Измерения в технике Связи Лекции. Лекции по дисциплине Измерениявтехникесвязи Для студентов специальности 200900 Сети связи и системы коммутации
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
6.8. Методынормированияпараметровцифровыхканалов 6.8.1. Гипотетическаямодель цифрового тракта К основным показателям качества цифровых систем передачи и коммутации относятся параметры ошибки и готовности канала. В рамках международных стандартов были приняты следующие основные параметры качества цифровых систем передачи: ВЕК - параметр ошибок, EFS - количество секунд, пораженных ошибками, SES - количество секунд, несколько раз пораженных ошибками, AS - количество секунд готовности канала и UAS - количество секунд неготовности канала. Параметры EFS, SES, AS и UAS могут иметь как абсолютное, так и процентное выражение. В настоящем разделе коснемся вопросов нормирования показателей качества цифровых каналов, т.е. тех норм, которые предъявляются к перечисленным параметрам в зависимости от типа цифрового канала.Стандартизацией и нормировании параметров качества цифровых каналов занимались два комитета в составе МСЭ - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ), ныне ITU-T, и Международный консультативный комитет по радио (МККР), ныне ITU-R. Стандартизация параметров качества потребовала создания моделей цифровых систем передачи и коммутации, так называемых гипотетических моделей или условных эталонных цифровых трактов, для которых затем были разработаны нормы на параметры качества. В результате работы комитетов была сформирована единаягипотетическаямодельнаоснованииподходак сетям ISDN, т.е. цифровым сетям с доведением цифрового потока от абонента до абонента без аналого-цифровых преобразований. Такая модель, одобренная МККТГ, носит название эталонного международного коммутируемого соединения ISDN (Hypothetical Reference Connection - HRX), длина ее принята равной 27500 км. В ее состав возможно включение секции радиочастотной системы передачи длиной 25000 км., параметры которой регламентированы МККР, разработавшим гипотетическуюмодельрадиочастотной цифровойсистемыпередачи (Hypothetical Reference Digital Path - HRDP). Гипотетическая модель МККР была применена для разработки норм на радиорелейные и спутниковые системы передачи. В настоящее время все нормы на параметры цифровых каналов ориентированы на две гипотетические модели HRX и HRDP, связанные друг с другом тем, что в состав HRX вхо- дит HRDP. Обе модели значительно повлияли не только на стандартизацию норм, но и на саму технологию организации измерений, в частности на параметры времени проведения измерений. Нормы на параметры цифровых каналов имеются в соответствующих рекомендациях МККТТ и МККР, а также в отечественных приказах, в частности в приказе Министерства связи России № 92 от 10.08.96 "Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральной и внутризоновой первичных сетей". Частично эти нормы будут при- ведены в соответствующих разделах книги, здесь же будут рассмотрены только принципы создания самих норм. 6.8.2. Гипотетическаямодель ISDN (HRX) Гипотетическая модель ISDN предполагает нормирование параметров качества для цифрового канала ОЦК 64 кбит/с, сформированного системами передачи и коммутации ISDN. Нормы качества разработаны для составного канала ОЦК от абонента до абонента. При разработке норм МККТТ руководствовался следующими соображениями: • услуги цифровой связи предполагается предоставлять на основе технологии ISDN, по этому ISDN была выбрана как "эталонная сеть"; • в качестве основных показателей выбраны параметры ошибок и готовности, поскольку именно они влияют на качественные параметры передачи речевой информации и дан ных пользователя; • требования к нормам качества резонно строить на основе технологии ISDN, так как предполагается, что сеть ISDN будет использоваться для передачи сервисной информа ции даже по телефонным каналам. В результате рассмотрения параметров качества была сформирована гипотетическая модель тракта ISDN, представленная на рис. 6.11. За основу был взят цифровой тракт общей протяженностью 27500 км, разбитый на участки местного качества, среднего качества и вы- сокого качества. Максимальная протяженность участков от абонента до цифровой системы передачи магистральной первичной сети установлена в 1250 км и протяженность цифрового тракта магистральной первичной сети - 25000 км (этот параметр соответствует длине HRDP).Тракт от абонента до магистральной первичной сети включает в себя участок местного качества (от точки Т до ближайшего коммутационного узла LE) и участок среднего качества от коммутационного узла до узла магистральной первичной сети, где могут использоваться системы передачи местной первичной сети или системы коммутации вторичных сетей. Полученная модель описывает нормы на параметры качества международного комму- тируемого соединения IDN/ISDN (HRX). Нормы на характеристики ошибок в таком между- народном соединении содержатся в рекомендации ITU-T G.821. Измерительная модель тракта ISDN (HRX) Требования к параметрам ошибки по времени разделены на три категории: для минут низкого качества (категория А), для пораженных ошибками секунд SES (категория Б) и для секунд с ошибками ES (категория В). Эти категории представлены в табл.6.4 вместе со сформированными применительно к модели HRX нормами на параметры ошибок в составном цифровом канале 64 кбит/с. Трикатегориикачествадлямеждународногосоединения ISDN 64 кбит/с (ITU- Tрекомендация G.821) Термины "минуты низкого качества", "секунды, пораженные ошибками" и "секунды с ошибками" использованы в качестве удобной и краткой классификации эксплуатационных норм. Их использование не означает приемлемости или неприемлемости этого уровня качества. Одноминутные интервалы получены после исключения времени неготовности и сильно пораженных ошибками секунд из общего времени и последующего последовательного груп- пирования остальных секунд в блоки по 60 секунд. Базовые односекундные интервалы получают, исходя из фиксированного периода времени. Временной интервал, на котором определяются процентные нормы, не нормирован, так как этот период может зависеть от конкретного применения. Период порядка одного месяца предлагается в качестве стандартного периода. По практическим соображениям при 64 кбит/с минута, содержащая четыре ошибки (что соответствует коэффициенту ошибок 1,04x10" 6 ), не считается минутой низкого качества. Однако это не следует рассматривать как снижение нормы коэффициента ошибок. Секундой неготовности канала считается секунда, в течении которой было отмечено более 64 ошибок. Для проведения практических измерений обычно используют 10-минутные интервалы, однако обсуждается альтернативный подход с использованием 5-минутных интервалов. Помимо деления на три категории качества каналов было сделано разделение по параметрам готовности канала, представленное на рис. 6.12. Разделение времени работы канала по параметрам его готовности Разделение времени работы канала по категориям готовности и неготовности в зависимости от различных причин позволило сформулировать нормы на основные параметры качества цифровой передачи для периода готовности, которые нашли отражение в рекомендации G.821. Таким образом, был определен следующий подход к методологии нормирования пара- метров цифровых каналов на основе HRX: • вес время использования канала делится на три категории по параметрам готовности и неготовности канала и формулируются требования к параметрам готовности и неготов ности канала; • для времени готовности канала нормируются параметры качества цифровой передачи в зависимости от категории качества соединения (для интервалов высокого качества, ES и SES нормы формируются отдельно). Эта методология нашла применение при разработке национальных (в том числе и отече- ственных) норм на цифровые каналы и тракты, и при нормировании параметров для эталон- ной модели HRDP. Обычно нормы на параметры цифрового тракта учитывают тип трафика, передаваемого в тракте. Так например, рекомендация G.821 определяет следующие параметры BER для ка- нала, по которому передается речь и данные: НормыпопараметруошибокВЕЙдлямеждународногосоединения ISDN 6.8.3. Гипотетическая модель радиочастотной системы передачи (HRDP) Требования по параметрам готовности и параметрам канала цифровой передачи между- народного соединения ISDN (HRX) получили развитие при разработке норм на параметры радиочастотных трактов систем передачи на основе гипотетической модели тракта радиосистемы HRDP. На основании данных рекомендации G.821 были сформулированы следующие основные параметры HRDP: 1. Длина HRDP принята равной 2500 км (рис.6.11). 2. Для HRX установлено требование по параметру BER магистрального участка высокого качества - I ошибка на 10 10 на километр, а для тракта HRDP параметр ошибки - 2,5x10" 7 , не включая мультиплексное оборудование. Такое значение параметра BER должно вы полняться в течении 99 % от общего времени работы канала. 3. МККТТ определена норма на параметр EFS от LE до LE в 95 %, а на параметр EFS для HRDP - 99,5% 4. Окончательные требования по параметру BER определены в рекомендации 594 МККР: BER > 10" 7 не более чем 1 % времени любого месяца; BER > 10" 3 не более чем 0,05 % времени любого месяца. Как видно, принципы нормирования, описанные в предыдущем разделе, использовались и при разработке норм на параметры HRDP. 6.8.4. Пересчет параметров гипотетической модели в параметры реальногоканала Методология нормирования параметров цифровых каналов с использованием гипотети- ческих моделей включает не только разработку норм на параметры эталонных трактов, но и методику пересчета параметров эталонного тракта в параметры реального канала. Для этой цели наиболее часто используется принцип линейной аппроксимации результатов по длине реального участка. В качестве примера рассмотрим методологию пересчета, описанную в докладе 930 МККР по расчету параметров реальной радиочастотной системы передачи. Па- раметры радиочастотной системы длиной L могут быть найдены следующим образом: BER > 172500хЮ" 7 не более чем 172500% времени любого месяца; BER > 10" 3 не более чем 171500x0,05% времени любого месяца. Методика расчета параметров цифровых трактов, изложенная в приказе Министерства связи России №92, также использует методы линейной аппроксимации (в ряде случаев с ве- совыми коэффициентами). Пример распределения по длинам пакетовошибок в канале спутниковой связи 2x304 Мбит/с с кодированием FEC 1/2 Линейная аппроксимация результатов основана на предположении случайного расп] деления возникающих в канале ошибок. Этим обуславливается методология нормировани; измерений основных параметров, которая основана на асинхронном методе измерений » новных параметров цифрового канала. В то же время, ряд систем передачи, используемых в современных сетях, имеет отл! ные от Гауссова распределения возникающих ошибок, так как последние возникают в вк пакетов и не описываются в полной мере современной принятой методологией их норми] вания и измерения (рис.6.13). Поэтому в настоящее время идет процесс обсуждения нов методологии нормирования и измерения цифровых каналов, учитывающих произвольн распределения возникновения ошибок. 6.9. Методологии ITU-T рекомендации G.821, G.826, М.2100 6.9.1. Методология ITU-T рекомендация G.821 Эта рекомендация впервые опубликована в 1980 г., в ней определены параметры качества международного соединения HRX {в основных чертах она описана выше при рассмотрении ги- потетической модели эталонного международного коммутируемого соединения). Рекомендация определяет нормирование всех параметров качества канала ОЦК - 64 кбит/с и предусматривает измерение параметров ES, EFS, SES, DM и UAS согласно алгоритма, представленного на рис. 6.14. Алгоритм измерения параметров согласно рекомендации ITU-T G.821 Измерения основаны на подсчете количества ошибок. Вначале все время проведения измерений разделяется на время готовности и время неготовности канала, в результате выделяется параметр UAS. Затем во время готовности канала производится подсчет секунд с ошибками ES, автоматически рассчитывается параметр EFS. Для секунд с ошибками рассчитывается параметр BER и вычисляется параметр SES. На основе анализа SES рассчитывается параметр DM. Основной недостаток методологии - невозможность определения параметров цифровых систем передачи со скоростями выше 64 кбит/с. 6.9.2. Методология ITU-T рекомендация G.826 Опубликована впервые в 1993 г., является развитием методологии рекомендации G.821 и учитывает ее недостатки. Эта методология применима к цифровым системам передачи со скоростями выше 64 кбит/с и ориентирована на эксплуатационные измерения работающих систем. В ней учитываются основные скорости передачи, используемые в современных циф- ровых системах PDH/SDH. Параметры, измеряемые в методологии G.826, связаны с измерениями без отключения канала, т.е. с анализом параметра ошибки по блокам. Методологией предусмотрено измерение параметров: ЕВ, ES, SES, BBE. Результатами измерений являются различные параметры ESR, SESR, BBER. Установлены допустимые значения параметров, приведенные в табл. 6.6. Параметры цифровых систем передачи по G.826 Алгоритм измерения параметров представлен на рис. 6.15. Рис. 6.15. Алгоритм изме- рения параметров согласно рекомендации ITU-T G.826 Согласно рекомендациям ITU-T G.82I и G.826 время проведения измерений - 30 дней. Этот период обеспечивает корректную объективацию результатов измерения, включая спе- цифические особенности радиочастотных цифровых систем передачи. На практике, однако, измерения в течении такого длительного периода проводятся довольно редко. Обычно для эксплуатационных измерений достаточно 24.часов, что определено в рекомендации М.2100. 6.9.3. Методология ITU-T рекомендацииМ.2100/М.2101 Эта методология разработана для целей эксплуатации и ориентирована на индикационные измерения, когда в качестве результатов измерения делается вывод о прохождении/не- прохождении теста, а не получают количественные величины параметров. В качестве основ- ных для измерений были выбраны параметры SES и ES. Рекомендация М.2100 была впервые опубликована в 1993 г. и определила параметры пороговых значений для проведения измерений в цифровых системах передачи PDH. Разви- тие технологии цифровой первичной сети и внедрение технологии SDH привело к необходимости доработки методологии и появления рекомендации М.2101, где определены пороговые значения для проведения измерений систем передачи SDH. В вышеназванных методологиях (М.2100/М.2101) проведение измерений уменьшено до 15 минут. Если результат кратковременного измерения окажется в "средней зоне" (рис. 6.16), то последующие измерения должны проводиться в течение 24 часов. Наконец, третьей отличительной особенностью является использование не одного (как в G.821/G.826), а двух пороговых значений для выделения "средней зоны" (рис. 6.16). Если результат измерения попадает в "среднюю зону", он нуждается в дополнительном уточнении методами долговременного анализа. Рис. 6.16. Методика индикационных измерений 6.10. Методологияизмеренийпараметрованалогово-цифровыхпреобразованийИКМ 6.10.1. Значениеметодологииизмеренийаналогово-цифровыхпреобразователей Выше рассматривалась методология измерения параметров цифровых каналов. Однако отечественная сеть - это, в основном, аналоговая сеть. Для стыка с аналоговыми подсистемами и для сопряжения с аналоговым оборудованием пользователя цифровые телекоммуникации в той или иной степени включают в себя аналогово- цифровые преобразователи. Это не теряет актуальности и на этапе развития цифровых систем связи. Методология измерений аналоговых каналов и сигналов аналоговой телефонии будет рассматриваться в контексте анализа аналогово-цифровых преобразователей ИКМ, как наи- |