Краткая теория

Оборудование:

Измеритель временных отклонений ИВУ-1М — прибор-компаратор с рубидиевым эталонным генератором, предназначенный для измерения ошибки временного интервала Δt и отклонения тактовой частоты Δf.

Мультиплексор СМК-30 — оборудование синхронной цифровой иерархии, позволяющее задавать и распределять тактовую частоту, формировать потоки E1 и выбирать источник синхросигнала.

Соединительные кабели и контактные адаптеры RJ-45, используемые для подачи синхросигнала.

Теоретические формулы:

В работе использовались параметры теории временной синхронизации:

Ошибка временного интервала (ови, Δt)

где

— момент прихода фактического импульса,

— ожидаемый момент импульса по эталонному генератору.

Ошибка может быть положительной (импульс опережает эталон) или отрицательной (запаздывает).

Максимальное отклонение временного интервала (mavi, мови)

Девиация временного интервала (dvi)

где

— среднее значение отклонений.

Параметр DVI показывает, насколько резко изменяются соседние значения Δt, и служит индикатором джиттера — флуктуаций временной позиции импульсов.

Ход работы

Знакомство с измерительным оборудованием

В начале лабораторной работы был рассмотрен прибор ИВУ-1М, предназначенный для измерения параметров тактовой сетевой синхронизации. Прибор работает по принципу компаратора, используя встроенный высокостабильный рубидиевый генератор в качестве эталона. На вход прибора возможно подать сигнал 2 МГц либо поток E1 (2,048 Мбит/с), после чего прибор определяет отклонение временного интервала и качество тактовой частоты.

Проверка корректности работы внутреннего генератора ИВУ-1М

Для тестирования исходных параметров генератор прибора был подключён «сам на себя»: выход синхросигнала соединили с входом прибора. В результате на экране были получены графики отклонения временного интервала, близкие к нулевой линии, что соответствует нормальной работе эталонного генератора. При кратковременном нарушении соединения фиксировались резкие скачки ошибки временного интервала, что демонстрировало работу системы в нештатных условиях.

Наблюдение влияния разрыва тактовой частоты

Далее наблюдалось изменение параметров сигнала при искусственном нарушении соединения. Были зафиксированы значительные значения отклонений временного интервала MAVI и изменения частоты Δf, что подтверждает необходимость стабильного тактового сигнала для корректного формирования цифровых импульсов.

Анализ длительного измерения тактовой частоты

Продемонстрирован пример замеров, выполненных в течение 16 часов. Несмотря на видимый спад графика, показатели оставались в пределах допустимых норм. Это объясняется использованием маски допуска — эталонной кривой, относительно которой оценивается качество сигнала. Было показано, что ни один реальный сетевой сигнал не является абсолютно стабильным, однако при укладывании в маску допуска качество синхронизации считается удовлетворительным.

Измерение качества синхронизации мультиплексора СМК-30

Далее исследовалось влияние источника синхронизации на работу реального оборудования — мультиплексора СМК-30. На внешний вход устройства был подан синхросигнал 2 МГц. После выбора режима автоматической синхронизации и установки приоритетов устройство начало формировать тактовую последовательность под воздействием внешнего эталона.

Измерение тактовой частоты потока E1

К прибору ИВУ-1М был подключен выход потока E1 мультиплексора. При работе во внутреннем режиме генератора прибор фиксировал значительные отклонения частоты и ошибку временного интервала, что подтверждает несогласованность частотных параметров. После переключения СМК-30 на внешний источник синхронизации отклонение практически исчезло, что свидетельствует о корректной работе оборудования при правильной настройке тактового источника.

Наблюдение проявления джиттера

В завершение была показана причина ограничения количества каскадных соединений сетевых элементов. При прохождении сигнала через один дополнительный блок на экране прибора появились первые заметные отклонения временных интервалов — джиттер. Было продемонстрировано, что при дальнейшем увеличении количества промежуточных устройств величина джиттера возрастает, что приводит к нарушению синхронизации и необходимости ограничения длины цепочки до 20 элементов.