Експлуатаційні вимірювання канального рівня

Размещено на http://www.allbest.ru/

Експлуатаційні вимірювання канального рівня

Вступ

До групи вимірювань канального рівня можна віднести такі групи вимірювань:

- вимірювання параметрів бітових помилок;

- вимірювання блокових помилок, у тому числі помилок по CRC, безпосередньо пов'язаних з паспортизацією каналів систем передачі Е1;

- вимірювання кодових помилок та їхній вплив на параметри бітових помилок;

- аналіз циклової та надциклової структури;

- вимірювання параметрів якості аналогових сигналів, які передаються в системі Е1.

Нижче ми розглянемо описані групи вимірювань більш детально. Але раніше стисло зупинимося на стандартах, що регламентують норми на параметри помилок в цифрових системах передачі.

Основні стандарти норм на параметри помилок в цифрових системах передачі

Параметр помилки BER (Bit Error Rate), являє собою основний параметр вимірювання цифрових систем передачі та комутації.

Розглянемо основні стандарти, визначальні параметри і методи вимірювань помилок у цифрових системах передачі.

Для вітчизняних фахівців істотними можна вважати три міжнародні стандарти, які знайшли відображення в ITU-Т G.821, G.826 і М.2100. Рекомендації ITU-Т можна умовно розділити на довготривалі норми якості цифрових каналів (G.821 і G.826) і оперативні норми (М.2100). Довготривалі норми орієнтовані на аналіз якості міжнародних каналів і трактів та вимагають довготривалого моніторингу параметрів якості. Оперативні норми більш орієнтовані на вирішення задач експлуатації систем передачі та передбачають короткочасні вимірювання. Довготривалі норми G.821 і G.826 поділяються за швидкостями передачі: G.821 визначає норми на параметри каналів ОЦК - 64 кбіт/с, норми на параметри якості цифрових систем передачі зі швидкостями вище 64 кбіт/с визначені в G.826.

По-перше, слід зазначити, що існують два методи вимірювань параметрів помилки: вимірювання параметрів бітової помилки (BER) та вимірювання параметрів блокових помилок (BLER). Вимірювання параметрів бітових помилок вимагають завантаження в канал тестової послідовності (фіксованої тестової послідовності або псевдовипадкової -- ПСП, PRBS) і порівняння послідовності на вході з послідовністю на виході цифрового каналу (синхронізація за тестовою послідовністю). В результаті вимірювань отримують значення BER. Отже, вимірювання BER завжди робиться з відключенням цифрового каналу від системи передачі. Методи вимірювання блокових помилок пов'язані з використанням блоків даних. Одиничною помилкою тут є одна або декілька помилок у складі блока, отже, значення BER і BLER можуть не співпадати. Вимірювання блокових помилок можливі в режимі без відключення каналу в разі використання різних механізмів застосування циклового надмірного коду (CRC) і т.п.

По-друге, при вимірюваннях параметрів помилки виділяються два типи параметрів: основні параметри помилок і похідні параметри. Основні параметри безпосередньо пов'язані з фіксацією помилок і кількістю переданої інформації (кількість переданих бітів або блоків, кількість помилкових бітів або блоків, BER, BLER). Інші параметри помилок є похідними, тобто вони виводяться з основних за певними алгоритмами. До них відносяться параметри секунд з помилками, секунд, уражених помилками, хвилин деградації якості, секунд неготовності каналу і т.д. Похідні параметри не вимірюються безпосередньо, а обчислюються в процесі вимірювань за основними параметрами.

кодовий помилка бітовий сигнал

1. Параметри помилок і методи їх вимірювань по G.821

Рекомендація G.821 була сформульована як норми на параметри помилок для міжнародного з'єднання ISDN. Отже, всі параметри, що регламентуються цією рекомендацією, відносяться до каналу ЗЦК (загальний цифровий канал), тобто до каналу 64 кбіт/с. В реальній практиці вимірювання по G.821 можуть проводитися на швидкостях понад 64 кбіт/с. У цьому випадку зберігається логіка тестування і набір параметрів, що вимірюються. Всі результати нормуються відносно швидкості каналу ЗЦК.

Розглянемо логіку тестування згідно з G.821. Рекомендація передбачає як основний параметр вимірювання параметр помилки по бітах - BER.

Для нормування параметрів помилки всі канали були розбиті на три категорії якості відповідно гіпотетичної моделі комутованого міжнародного каналу ISDN.

Для організації вимірювань пропонувався такий підхід. Увесь час вимірювань розбивається на дві частини: секунди готовності каналу (AS, AT) і секунди неготовності каналу (UAS, UT). Секунди неготовності каналу починають відлічуватися після прийому 10 послідовних секунд з параметром BER. Вимірювання похідних параметрів помилки проводяться тільки під час готовності каналу. У разі настання часу неготовності каналу підрахунок параметрів помилки припиняється.

В результаті вимірювань аналізуються три групи параметрів: основні параметри вимірювань, похідні параметри, які безпосередньо використовуються в G.821 і додаткові похідні параметри. В табл. 1 вказані параметри, відповідні кожній групі.

Таблиця 1 -- Параметри, що вимірюються згідно з методологією G.821

Вимірювання засновані на підрахунку кількості помилок. Першим кроком йде розділення всього часу проведення вимірювань на час готовності і час неготовності каналу, в результаті виділяється параметр UAS. Потім під час готовності каналу робиться підрахунок секунд з помилками ES, автоматично розраховується параметр EFS. Для секунд з помилками розраховується параметр ВЕR і обчислюється параметр SES. На основі аналізу SES розраховується параметр DM.

Як зазначалось вище, вимірювання відповідно до методології G.821 передбачають відключення каналу і проведення вимірювань з використанням ПСП (для потоку Е1 рекомендовано використання ПСП 215-1).

У цьому випадку існують три методи організації вимірювань, які подані нижче.

Найпростішим способом вимірювань є вимірювання за схемою "точка-точка". Для вимірювання необхідно два аналізатори потоку Е1, включені за схемою з відключенням каналу, один як генератор тестової послідовності, другий -- аналізатор параметрів цифрового каналу. Генератор тестової послідовності посилає до мережі за заданим каналом потік Е1, цей потік проходить через первинну мережу і приходить на аналізатор-приймач. Синхронізація тестової послідовності забезпечує проведення вимірювань фізичного і канального рівнів. Для тестування може використовуватись весь потік Е1.

Крім вимірювань параметрів помилки в процесі тестування цифрових каналів актуально проведення стресового тестування, параметри якого показані на екрані справа. При проведенні вимірювань канального рівня суттєві такі варіанти стресового впливу:

- внесення бітової (EBIT) або кодової (ECOD) помилок;

- імітація проскочувань у цифровій системі передачі;

- імітація сигналів про несправності (LSS);

- імітація несправностей у лінійному сигналі -- генерація довгих послідовностей нулів (ALLO) або одиниць (ALL1).

В процесі стресового тестування аналізується реакція системи передачі на вплив:

- стабільність і швидкість відновлення циклової і надциклової синхронізації;

- виникнення в цифровій системі передачі помилок CRC і генерація сигналів про несправність;

- реакція засобів самодіагностики (сенсорів) на імітовані ситуації в системі передачі, фіксація несправностей системою управління первинної мережі.

Істотним недоліком описаної схеми є необхідність використання у вимірюванні двох аналізаторів.

Для вимірювань встановлюється шлейф через цифрову первинну мережу. Аналізатор при цьому є одночасно і генератором потоку Е1. Недоліком схеми є необхідність використання двох цифрових каналів зв'язку для проведення вимірювань замість одного. Крім того, результати вимірювань залежать від параметрів обох каналів, які виміряються, що утрудняє локалізацію ділянок деградації якості.

2. Параметри помилок і методи їхніх вимірювань по G.826

Основними принципами методології є:

- застосованість до цифрових систем передачі зі швидкостями понад 64 кбіт/с;

- урахування основних швидкостей передачі, які використовуються
в сучасних цифрових системах PDH;

- можливість вимірювань без відключення каналу -- орієнтація на експлуатаційні вимірювання систем, що працюють.

Основною відмінністю методології вимірювань по G.826 відносно G.821 є перехід від вимірювань помилок по бітах до вимірювань помилок по блоках. Як блок може використовуватися або блок ПСП, або цикл. У першому випадку вимірювання мають проводитись з відключенням каналу з використанням схем, поданих вище. В другому випадку блоковими помилками є помилки по CRC, і вимірювання можуть проводитись за схемою пасивного моніторингу цифрового каналу.

Таблиця 2 -- Параметри, що вимірюються згідно з методологією G.825

Згідно з G.826 передбачено вимірювання таких параметрів: ЕВ, ES, SES, ВВЕ, ESR, SESR, BBER. На відміну від методології G.821 в G.826 не вимірюється параметр DM, проте з'являється новий параметр -- вимірювання кількості блоків з фоновою помилкою (ВВЕ). Вже відомі параметри ES, SES, ESR і SESR в G.826 мають іншу інтерпретацію, пов'язану з методологією вимірювання блокових помилок. Важливою особливістю вимірювань за методологією G.826 є неявне визначення часу неготовності каналу. Основні параметри вимірювань по G.826 поділяються на дві групи: основні і похідні параметри.

Алгоритм вимірювання параметрів згідно з методологією G.826 поданий на рис. 5. Згідно з рекомендаціями G.821 і G.826 визначається час проведення вимірювань -- 30 днів. Цей період забезпечує коректне об'єктивування результатів вимірювання, включаючи специфічні особливості радіочастотних цифрових систем передачі. На практиці, проте, вимірювання протягом такого тривалого періоду проводяться досить рідко. Для експлуатаційних вимірювань вважається достатнім для об'єктивування проведення вимірювань протягом 24 годин, що визначено в М.2100.

Як випливає з методології по G.826, в основі вимірювань лежить аналіз BLER і параметрів блокових помилок. В результаті крім поданих вище схем організації вимірювань отримала розповсюдження методика пасивного моніторингу цифрових каналів, подана на рис. 6. В цьому випадку аналізатор підключається до системи передачі за високоомним з'єднанням. Приклад відображення результатів вимірювань параметрів помилки по G.826/M.2100. Всі параметри вимірюються як на ближньому кінці (Near end), так і на віддаленому (Far end). До числа параметрів вимірювань включаються параметри ES, SES і US, єдині для методології G.826 і М.2100, а також параметри ВВЕ і ABE, що відносяться до методології G.826 і не вимірюються в методології М.2100.

3. Особливості методології по М.2100

Методологія М.2100/М.2101 була розроблена з метою розширення методики G.821/G.826 для експлуатації. Відмітною особливістю методик М.2100/М.2101 є орієнтація на індикаційні вимірювання, коли як результати вимірювання робиться висновок про проходження/не проходження тесту, а не отримуються кількісні величини параметрів. Як основні параметри для вимірювань були вибрані параметри SES і ES.

Рекомендація М.2100 була вперше опублікована в 1993 р. і визначила параметри порогових значень для проведення вимірювань для цифрових систем передачі PDH. Розвиток технології цифрової первинної мережі та впровадження технології SDH привів до необхідності доопрацювання методології та появи рекомендації М.2101, де визначені порогові значення для проведення вимірювань систем передачі SDH.

Другою важливою особливістю методології М.2100/М.2101 є зменшення часу проведення вимірювань до 15 хвилин з подальшими вимірюваннями протягом 24 годин, якщо результат короткочасного вимірювання виявиться в "середній зоні" (рис. 7).

Третьою відмінною особливістю методології М.2100/М.2101 є використання не одного як в G.821/G.826, а двох порогових значень для виділення "середньої зони". Якщо результат вимірювання потрапляє в "середню зону", він потребує додаткового уточнення методами довготривалого аналізу.

4. Вимірювання параметрів кодових помилок. Зв'язок кодових і бітових помилок

Кодовими помилками або помилками кодування називаються будь-які порушення правил лінійного кодування. Для систем передачі Е1 щонайбільше розповсюдження отримали два типи лінійного кодування: AMI і HDB3. З цих типів лінійного кодування останній являє собою найпоширеніший у сучасній практиці тип лінійного коду. Кодування HDB3 передбачає використання певного алгоритму вставок імпульсів для збереження завадозахисного коду на фізичному рівні. В результаті у системах Е1 можуть виникати помилки лінійного кодування, пов'язані з порушенням цього алгоритму.

Слід зазначити, що кодові помилки являють собою незалежний відносно бітових помилок параметр. Дійсно, кодова помилка в різних випадках може призвести до однієї або декількох бітових помилок, а може і не призвести до появи бітової помилки.

У реальній практиці кодові помилки вимірюються нарівні з бітовими.

У ряді випадків порівняння результатів вимірювань дає можливість визначити причину виникнення бітових помилок, розділивши статистичні бітові помилки, що з'являються в процесі поширення сигналу по каналу, і помилки, пов'язані з порушеннями правил лінійного кодування. Таке розподілення ефективне для пошуку причини погіршення якості в системах передачі.

Основною перевагою аналізу кодових помилок є та, що для таких вимірювань прилад не потрібно настроювати на конкретний тип циклової структури і даних, що передаються. В результаті прилади, що забезпечують аналіз кодових помилок, досить прості. Другою перевагою є можливість проведення вимірювань кодових помилок без відключення каналу, в режимі пасивного моніторингу.

5. Аналіз циклової і надциклової структури

Ще однією важливою групою вимірювань канального рівня є вимірювання, пов'язані з аналізом циклової і надциклової структур, куди входить аналіз структур FAS і MFAS, а також аналіз помилок по CRC, що відноситься до вимірювань параметра помилки. Значення циклової і надциклової структур в технології PDH/Е1 дуже велике. Будь-які порушення цих структур можуть призвести до збою циклової і надциклової синхронізації. В результаті такого збою не виникають бітові помилки, проте, приймач, втративши циклову структуру, втрачає інформацію трафіка. Так, втрата циклової синхронізації призводить у сучасних системах до втрати до трьох циклів інформації трафіка. Втрата надциклової синхронізації може призвести до втрати декількох надциклів інформації трафіка, що являє собою досить великий обсяг. Як приклад, можна сказати, що при втраті надциклової структури в потоці ІКМ-30, що використовується для міжстанційного обміну в телефонній мережі, всі з'єднання (а їх водночас може бути до 30) можуть зруйнуватися.

Отже, будь-які порушення циклової і надциклової структури істотно позначаються на параметрах якості цифрової системи передачі. Разом з тим необхідно відзначити, що аналіз циклової і надциклової структур має сенс тільки як доповнення до вимірювань параметрів помилки. Дійсно, збої в цикловій і надцикловій структурах можуть виникати з трьох причин:

- бітова помилка (наприклад, статистична) потрапила на TS0 або TS16, в результаті йде збій циклової (надциклової) синхронізації;

- несправність у роботі каналоутворюючого устаткування;

- некоректна реалізація алгоритмів формування FAS і MFAS.

З цих причин виникнення збою тільки остання вимагає експлуатаційного аналізу FAS і MFAS. Проте, враховуючи рівень розвитку технології PDH, слід зазначити, що ця причина є малоймовірною.

Дві перші причини виникнення збою в FAS і MFAS не вимагають детального аналізу циклової і надциклової структури. У разі виникнення одиничної бітової помилки в TS0 або TS16, алгоритми підтримки циклової та надциклової синхронізації, які реалізовані в устаткуванні, дозволять зберегти синхронізацію і не призведуть до появи секунд неготовності каналу. Поява бітової помилки в TS0 або TS16 протягом декількох послідовних циклів (надциклів) малоймовірно за винятком випадків, коли загальний параметр помилок наближається до порогу BER=10-3, що вже означає неготовність каналу.

У разі появи несправності в роботі каналоутворюючого устаткування, цю несправність легко виявити без детального аналізу циклової структури. Такий збій має призвести до збільшення параметра UAS в процесі тесту за параметрами помилки, а також регулярної появи сигналів про несправність типу LOS, LOF і AIS.

Отже, аналіз циклової та надциклової структур являє собою групу додаткових до вимірювання параметра помилки вимірювань канального рівня. Додатковий характер цих вимірювань відобразився в тому, що в більшості приладів аналіз FAS і MFAS робиться тільки на рівні індикації появи помилки циклової та надциклової структур. У цьому випадку з появою такої помилки, аналізатор генерує на екрані відповідний сигнал про несправність. Характер порушення циклової і надциклової структур виявляється недоступним для вивчення. До сигналів про несправності FAS і MFAS відносяться декілька сигналів: LOF, CAS-LOM, CRC-LOM, MAIS і MRAI. Всі ці сигнали можуть нести корисну інформацію про порушення в цикловій і надцикловій структурах сигналів. Сигнали про несправності можуть використовуватися як у системі самодіагностики та управління в системі передачі, так і генеруватися аналізаторами Е1 у разі виникнення помилки.

Слід зазначити, що ряд аналізаторів Е1 забезпечує безпосереднє відображення бітів циклової і надциклової структур.

6. Вимірювання параметрів якості аналогових сигналів, що передаються в системі Е1

Останньою групою вимірювань канального рівня в системах передачі Е1 є аналіз параметрів якості передачі аналогових сигналів. Ця категорія вимірювань первинної мережі характерна тільки для систем передачі Е1, оскільки тільки в потоці Е1 здійснюється пряме мультиплексування аналогових сигналів (каналів ТЧ). При експлуатації систем передачі Е1 виникає задача оцінки якості аналогових каналів. Йдеться саме про оцінку, оскільки повний аналіз аналогового каналу передбачає тестування за специфікацією вимірювань каналів ТЧ і для експлуатації цифрової первинної мережі навряд чи виправданий.

Для проведення вимірювань за оцінкою якості аналогових сигналів використовується методологія тонального тестування всередині потоку Е1. Для цього аналізатор Е1 у цифровому вигляді передає одночастотний сигнал в одному з канальних інтервалів. Також для аналізу може використовуватися сторонній генератор одночастотного аналогового сигналу, що підключається безпосередньо до входу мультиплексора ІКМ-30. Другий аналізатор відновлює одночастотний сигнал і аналізує параметри якості передачі аналогового сигналу. До таких параметрів можуть відноситися:

- частота одночастотного сигналу, що передається;

- рівень одночастотного сигналу;

- рівень шумів у сигналі;

- відношення сигнал/шум на заданій частоті.

Вимірювання останніх двох параметрів реалізовано не у всіх вимірювальних приладах.

Размещено на Allbest.ru