Методы вычисления параметров ошибок в цифровых каналах
Основными параметрами при измерении цифрового бинарного канала являются BITS (количество ошибочных битов), BER (параметр ошибки по битам) и ES (количество секунд, пораженных ошибками). Рассмотрим методы вычисления параметра BER и параметра ES.
Методы расчета параметра BER
Параметр BER считается основным параметром тестирования любых цифровых каналов и систем, т.к. он определяет функцию распределения вероятности возникновения ошибки в цифровом канале. Таким образом, параметр BER является наиболее распространенной статистической характеристикой качественных параметров канала.
Рассмотрим теперь, как по данным об ошибках рассчитывается параметр BER. Известно, что в процессе измерения существует две точки синхронизации измерений: начало измерения и время, при котором достигается заданный порог ошибки (на рисунке – 100 ошибок). Выбор параметра BIT ERR =100 основан на предположении нормального распределения возникновения ошибок. В этом случае относительная погрешность измерений определяется как: η=1/√N, где N - количество ошибок. Учитывая, что для большей части эксплуатационных измерений относительная погрешность в 10% является вполне допустимой, в качестве границы интервала синхронизации может быть выбрано время BIT ERR = 100.
Все время измерений разбивается на два интервала: от начала измерений до точки BIT ERR=100 и после этой точки. Соответственно различаются три метода подсчета BER.
Первый метод – расчет отношения BER после приема первых 100 ошибок, что автоматически гарантирует высокую точность измерения (лучше 10%). Однако от начала измерения до получения результата необходимо некоторое (иногда достаточно большое время).
Второй метод – возможность расчета отношения непосредственно после начала измерения без привязки к количеству принятых битовых ошибок. В этом случае для обеспечения точности измерений расчет отношения делается после приема определенного количества битов , а точность измерения определяется пороговым значением количества принятых битов. В отличие от первого метода этот метод обеспечивает определенное время начала отображения результата измерений, не связанное с количеством ошибок.
Третий метод, используемый в некоторых индикаторах, предусматривает вычисление BER точно после приема 100 ошибочных битов. Этот метод является модификацией метода 1 со свойственными ему негибкостью в отображении результатов эксплуатационных измерений и необходимостью ожидания до индикации результата.
Таким образом, наибольшее распространение в современной практике получил метод 2, однако его применение обычно не обеспечивает автоматического учета точности измерений, что необходимо учитывать при проведении эксплуатационных тестов.
2.4.2. Методы расчета параметра ES
Вторым наиболее часто используемым параметром (вторым по важности после BER) при анализе цифровых каналов является параметр количества секунд с ошибками (ES). Если параметр BER определяет средний интегральный уровень качества цифровой передачи в канале, то параметр ES и, в особенности, дополнительный к нему параметр EFS определяет долю общего времени, в течение которого канал является свободным от ошибок, т.е. время, в течение которого оператор гарантирует бесперебойную цифровую передачу по каналу. Таким образом, этот параметр является крайне важным для операторов цифровых систем передачи, первичной и вторичных сетей. Это его особенное значение обусловило то, что параметр ES вошел во все основные рекомендации и нормы на параметры цифровых каналов (например, в рекомендации ITU-Т G.821, G.826 и М.2100).
По отношению к измеряемому параметру – количеству принятых ошибочных битов, параметр ES также как и параметр BER является вторичным. Метод его подсчета тесно связан с определениями, даваемыми этому параметру в европейской (одобренной ITU-Т) и американской (синхронная) практике.
Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Несомненным преимуществом асинхронного метода измерения является простота его реализации в конкретных приборах.