3.2 Сравнение качественных характеристик линий связи, организованных по металлическим и волоконно-оптическим кабелям
Задачей физического уровня любой цифровой системы связи является передача информационных потоков через физическую среду (медный кабель, оптическое волокно или свободное пространство) с максимальной скоростью и точностью. Следовательно, физический уровень передачи данных характеризуется скоростью передачи данных и их сохранностью при передаче от источника к приемнику. Количественной мерой сохранности данных является коэффициент ошибок (BER).
В реальных условиях для измерения коэффициента ошибок через систему связи передается конечное число битов информации и подсчитывается число ошибочно интерпретированных приемником битов. Коэффициент ошибок оценивается как отношение числа ошибочно интерпретированных битов к общему числу переданных за определенный интервал времени [11]:
где Nош – количества символов (бит), принятых с ошибками, бит;
N – общее количество переданных символов за определенный интервал времени, бит.
Большинство цифровых коммуникационных протоколов устанавливают максимальное значение коэффициента ошибок на одном из двух уровней. В телекоммуникационных протоколах, таких, как SONET/SDH, обычно требуется, чтобы при использовании длинной псевдослучайной последовательности двоичных символов (битов) количество ошибок было не более 1 на 1010 бит (т.е. коэффициент ошибок BER=1/1010 = 10-10). В коммуникационных протоколах для передачи цифровых данных, подобных протоколам Fibre Channel и Ethernet, при использовании коротких пакетов битов BER должен быть ниже 10-12[11].
Были проведены исследования ошибок, возникающих в каналах передачи данных Белорусской железной дороги. По данным исследования подсчитано количество переданных бит без ошибки и с ошибками, коэффициент ошибок по направлениям. Результаты исследований приведены в таблице 3.1 («МК» – медный кабель, «ВОК» – волоконно-оптический кабель). По данным таблицы построена диаграмма, которая представлена на рисунке 3.2.
Приведем пример расчета коэффициента ошибок по направлению Полоцк–Минск по формуле 3.1:
Кош = 63072000/464222534400 = 0,0001359
Таблица 3.1– Расчет коэффициента ошибок по направлениям
№ |
Направление линии связи |
Общее количество принятых бит |
Количество ошибочных бит |
Кош |
Тип кабеля |
||
1 |
Полоцк-Минск |
464222534400 |
63072000 |
0,0001359 |
МК |
||
2 |
Могилев-Орша |
296312256000 |
31536000 |
0,0001064 |
МК |
||
3 |
Молодечно-Полоцк |
266681030400 |
23652000 |
0,0000887 |
МК |
||
4 |
Полоцк-Молодечно |
266681030400 |
23652000 |
0,0000887 |
МК |
||
5 |
Жлобин-Калинковичи |
291373718400 |
23652000 |
0,0000812 |
МК |
||
6 |
Осиповичи-Могилев |
296312256000 |
23652000 |
0,0000798 |
МК |
||
7 |
Лида-Молодечно |
311127868800 |
23652000 |
0,0000760 |
МК |
||
8 |
Могилев-Минск |
217295654400 |
15768000 |
0,0000726 |
МК |
|
|
9 |
Жлобин-Осиповичи |
1516131043200 |
86724000 |
0,0000572 |
МК |
|
|
10 |
Осиповичи-Минск |
296312256000 |
15768000 |
0,0000532 |
МК |
|
|
11 |
Гомель-Минск |
227172729600 |
7884000 |
0,0000347 |
МК |
|
|
12 |
Витебск-Минск |
256803955200 |
7884000 |
0,0000307 |
МК |
|
|
Продолжение таблицы 3.1
13 |
Брест-Лунинец |
281496643200 |
7884000 |
0,0000280 |
МК |
14 |
Калинковичи-Жлобин |
281496643200 |
7884000 |
0,0000280 |
МК |
15 |
Могилев-Осиповичи |
291373718400 |
7884000 |
0,0000271 |
МК |
16 |
Волковыск-Лида |
296312256000 |
7884000 |
0,0000266 |
МК |
17 |
Молодечно-Лида |
301250793600 |
7884000 |
0,0000262 |
МК |
18 |
Жлобин-Гомель |
7965861148800 |
181332000 |
0,0000228 |
МК |
19 |
Осиповичи-Жлобин |
1274142700800 |
23652000 |
0,0000186 |
МК |
20 |
Молодечно-Минск |
1076601196800 |
15768000 |
0,0000146 |
МК |
21 |
Витебск-Полоцк |
637071350400 |
7884000 |
0,0000124 |
МК |
22 |
Лунинец-Барановичи |
1313651001600 |
7884000 |
0,0000060 |
МК |
23 |
Калинковичи-Гомель |
3985399843200 |
23652000 |
0,0000059 |
МК |
24 |
Полоцк-Витебск |
5787966067200 |
31536000 |
0,0000054 |
МК |
25 |
Барановичи-Лунинец |
1832197449600 |
7884000 |
0,0000043 |
МК |
26 |
Гомель-Калинковичи |
4015031068800 |
15768000 |
0,0000039 |
МК |
27 |
Лунинец-Брест |
5076816652800 |
15768000 |
0,0000031 |
МК |
28 |
Гомель-Жлобин |
19601055734400 |
39420000 |
0,0000020 |
МК |
29 |
Барановичи-Брест |
49434761376000 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
30 |
Барановичи-Минск |
113645627251200 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
31 |
Брест-Барановичи |
54333790675200 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
32 |
Орша-Минск |
48703857811200 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
33 |
Витебск-Орша |
251865417600 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
34 |
Слуцк-Калий |
286435180800 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
35 |
Орша-Могилев |
25003815868800 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
36 |
Барановичи-Лида |
13190833929600 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
37 |
Барановичи-Слуцк |
1476622742400 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
38 |
Могилев-Жлобин |
14988461616000 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
39 |
Лида-Волковыск |
2049493104000 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
40 |
Лида-Барановичи |
4997800051200 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
41 |
Орша-Витебск |
11694457036800 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
42 |
Слуцк-Осиповичи |
2301358521600 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
43 |
Слуцк-Барановичи |
222234192000 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
44 |
Осиповичи-Слуцк |
2607547852800 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
45 |
Жлобин-Могилев |
14356328803200 |
0 |
0,0000000 |
ВОК |
Рисунок 3.2 – Распределение коэффициента ошибок по направлениям
Из таблицы видно, самые большие коэффициенты ошибок наблюдаются по направлениям №1 – №28. Это объясняется тем, что по этим направлениям используется магистральный медный кабель, который более подвержен различного рода помехам (природные явления, ионизация атмосферы, электромагнитные влияния от электродвигателей и линий электропередач и импульсные помехи). В каналах ТЧ и ИКМ наблюдаются кратковременные скачкообразные изменения коэффициента передачи и кратковременные пропадания канала. Они возникают из-за плохих контактов в местах пайки, штепсельных и гнездовых разъемов, перегрузок линейных усилителей, несовершенства эксплуатации каналов и технологии измерения их характеристик. Все это приводит к искажению формы принимаемых импульсов: изменяя их амплитуду и длительность. Волоконно-оптические линии связи практически не подвержены помехам. Также они обладают очень большой полосой пропускания, скоростью передачи до 10 Гбит/с и в несколько раз легче медного кабеля.
Таким образом, проведенные исследования показали, что переход на волоконно-оптические линии связи по всем направлениям железной дороги позволит улучшить качество передачи данных, а также повысить эффективность работы сети передачи данных в целом.