Глава 6. Методы измерения характеристик
(параметров) каналов и трактов ЦСП
6.1. Методы измерения и вычисления параметров
ошибок в ЦСП
6.1.1. Основные источники возникновения битовых ошибок
в цифровой системе передачи
Как было отмечено выше, основным отличием цифровой системы передачи от аналоговой является передача сигналов (данных) в цифровой форме. В цифровых системах передачи в результате внутренних и внешних негативных воздействий на цифровой канал происходит снижение его качества, что можно оценить по параметру ошибки. Под ошибкой понимается несоответствие принятого символа цифрового сигнала переданному.
Причины возникновения ошибок в цифровом канале имеют аналоговую природу, поскольку связаны с переходными влияниями и внешними воздействиями (интерференцией, затуханием в линии и различными аддитивными шумами).
Источниками ошибок в канале являются искажения формы сигнала, импульсные помехи, аддитивный шум в канале и затухание линии. Искажения в канале связаны как с затуханием, так и с отражением сигнала. Шумы могут возникать из-за обрывов жил (физическое разрушение) кабеля связи, физического износа контактов разъемов, нарушения контакта соединения, несоответствия поперечного сечения жил кабеля и большой распределенной емкости в кабеле.
Одним из источников шумов являются интерферирующие импульсы, или импульсные помехи в канале. Они возникают за счет нарушения технологии прокладки кабельных линий связи (в непосредственной близости от силовых кабелей), нарушений изоляции кабеля, использования в системе сигнализации по постоянному току. Существенным фактором влияния на параметры цифрового канала являются аддитивные шумы различной природы. Они связаны с нарушениями симметрии кабеля, параметрами скрутки витой пары, интерференцией различных радиочастотных и СВЧ−сигналов, применением сигналов вызова, нарушением распайки проводов кабеля (перепутаны жилы, короткое замыкание между жилами и др.). Высокий уровень шумов ведет к увеличению параметра ошибки.
Известно, что цифровые системы передачи имеют лучшую по сравнению с аналоговыми системами помехозащищенность, но эта закономерность влияния уровня шума на параметр ошибки справедлива только для большого соотношения сигнал/шум. Влияние интерференции на параметры цифрового канала можно представить зависимостью (рис. 6.1). Как видно из графика, цифровые системы передачи имеют определенный порог чувствительности к интерференции в отличие от аналоговых систем передачи, где имеет место прямая зависимость эффекта влияния интерференции от ее уровня. Однако влияние интерференции на параметры цифровых систем передачи более существенно. С определенного уровня эффект от влияния в цифровых системах начинает значительно превышать эффект воздействия на параметры аналоговых систем.
Рис. 6.1. Влияние интерференции на параметры
аналоговых и цифровых систем передачи
Одним из основных источников шумов в цифровых каналах является затухание в кабелях и линиях передачи, причем не только высокий уровень затухания, но и его неравномерная характеристика, которая приводит к появлению субгармоник, вносящих дополнительный аддитивный шум.
Если рассматривать источники ошибок не только в канале, но и в цифровой системе передачи, то можно разделить их на внутренние и внешние. К внутренним источникам ошибок относятся:
нестабильная работа внутренних цепей синхронизации цифровых устройств, дрейф в системе внутренней синхронизации;
изменение характеристик компонентов (устройств) со временем;
перекрестные (переходные) помехи в цепях передачи устройств ЦСП;
нарушения в работе эквалайзеров и других устройств, влияющих на АЧХ.
К внешним источникам ошибок можно отнести:
перекрестные помехи (влияния) в каналах передачи;
изменение фазы сигнала в системе передачи;
электромагнитная интерференция (от электропитающих станций, генераторов, флуоресцентных ламп и др.);
резкие изменения (скачки) напряжения сети электропитания (электропитающих устройств);
импульсные шумы в канале;
механические повреждения, воздействие вибрации, плохие контакты;
деградация качественных параметров среды передачи (электрического или оптического кабеля, радиочастотного канала и др.);
различные нарушения, связанные с отказами составных элементов канала цифровой передачи.
Следует отметить, что воздействие интерференции и всех перечисленных источников ошибок значительно повышается при снижении параметра отношения сигнал/шум.