14.7. Нормирование параметров цифровых каналов
и трактов
В общем случае качество передачи цифровых сигналов оценивается количеством ошибок, которые появляются в процессе передачи, и фазовыми искажениями, которые проявляются как отклонения символов сигнала от идеальных тактовых позиций.
Изначально для оценки частости возникающих ошибок был введен коэффициент ошибок — отношение количества символов (бит), переданных с ошибками, к общему количеству переданных символов за определенный интервал времени
В международной практике и нормативных документах Кош обозначают аббревиатурой BER (Bit Error Ratio).
Чем больше интервал времени, за который производится измерение, тем ближе значение Кош к значению вероятности ошибки рош, которая является теоретической величиной при интервале измерений, равном бесконечности.
Однако в процессе изучения причин возникновения ошибок в цифровых каналах и трактах было установлено, что критерий Кош не может быть универсальной оценкой качества, так как он отражает реальную картину лишь в тех случаях, когда ошибки носят характер стационарного случайного процесса. На практике в цифровых системах передачи ошибки имеют тенденцию к группированию, т.е. возникают пачки ошибок, свойства которых с помощью этого показателя не могут быть достоверно оценены, так как этот процесс непостоянен во времени.
Первоначально в рекомендации МСЭ-TG. 821 для оценки качества передачи в качестве универсального оптимального показателя ошибок предлагалась доля временных интервалов, где ошибки превышают определенный порог в процентах. БыЬто введено 3 показателя ошибок:
® процент секунд с ошибками (одной и более); j в процент секунд, пораженных ошибками (K0l]\ ^ Ю-3); ® процент ухудшенных одноминутных интервалов (Кош > 10~б). Однако при практическом применении этой рекомендации возник ряд проблем.
Рекомендации были разработаны для каналов со скоростью передачи 64 Кбит/с, а контроль ошибок необходимо осуществлять и в трактах, работающих с более высокими скоростями. Следовательно, появились трудности, связанные с идентификацией (сравнением с нормами) результатов измерений.
Для измерения показателей качества необходимо выявлять ошибочные символы в передаваемой последовательности, которые могут быть однозначно опознаны лишь в том случае, когда известна контролируемая последовательность, т.е. необходим перерыв связи для ввода тестового сигнала.
Эти недостатки учтены в новой рекомендации G. 826, которая создает предпосылки для оценки качества передачи без перерыва связи на основе устройств встроенного контроля. Это оказалось возможным при переходе от измерения битовых ошибок к измерению так называемых блочных ошибок. Рекомендация G. 821 оставлена только для оценки основного цифрового канала (ОЦК) 64 Кбит/с.
Блок — это последовательность бит, количество которых относящихся к данному тракту ограничено, а каждый бит принадлежит одному блоку. Количество бит в блоке зависит от скорости передачи. Размеры блока, установленные «Нормами на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральных и внутризоновых первичных сетей» на основе рекомендации G. 826, приведены в табл. 14.1.
Значения величины блока установлены для длины блока кратной 125 мкс.
Предполагается, что каждый блок контролируется с помощью внутреннего кода обнаружения ошибок, предусмотренном в цикле систем передачи или контейнерах СЦИ.
Контроль показателей ошибок основан на выявлении и регистрации следующих событий, появляющихся в передаваемом цифровом сигнале:
блок с ошибками (ЕВ — Errored Blok) — блок, в котором один или несколько входящих в него битов, являются ошибочными;
период с серьезными нарушениями {SDP — Severely Disturbet Period) — период из 4-х смежных блоков, в каждом из которых или в среднем за 4 блока коэффициент ошибок ВЕК > 10~2 или же отсутствует сигнал;
секунда с ошибками (ES — Errored Second) — период в 1 с, в течение которого наблюдались: хотя бы одна ошибка (G. 821), один или несколько ошибочных блоков ЕВ (G. 826);
секунда, пораженная ошибками (SES — Severely Errored Second) — период в J с, в течение которого коэффициент ошибок ВЕЯ был более Ю-3 (G. 821), было более 30 % блоков с ошибками или один период с серьезным нарушением SDP (G. 826); SES входит в совокупность ES;
блок с фоновой ошибкой (ВВЕ — Backqround Blok Error) — блок с ошибками ЕВ, не являющийся частью SESL
Соответствие измеренных показателей ошибок установленным нормам следует оценивать только в промежуток времени готовности. Период времени неготовности для одного направления тракта начинается с наступлением 10 последовательных событий SES. Эти 10 с рассматриваются как часть времени неготовности. Новый период времени готовности начинается с наступлением 10 последовательных событий на SES. Эти 10 с рассматриваются как часть периода готовности.
Тракт находится в состоянии неготовности, ко|гда в состоянии неготовности находится хотя бы одно из его направлений.
Нормирование производится по следующим показателям ошибок: I
коэффициент ошибок по секундам с ошибками (ESR — Errored Second Ratio) — отношение числа секунд с ошибками ES к общему числу секунд в течение фиксированного интервала времени в период готовности;
® коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками (SESR) — отношение числа секунд, пораженных Ошибками SES к общему числу секунд в течение фиксированного интервала времени в период готовности;
коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками (.BBER) —- отношение числа блоков с фоновыми ошибками ВВЕ к общему числу блоков, за вычетом блоков, входящих в SES в течение фиксированного интервала времени в период готовности.
Показатели ошибок являются статистическими параметрами, поэтому нормы на них должны определяться с соответствующей вероятностью. Для показателей ошибок различают долговременные и оперативные виды эксплуатационных норм.
Долговременные нормы определены на основе рекомендаций МСЭ-ТG. 821 — для ОЦКи G. 826 —для ЦСТ(цифровых сетевых трактов). Соответствие долговременным нормам проверяется при приемке каналов и трактов, образуемых в ранее не применявшихся на первичной сети ВСС системах передачи (например при сертификации), а также при эксплуатационных исследованиях. Эти наиболее полные и длительные, не менее месяца, испытания, проводятся обычно с прекращением связи. Их проведение без прекращения связи возможно, если в проверяемом оборудовании есть соответствующие средства встроенного контроля и система технической эксплуатации с памятью, обеспечивающие запоминание и регистрацию выработанных показателей ошибок или же при наличии средств измерений, выполняющих эти функции.
Оперативные нормы, относящиеся к экспресс-нормам, определяются на основе рекомендации МСЭ-Т серий М. 2100, М. 550. Для их оценки требуются относительно короткие периоды измерений, длительность которых определяется функцией технического обслуживания.
Нормативной документ устанавливает следующие виды оперативных норм: j
нормы длй ввода в эксплуатацию, используемые, когда каналы и тракты, образованные аналогичным оборудованием, уже имеются в сети и прошли долговременные испытания;
нормы технического обслуживания, используемые при контроле трактов в| процессе эксплуатации для определения возможности их дальнейшего использования;
нормы для восстановления систем, используемые при сдаче тракта в эксплуатацию после ремонта.
Основой определения норм для показателей ошибок канала или тракта являются эталонные нормы на показатели ошибок полного международного соединения, протяженностью 27 500 км (рис. 14.7 и табл. ; 14.2). i
Распределение предельных расчетных норм для показателей ошибок по участкам тракта (канала) номинальной цепи (рис. 14.8) первичной сети приведено в табл. 14.3.
При длине участков L, отличной от эталонной, доля расчетных эксплуатационных норм для показателей ошибок (С— для определения долговременных и D — для оперативных норм) на МС и ВЗС взаимоувязанной сети связи России рассчитывается по табл. 14.4.
Если длина участка отличается от приведенных в табл. 14.4, ее следует округлить в большую сторону:
для ВЗС с точностью до 50 км при L < 200 км !и точностью до 100 км при L > 200 км, при этом округленные величины полностью соответствуют нормативам табл. 14.4;
для МС округление производится с точностью до 250 км при L < 1000 км и точностью до 500 км при L > 1000 Щ. Для значений Lx > 2500 км, не приведенных в табл. 14.4, долю расчетной нормы определяют по формулам:
для долговременных норм
С = L, - 0,016 • 10~:\.
для оперативных норм
Л = 0;05 + 0;006 ~ 2500 500
Суммарное значение D для канала или тракта, проходящего через МС и два участка ВЗС, не должно превышать 0,35.
При определении долговременных норм для тракта, образованного системами различного типа (например, ВОЛС и РСП) суммируются нормы для участков. При этом округление производится для каждого участка и для каждого из них определяют свою норму. Аналогично поступают, когда канал или тракт проходит по разным участкам сети (например, МС и ВЗС).
При эксплуатации контроль показателей ошибок для определения соответствия оперативным нормам проводится в различные периоды времени — 15 мин, 1 ч, 1 сут, 7 сут. По результатам определяют пороговые значения ES и SES за период наблюдения.
При вводе тр&кта в эксплуатацию (первоначальном или после ремонта) используются предельные значения показателей ошибок по отношению к эталонной норме, приведенные в табл. 14.5 (М550 МСЭ-Т).
Пороговые значения для ES и SES устанавливаются в соответствии с требованиями, которые определены разработчиком аппаратуры, с учетом иерархического уровня тракта.
Таким образом, контроль электрических параметров цифровых каналов и трактов требует не только знания основных показателей качества, но и предварительной работы по определению их пре-
дельных значений, соответствующих-типу тракта, его протяженности, типу и цели измерений и их продолжительности.
Исходные данные для расчетов и их методика приведены в документе «Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральных и внутризоновых первичных сетей», которым руководствуются все предприятия связи.
В этом же документе определены нормы на другие важные показатели качества передачи цифровых сигналов —- фазовые дрожания и дрейф фазы. Это специфичные искажения, которые возникают в процессе передачи цифровых сигналов. Стабильность задающих генераторов систем передачи имеет конечную величину. Выделение колебаний тактовой частоты из цифрового сигнала в регенераторах, оконечной и промежуточной аппаратуре также не может происходить с идеальной точностью. В результате регулярность следования элементов сигнала (битов) несколько нарушается и не совпадает е временными позициями исходной тактовой последовательности. Кратковременные отклонения фактических положений элементов цифровых сигналов от желаемых (идеальных) временных позиций в технике цифровой связи носят название фазовых дрожаний (дэ/сит- тер а), а. долговременные отклонения — дрейфа фазы.
Рассмотрим регулярную последовательность импульсов переданного сигнала, которая после прохождения по тракту передачи ста-
новится слегка нерегулярной (рис. 14.9, а). Отклонения от моментов регулярного хронирования, выделенные на риё. 14.9, б, можно изобразить в виде серии ординат в исходных регулярных интервалах, которые в свою очередь могут быть представлены в виде отсчетов некоторой непрерывной функции, описывающей модуляцию фазы хронирующего сигнала (рис. 14.9, в). Это колебание можно выделить и измерить с помощью специального испытательного оборудования.
Джиттер цифрового сигнала характеризуется частотой и амплитудой. Амплитудой джиттера считается размах отклонения фронта импульса от среднего значения временного положения этого фронта. Она оценивается в долях (процентах) тактового интервала. Величина тактового интервала не зависит от формы сигнала и определяется только частотой передачи. Выражение амплитуды в относительных единицах, за которые принимаются доли тактового интервала (ЕИ—единичный интервал), позволяет сделать оценку этого параметра независимой от скорости передачи.
Получить точные результаты измерений параметров джиттера можно только при условии обеспечения ширины полосы пропускания анализатора, соответствующей частоте джиттера. Но в реальных условиях измерений, когда частота неизвестна, получить точные результаты невозможно. Поэтому при выполнении измере-
нии амплитуды джиттера выполняются последовательно два разных сеанса измерений с использованием фильтро|в, имеющих различную полосу пропускания. В табл. 14.6 приведены значения максимально допустимых фазовых дрожаний на иерархическом стыке в зависимости от скорости передачи в тракте.
Помимо внутреннего джиттера, рекомендации МСЭ-Т определяют его максимально допустимую величину и передаточную функцию, которая показывает степень изменения джиттера при прохождении сигнала через какой-либо функциональный элемент сети.
Дрейф фазы в отличие от фазовых дрожаний определяется как долговременное отклонение временных положений элементов цифрового сигнала от их идеальных положений. Точное различие между фазовыми дрожаниями и дрейфом фазы окончательно не определено посколько отсутствует строгое определение по частоте. Их чаще всего разделяют по причинам, в основном связанным с изменением затуханий и параметров схемных элементов от температуры. Величина дрейфа фазы может быть очень большой (сотни и даже тысячи тактовых интервалов). Существенным является тот факт, что основное оборудование передачи — линейные тракты и временное группобразование — является практически прозрачным для этих низкочастотных изменений фазы. Однако отдельные типы оборудования, такие как цифровые коммутаторы, могут оказаться чувствительными к дрейфу фазы и это требует принятия определенных мер для устранения его влияния.
Большая величина фазовых дрожаний или дрейфа фазы может привести к увеличению коэффициента ошибок в пунктах регенерации сигнала, а при определенных обстоятельствах к сбоям в передаче цифровых сигналов, в результате того, что моменты принятия решений о виде передаваемого символа («О» или «1») смещены относительно своих оптимальных временных положений.
609