Практикум по дисциплине Нормирование параметров качества цифровых каналов и трактов

План УМД на 2014/2015 уч.г.

Практикум

по дисциплине

НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ И ТРАКТОВ

Составитель И.К.Джалалов

Издание утверждено советом факультета С и СС. Протокол № 10 от 24.06.2014 г.

Рецензент Р.М.Шарафутдинов

2

Введение

Фундаментальным показателем качества цифровых систем передачи является коэффициент ошибок Кош или (Bit Error Ratio) - BER. В течение длительного времени он являлся единственным параметром ошибок, представляя собой отношение числа неправильно принятых битов к общему числу принятых битов в течение достаточно длительного интервала времени. Этот параметр вполне пригоден для оценки качества передачи, если в тракте преобладают случайные одиночные ошибки. Современные магистральные системы передачи разработаны для практически безошибочной работы. Однако, при таком уровне качества ЦСП становится затруднительно проводить прямые измерения коэффициента ошибок, например, с помощью анализатора ошибок, в силу больших затрат времени. Чтобы зарегистрировать 10 битовых ошибок для получения Кош порядка 10-14 на скорости STM-64 (10 Гбит/с) для измерения потребуется порядка 28 часов. Подобный интервал измерений вполне приемлем для приемочных испытаний, но не совсем удобен при настройке оборудования или мониторинге действующих систем. Сократить время измерений можно, например, с помощью измерителя Q-фактора компании ACTERNA, который использует статистический анализ физических параметров сигнала

и позволяет менее чем за минуту оценить коэффициент ошибок в диапазоне

до 10-40.

1.Параметры ошибок для ОЦК

Вобщем случае ошибки обычно образуют пакеты той или иной величины, и для оценки качества передачи более подходят параметры, определенные в рекомендации

G.821 МСЭ-Т, процент временных интервалов, в которых ошибки превышают некоторый заданный порог. К таким интервалам относятся:

- секунда с ошибками (Errored Second) - ESK - период в 1 секунду, в течение которого наблюдалась хотя бы одна ошибка;

- секунды, пораженные ошибками (Severely Errored Second) - SESк -

период в 1 секунду, в течение которого коэффициент ошибок был более 10-3. Для этих интервалов определены коэффициенты ошибок:

- коэффициент ошибок по секундам с ошибками - (ESR) - отношение числа ESK к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений;

- коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками (SESR) - отношение числа SESK к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений.

3

2. Параметры ошибок для сетевых трактов

Измерение показателей ошибок в ОЦК и ЦСТ могут проводиться как при закрытии связи с использованием псевдослучайной цифровой последовательности, так и в процессе эксплуатационного контроля. В современных системах связи используются встроенные системы контроля ошибок, позволяющие путем разбиения цифрового потока на блоки и определение на передаче и приеме для каждого блока некоторого параметра. Так, при контроле циклическим кодом CRC определяется остаток от деления содержания данного блока на образующий полином. При контроле кодом BIP определяется бит, дополняющий число единиц в блоке до чётного (1 или 0). Полученные результаты на передаче и приеме сравниваются, в случае их совпадения делают заключение об отсутствии ошибок в принятом блоке, а при расхождении – о наличии ошибок. В связи с этим в рекомендации G.826 МСЭ-Т осуществлен переход к определению блочных ошибок. При этом используются такие понятия:

-блок - последовательность бит, ограниченная по числу бит, относящихся к данному тракту; при этом каждый бит принадлежит только одному блоку. Количество бит в блоке зависит от скорости передачи и определяется по отдельной методике (табл. 1);

-блок с ошибками (Errored Block) - ЕВT - блок, в котором один или несколько битов, входящих в блок, являются ошибочными;

-секунда с ошибками (Errored Second) - EST - период в 1 секунду с одним или несколькими ошибочными блоками;

-секунда, пораженная ошибками (Severely Errored Second) - SEST -

период в 1 секунду, содержащий ≥ 30 % блоков с ошибками (ЕВ) или, по

крайней мере, один период с серьезными нарушениями;

-коэффициент ошибок по секундам с ошибками - ESR - отношение числа EST к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений;

-коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками - SESR - отношение числа SEST к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений;

- период с серьезными нарушениями (Severely Disturbed Period) - SDP - период длительностью, равной 4 смежным блокам, в каждом из которых коэффициент ошибок ≥10-2 или в среднем за 4 блока коэффициент ошибок ≥10-2, или же наблюдалась потеря сигнальной информации;

- блок с фоновой ошибкой (Backqround Block Error) - ВВЕ - блок с ошибками, не являющийся частью SES;

4

-коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками - BBER - отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему количеству блоков в течение готовности за фиксированный интервал измерений за исключением всех блоков в течение SESr;

-период неготовности для одного направления тракта - это период, начинающийся с 10 последовательных секунд SES (эти 10 секунд считаются частью периода неготовности) и заканчивающийся до 10 последовательных секунд без SES (эти 10 секунд считаются частью периода готовности);

-период неготовности для тракта - это период, когда хотя бы одно из направлений его находится в состоянии неготовности.

С понятием коэффициента ошибок связан критерий полного отказа ЦСП или время неготовности. Время неготовности для одного направления передачи начинается с десяти последовательных секунд, в каждую из которых BER<10-3. Эти 10 секунд считают частью периода неготовности. Время неготовности заканчивается до десяти последовательных секунд, в каждую из которых BER<10-3. Эти 10 секунд считают частью периода готовности. Периодом неготовности канала или тракта называют промежуток времени, в течение которого хотя бы одно из его направлений находилось в состоянии неготовности.

5

3. Нормы на показатели качества в каналах и трактах

Показатели ошибок являются статистическими параметрами, поэтому соответствие их нормам может быть определено в результате более или менее длительных периодов наблюдения. Различают нормы долговременные

иоперативные. Долговременные нормы разработаны на основе рекомендаций МСЭ-Т G.821 (для каналов 64 кбит/с) и G.826 (для трактов со скоростью передачи от 2048 кбит/с и выше). Оперативные нормы требуют относительно коротких периодов наблюдений и разработаны на основе рекомендаций МСЭ-Т М.2100, М.2110, М.2120.

Долговременные нормы используются при проверке качественных показателей каналов и трактового оборудования ЦСП, которое ранее на первичной сети РФ не применялось. Оперативные нормы подразделяются на нормы для ввода трактов в эксплуатацию, нормы технического обслуживания и нормы восстановления систем.

Нормы для ввода в эксплуатацию используются при вводе в

эксплуатацию оборудования, аналогичного уже работающему на сети и прошедшему испытания на соответствие долговременным нормам. Нормы технического обслуживания используются в процессе эксплуатации каналов

итрактов для контроля их параметров и принятия решения о выводе трактов из эксплуатации при выходе их параметров за допустимые пределы. Нормы восстановления систем используются при сдаче тракта в эксплуатацию после ремонта оборудования.

4. Долговременные нормы на показатели ошибок

Оценку показателей ошибок цифровых каналов и трактов на соответствие их долговременным нормам рекомендуется проводить с перерывом связи с помощью специализированных приборов для измерения показателей ошибок, в которых предусмотрено получение стандартизированного для данного канала или тракта измерительного сигнала и анализ ошибок.

Период измерений для оценки на соответствие долговременным нормам должен быть не менее одного месяца, поэтому применяемые для этой цели измерительные приборы должны быть автоматизированы, с запоминанием и выходом на компьютер или регистрацией результатов измерений.

Оценка тракта на соответствие долговременным нормам может проводиться без перерыва связи, если измеряемый канал или тракт образован с помощью аппаратуры имеющей средства встроенного контроля. Эти

6

средства производят оценку показателей ошибок по блокам реального сигнала и выдают сведения об обнаруженных аномалиях и дефектах.

Аномалия – появление блока с ошибками, определенного встроенным методом контроля, например, посредством кода BIP-8 в период готовности.

Дефекты определяются как события: индикация разомкнутого соединения OCI; сигнал индикации тревоги AIS; ошибка выравнивания входного сигнала IAE; локализованная неисправность LCK; несоответствие типа нагрузки PLM; несоответствие идентификатора трассы TIM; индикация дефекта дальнего конца BDI.

Долговременные нормы можно проверить в эксплуатационных условиях при проведении непрерывных долговременных измерений – не менее одного месяца.

ВОЦК при долговременных испытаниях нормируются характеристики ошибок за секундные интервалы времени по следующим показателям:

- коэффициент ошибок по секундам с ошибками (ESRк);

- коэффициент ошибок по секундам, сильно пораженным ошибками

(SESRк).

Для оценки соответствия долговременным нормам измерения

показателей ошибок в ОЦК проводятся при закрытии связи и с использованием псевдослучайной цифровой последовательности (211–1).

Вцифровых трактах при долговременных измерениях нормируются характеристики ошибок по блокам по трем показателям:

- коэффициент ошибок по секундам с ошибками (ESRт);

- коэффициент ошибок по секундам, сильно пораженным ошибками

(SESRт);

- коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками (BBERт). Предполагается, что при выполнении норм в ЦСТ на показатели

ошибок по блокам будет обеспечиваться выполнение долговременных норм в ОЦК, образованных в этих ЦСТ, по показателям ошибок по секундным интервалам.

Для оценки соответствия долговременным нормам измерения

показателей ошибок в ЦСТ могут проводиться как с перерывом связи при использовании псевдослучайной цифровой последовательности (215–1), так и без перерыва связи в процессе эксплуатационного контроля.

Цифровой канал считается соответствующим нормам при одновременном выполнении требований на каждый из двух показателей ошибок - ESRк и SESRк.

7

ЦСТ считается соответствующим нормам при одновременном выполнении требований на каждый из трех показателей ошибок - ESRт, SESRт и BBERт.

Долговременные нормы определяются с помощью общих расчетных (эталонных) норм на показатели ошибок для международного соединения максимальной протяженности 27500 км (табл. 2).

Доля эксплуатационных норм на показатели ошибок тракта (канала) длинной L км на магистральной и внутризоновой первичных сетях для определения долговременных норм приведена в табл. 3.

Порядок расчета долговременной нормы на какой-либо показатель ошибок для простого тракта (канала) длиной L км следующий:

по таблице 2 для соответствующего канала или тракта и соответствующего показателя ошибок находится значение А;

значения L округляются с точностью до 250 км для магистральной сети и с точностью до 50 км для внутризоновой сети, и определяется значение L';

для полученного значения L' по таблице 3 определяется допустимая доля для расчетных норм С1 и С2;

8

долговременная норма на показатели ошибок ESR, SESR и BBER определяется перемножением соответствующих значений А и С:

ESRд = А × С

SESRд = А × С

BBERд = А × С

Пример 1

Пусть требуется определить долговременные нормы на показатели ошибок ESRт, SESRт и BBERт для цифрового первичного тракта, организованного на магистральной первичной сети в системе PDH по кабельной линии связи протяженностью 1205 км.

По таблице 2 находим значение А для первичного цифрового тракта PDH со скоростью передачи 2048 кбит/с:

А(ESRт) = 0,04;

А(SESRт) = 0,001;

А(BBERт) = 2 × 10-4.

Значение L округляем до значения, кратного 250 км:

L' = 1250 км.

По таблице 3 находим значение С:

С1 = 0,02.

Определяем долговременные нормы по формулам:

ESRд = А × С = 0,04 × 0,02 = 0,0008;

SESRд = А × С = 0,001 × 0,02 = 0,00002;

BBERд = А × С = 2 × 10-4 × 0,02 = 0,000004.

Если в состав канала или тракта входит несколько переприемных участков (переприем по ОЦК или ЦСТ любого порядка), каждый из этих участков переприема должен отвечать нормам для округленных длин участков L'I, а весь составной канал или тракт должен отвечать нормам для длины, равной сумме неокругленных длин участков:

∑

где n – количество участков транзита.

9

Затем значения L округляются до значений: магистральная – до 250 км; внутризоновая – до 50 км.

После этого определяются значения С и норма для соответствующего показателя. Если канал или тракт проходит как по магистральной, так и повнутризоновым сетям, то значение С для всего канала или тракта определяется суммированием значений С1, С2 и С3:

С= С1 + С2 + С3,

азатем определяется норма для соответствующего параметра.

Пример 2

Пусть требуется определить долговременные нормы на показатели ошибок ESR и SESR для ОЦК, проходящего по магистральной сети протяженностью L1 = 810 км и по двум внутризоновым сетям протяженностью L2 = 190 км и L3 = 220 км, организованным по кабельным линиям связи на всех участках.

Находим значения А:

А(ESRк) = 0,08;

А(SESRк) = 0,001.

Длину L1 округлим до значения, кратного 250 км, длины L2 и L3 – до значений, кратных 50 км:

L'1 = 1000 км; L'2 = 200 км; L'3 = 250 км;

Находим значения С:

С1 = 0,016; С2 = 0,06; С3 = 0,075.

Определяем долговременные нормы для кажлого участка:

ESRд1 = А × С = 0,08 × 0,016 = 1,28 × 10-3;

ESRд2 = А × С = 0,08 × 0,06 = 4,8 × 10-3;

ESRд3 = А × С = 0,08 × 0,075 = 6,0 × 10-3;

SESRд1 = А × С = 0,001 × 0,016 = 1,6 × 10-5;

SESRд2 = А × С = 0,001 × 0,06 = 6,0 × 10-5;

SESRд3 = А × С = 0,001 × 0,75 = 7,5 × 10-5.

10