arr 两口径与不确定度；
• 以 M50-8/C50-8x/I50-8* 与清单 manifest.tbn.inst 为锚，确保设备侧计量可计量、可追溯、可回退，为后续“频谱—时域一致”“解析 vs 基准与回放”（第9–10章）打下基础。