Измерения в технике Связи Лекции. Лекции по дисциплине Измерениявтехникесвязи Для студентов специальности 200900 Сети связи и системы коммутации
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
3. Основныепараметры, измеряемыевбинарномцифровомканале Все параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале, будут встречаться в технологии измерений цифровых каналов первичной и вторичных цифровых сетей. Прежде чем рас- сматривать технологию измерений параметров бинарного цифрового канала, необходимо определить эти параметры. Ниже приведены основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале. Они описаны в соответствии с сокращениями, используемыми в меню большинства приборов. В основном это параметры, используемые для анализа характеристик бинарного канала согласно ITU-T рекомендации G.821, G.826 и М.2100. AS - Availability Seconds - времяготовностиканала (с) - вторичный параметр, равный разности между общей длительностью теста и временем неготовности канала. AS(%) - Availability Seconds - относительноевремяготовностиканала - параметр, характеризующий готовность канала, выраженный в процентах, является первичным параметром и входит в число основных параметров ITU-T рекомендации G.821. Его можно интерпретировать как вероятностную мерукачества предоставляемого пользователю канала. ВВЕ - Background Block Error - блоксфоновойошибкой - блок с ошибками не является частью SES, применяется при анализе ошибок по блокам. Важный параметр, вошедший в рекомендации ITU-T G.826.BIT или ERR BIT - Bit Errors - числоошибочныхбитов - параметр, используемый при анализе канала на наличие битовых ошибок и являющийся числителем в выражении для расчета BER. Битовые ошибки подсчитываются только в период пребывания канала в состоянии готовности. ЕВ - Error Block - числоошибочныхблоков - параметр, используемый при анализе канала на наличие блоковых ошибок и являющийся числителем в выражении для расчета BLER. Блоковые ошибки подсчитываются только в период пребывания канала в состоянии готовности. ВВЕК - Background Block Error Rate - коэффициентошибокпоблокамсфоновыми ошибками - отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему количеству блоков в течение времени готовности канала за исключением всех блоков в течении SES. Параметр входит в рекомендации ITU-T G.826. RATE или BER - Bit Error Rate - частотабитовыхошибок, коэффициентошибокпо битам - основной параметр в системах цифровой передачи, равный отношению числа бито- вых ошибок к общему числу бит, переданных за время проведения теста по каналу, находя- щемуся в состоянии готовности. При обнаружении десяти последовательных секундных ин- тервалов, сильно пораженных ошибками (SES), анализатор ИКМ переключается на подсчет времени неготовности канала. При этом измерение BER прерывается до восстановления ра- ботоспособности канала. Таким образом, управляемые проскальзывания, связанные с поте- рей одного или нескольких циклов информации, практически не влияют на значение BER. Измерения параметра BER универсальны, они не требуют наличия в потоке Е1 цикловой и сверхцикловой структуры, однако необходима передача специальной тестовой последова- тельности. Проводятся только при полном или частичном отключении цифрового канала от полезной нагрузки. BLER - Block Error Rate - частотаблоковыхошибок, коэффициентошибокпоблокам - редко применяемый на практике параметр, равный отношению числа ошибочных блоков данных к общему числу переданных блоков. Под блоком понимается заданное количество битов. Ошибочным блоком считается блок, содержащий хотя бы один ошибочный бит. Обычно значение параметра BLER больше (хуже), чем параметра BER. Его целесообразно измерять только в тех сетях передачи данных, где информация передается блоками фиксированного размера, а параметр BLER является важной характеристикой канала с учетом кадровой (цикловой) структуры передачи. Например, для сетей ATM принята кадровая структура передачи в виде кадров длиной 53 бита. Ошибочный кадр уничтожается (дискартируется). В этом случае можно считать кадр ATM блоком длиной в 53 бита, а эквивалентом BLER будет параметр ошибки по кадрам CER (Cell Error Rate). В другом примере в качестве эквивалента блока может выступать сверхцикл ИКМ, а эквивалентом BLER будет ошибка no CRC. CLKSL1P или SLIP - Clock Slips - числотактовыхпроскальзываний - параметр ха- рактеризуется числом синхронных управляемых проскальзываний, появившихся с момента начала теста. Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов в синхронной или плезиохроннои последовательности двоичных символов в результате разли- чия между скоростями считывания и записи в буферной памяти. Поскольку проскальзывание ведет к потере части информации, что в свою очередь ведет к потере цикловой синхронизации, на практике используются эластичные управляемые буферы с возможностью управления проскальзываниями. В этом случае проскальзывания называются управляемыми. В наибольшей степени параметр CLKSLIP связан с параметром неготовности канала (UAS). Сопоставление CLKSLIP и UAS позволяет выявить причину неготовности канала, в частности, связана ли она с нарушением синхронизации. Значение параметра CLKSLIP зависит от размера имитируемого прибором буфера, емкостью от 1 бита до нескольких циклов.CRC ERR — CRC Errors - числоошибок CRC - параметр ошибки, измеренный с использованием циклового избыточного кода (CRC), распространенный параметр определения ошибок реально работающего канала без его отключения и без передачи тестовой последовательности. Данные кода помещаются в состав сверхцикла ИКМ. Необходимым условием измерения параметра CRC является наличие механизма формирования кода в аппаратуре передачи. Встроенные средства самодиагностики большей части современных цифровых систем передачи используют именно этот механизм. Таким образом, при измерении параметра CRC можно не только оценить частоту ошибок, но и проверить работу системы самодиагностики. При использования CRC часто возникает вопрос о необходимости одновременного изме- рения и параметра BER. Необходимо учитывать две особенности применения CRC. Во- первых, каждая ошибка CRC не обязательно связана с ошибкой одного бита информации. Несколько битовых ошибок в одном сверхцикле могут дать только одну ошибку CRC для блока. Во-вторых, несколько битовых ошибок могут компенсировать друг друга и не входить в суммарную оценку CRC. Таким образом, при использовании CRC можно говорить не об истинном уровне ошибок в канале, а только об оценке их величины. Тем не менее CRC является удобным методом контроля ошибок при проведении сервисного наблюдения за работающим каналом, когда практически невозможно измерить реальные параметры битовых ошибок. CRC RATE - CRC Errors Rate - частотаошибок CRC - показывает среднюю частоту ошибок CRC. По описанным выше причинам бывает лишь частично коррелирован с параметром BER. DGRM - Degraded Minutes - числоминутдеградациикачества - несколько временных интервалов продолжительностью 60 с каждый, когда канал находится в состоянии го- товности, но BER=10 6 . Ошибки во время неготовности канала не считаются, а интервалы по 60 с в состоянии готовности канала, пораженные ошибками несколько раз, суммируются. DGRM (%) — Degraded Minutes - процентминутдеградациикачества - число минут деградации качества, выраженное в процентах по отношению ко времени, прошедшему с момента начала тестирования. EFS - Error Free Seconds - время, свободноеотошибок (с), - один из первостепенных параметров, входящих в рекомендации G.821 и М.2100/М.550. Отражает время, в течение которого сигнал был правильно синхронизирован, а ошибки отсутствовали, т.е. общее время пребывания канала в состоянии готовности. EFS(%) - Error Free Seconds - процентвремени, свободногоотошибок (с), - то же, что и предыдуший параметр, только выраженный в процентах по отношению к общему времени с момента начала тестирования. ES - Errors Seconds - длительностьпоражениясигналаошибками, количествосекундс ошибками (с) - параметр показывает интервал времени поражения всеми видами ошибок в канале, находящемся в состоянии готовности. ES связан с другими параметрами простым соотношением: AS = ES + EFS. ES(%) - Errors Seconds - процентпоражениясигналаошибками - параметр связан с %EFS соотношением: %ES + %EFS = %AS. ESR - Error Seconds Rate - коэффициентошибокпосекундамсошибками - параметр, практически равный ES(%). LOSS - Loss of Signal Seconds - длительностьпотерисигнала (с) - параметр характеризует интервал времени, в течение которого сигнал был потерян. PATL - Pattern Loss - количествопотерьтестовойпоследовательности - параметр ха- рактеризуется числом потерь тестовой последовательности, появившихся с момента начала теста. PATLS - Pattern Loss Seconds - продолжительностьвременипотеритестовойпосле- довательности - общее время потери тестовой последовательности с момента начала теста.SES - Severally Errors Seconds - продолжительностьмногократногопоражения ошибками, количествосекунд, пораженныхошибками (с), - интервал времени, пораженный ошибками несколько раз, измеряемый в секундах. В это время частота битовых ошибок со- ставляет BER>1(T 3 . Подсчет SES производится только во время готовности канала. Из опре- деления видно, что SES -- составная часть параметра ES. Вторая интерпретация параметра SES связана с измерениями по блоковым ошибкам, тогда SES определяется как односекунд- ный интервал времени, содержащий более 30 % блоков с ошибками. Можно сказать, что во время подсчета параметра SES, качество канала чрезвычайно плохое. Параметр SES очень важен и входит в перечень обязательных к измерению параметров ИКМ рекомендаций G.821 ИМ.2ЮО/М.550. SES(%) - Severally Errors Seconds - относительнаяпродолжительностьмногократного пораженияошибками - тот же параметр, выраженный в процентах. SESR - Severally Error Seconds Rate - коэффициентошибокпосекундам, пораженным ошибками - параметр, практически равный SES(%). SLIPS или CKSLIPS - Clock Slips Seconds - продолжительностьтактовыхпроскаль- зываний- параметр характеризуется общим временем с наличием синхронных управляемых проскальзываний. UAS - времянеготовностиканала (с) - время неготовности канала начинает отсчитываться с момента обнаружения 10 последовательных интервалов SES и увеличивается после каждых следующих 10 последовательных интервалов SES. Счет UAS обычно начинается с момента потери цикловой синхронизации или сигнала. Этот параметр связан со всеми предыдущими параметрами и определяет стабильность работы цифрового канала. - относительноевремянеготовностиканала - пре- дыдущий параметр, выраженный в процентах. 6.4. Тестовыепоследовательности Для организации измерений с отключением канала используются генератор и анализатор тестовой последовательности, подключенные к разным концам цифрового канала. Эти приборы синхронизированы по тестовой последовательности, т.е. анализатор может предсказать следующее значение каждого принимаемого бита. В практике используются два типа тестовых последовательностей - фиксированные и псевдослучайные (ПСП, PRBS - Pseudorandom Binary Sequence). Фиксированными являются последовательности чередующихся повторяемых комбинаций битов. В качестве примера рассмотрим альтернативную фиксированную последовательность типа 1010, в которой после каждого 0 идет 1. Процедура синхронизации тестовой последовательности в этом случае может быть чрезвычайно проста: анализатор заранее запрограммирован на ожидание альтернативной последовательности. При приеме 1 он предсказывает появление в качестве следующего бита 0, и в случае приема 1 делается вывод о битовой ошибки. Реальная процедура синхронизации несколько сложнее, поскольку требуется проверка, не является ли первый принятый бит ошибочным. Для этого проверяется правильность синхронизации в течение нескольких последовательных групп битов (блоков), при этом сама процедура синхронизации аналогична. Такая процедура синхронизации не указывает на начало цикла. При фиксированной тестовой последовательности с указанием начала цикла, начало цикла задается специальным битом или последовательностью битов (далее называется бит i).В практике могут использоваться обе процедуры синхронизации тестовой последова- тельности. В последнее время производители склоняются к внедрению процедуры с указанием начала цикла, поскольку в этом случае синхронизация тестовой последовательности осуществляется в течении нескольких циклов - порядка 8-16 переданных битов. Исключение составляют постоянные фиксированные последовательности 0000 и 1111, где процедура с указанием начала цикла не имеет смысла. В современной практике используются следующие фиксированные тестовые последова- тельности: 1111 - всеединицы- фиксированная последовательность используется обычно для рас- ширенного и стрессового тестирования канала. Например, если последовательность послана в неструктурированном потоке Е1, то это будет понято как сигнал неисправности (AIS). 1010 - альтернативная- фиксированная последовательность из чередующихся нулей и единиц. Последовательность может передаваться без указания или с указанием начала цикла -fOlOlOlOl. 0000 - всенули- фиксированная последовательность используется обычно для расши- ренного и стрессового тестирования канала. FOX - фиксированная последовательность FOX используется в приложениях передачи данных. Последовательность в ASCII переводится как "Quick brown fox.". Синхронизация последовательности осуществляется правильным переводом предложения. Ниже приведена последовательность: 2А, 12, А2, 04, 8А, АА, 92, С2, D2, 04, 42, 4А, F2, ЕА, 72, 04, 62, F2, 1А, 04, 52, АА, В2, ОА, СА, 04, F2, 6А, А2, 4А, 04, 2А, 12, А2, 04, 32, 82, 5А, 9А, 04, 22, F2, Е2, 04, 8С, 4С, СС, 2С, АС, 6С, ЕС, 1C, 9С, ОС, ВО, 50 1-3 - однаединицанатрибита- промышленный стандарт 1 в 3 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность пе- редается с указанием на начало цикла: f 010. 1-4 - однаединицанатрибита- промышленный стандарт 1 в 4 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность пе- редается с указанием на начало цикла: f 0100. 1-8 - однаединицанавосемьбитов- промышленный стандарт 1 в 8 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность передается с указанием на начало цикла: f 0100 0000. 3-24 - триединицына24 бита- промышленный стандарт 3 в 24 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность пе- редается с указанием на начало цикла: f 0100 0100 0000 0000 0000 0100. Кроме перечисленных стандартных фиксированных последовательностей могут исполь- зоваться произвольные слова и предложения. Процедура синхронизации и анализа битовых ошибок может быть организована на основе указания на начало цикла или на основе провер- ки правильности перевода слов и предложений. Вторая процедура наиболее часто использу- ется в практике. Использование фиксированных последовательностей рекомендовано главным образом для стрессового тестирования аппаратуры кодирования/декодирования. Поэтому наиболее часто используются тестовые последовательности со множеством нулей. Как известно, при передаче двоичной последовательности наличие последовательности из нескольких нулей равносильно отсутствию сигнала (0 обычно передается сигналом нулевой амплитуды). В ре- зультате генерации последовательностей со множеством нулей можно проанализировать ра- боту канала в случае естественного пропадания сигнала.Пример 6.1, ВсистемахИКМ (поток El) внедавнемпрошломиспользовалсялинейныйкод AMI, в которомотсутствуетустойчивостьбитовойсинхронизацииприпоявлениидлинных последовательностейнулей. Врезультатенеобходиманализчастотысбоевбитовой синхронизацииизмеряемогоканаласкодированием AMI. Дляизмеренийобычно используютсяпромышленныестандартысдлиннымипоследовательностяминулей - 1-4, 1- 8 или 3-24. Длиннаяпоследовательностьнулейвэтомслучаесоздаетвозможностьсбоя битовойсинхронизации, фиксируемогокакбитовыеошибкиприпередачиединиц. Пример 6.2. Неустойчивостьбитовойсинхронизациивслучаепоявлениядлинныхпоследовательностей нулейкодирования AMI былопреодоленовсовременномкоде HDB3 НКМ-систем, где используется процедура инверсии шестого нуля в алгоритме кодирования. Работоспособностьэтойпроцедурыможнопроверитьприпомощипромышленных стандартовсдлиннымипоследовательностяминулей - 1-4, 1-8 или 3-24. Крометого, стабильностьбитовойсинхронизацииможетбытьпроверенагенерациейпо- следовательности 0000. Вторым направлением стрессового тестирования является анализ систем передачи с за- полнением. Пример 6.3. ВнекоторыхИКМ-системахприорганизациитранзитасбойнаудаленномконцеприводит ктому, чтопотокЕ1 заполняетсяединицами. Этапроцедураиспользуетсядляимитации сбоя, передатчикгенерируетпоследовательность 1111 ианализируетсигнал A1S, передаваемыйпринимающейстороной. Пример 6.4. Наличиесистемсзаполнениемтребуетсособеннойосторожностьюиспользоватьпри измеренияхфиксированныепоследовательности. Внекоторыхаучаяхфиксированная последовательностьможетсовпадатьспоследовательностьюзаполнения, чтоможет привестикошибочнымрезультатам. Известенслучайанализаспутниковогоканалапопараметруошибки (BER), приэтом использоваласьальтернативнаяпоследовательность 1010, котораясовпалас последовательностьюзаполнениявыходногоканалапередачиданныхотмодема. В результатедажепослепропаданиярадиочастотногоспутниковогоканалаанализатор выдавалрезультатпопараметруошибки BER=10 5 Чтобыизбежатьподобныхситуаций, рекомендуетсяиспользоватьфиксированные последовательности в виде слов или предложений (например, применение последовательности FOX вописываемомпримересразуидентифицировалонеготовность канала) илипсевдослучайнойпоследовательности (ПСП). Генератор псевдослучайной последовательности Псевдослучайные последовательности характеризуются количеством регистров сдвига, используемых при генерации N с длинной цикла последовательности L=2 N - 1. Структура псевдослучайной последовательности связана со схемой генератора ПСП, представленной на рис. 6.4. В основе принципа работы генератора ПСП лежит процедура сверточного кодирования с использованием N регистров сдвига с одной обратной связью перед регистром N. Это эквивалентно кодеру сверточного кодирования с полиномом |