Бинарный канал и методы анализа его параметров

В современных телекоммуникационных системах для передачи цифровой информации используются различные типы модуляции и многоуровневого кодирования однако оконечное оборудование систем передачи в той или иной степени использует именно бинарный цифровой канал поэтому методология измерений бинарного канала является фундаментом измерений цифровых каналов связи. Таким образом методология измерений параметров бинарного канала представляет собой инвариант методологии измерений любых цифровых каналов. Бинарный цифровой канал Основное назначение...

2014-07-07

156.13 KB

19 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Лекция 12

Тема. Бинарный канал и методы анализа его параметров

Цель. Дать понятие о методах измерений параметров цифровых каналов

Учебная. Разъяснить методы измерений параметров цифровых каналов

Развивающая. Развивать логическое мышление и естественное - научное мировоззрение.

Воспитательная. Воспитывать интерес к  научным достижениям и открытиям в отрасли телекоммуникации.

Межпредметные связи:

Обеспечивающие:  информатика, математика, вычислительная техника и МП, системы программирования.

Обеспечиваемые: Стажерская практика 

Методическое обеспечение и оборудование:

Методическая разработка к занятию.

Учебный план.

Учебная программа

Рабочая программа.

Инструктаж по технике безопасности.

        Технические средства обучения: персональный компьютер.

Обеспечение рабочих мест:

  •  Рабочие тетради

                                                             Ход лекции.

Организационный момент.

Анализ и проверка домашней работы

Ответьте на вопросы:

  1.  Какие задачи решают при разработке алгоритма поиска ?
  2.  В чем заключается построение алгоритма поиска неисправностей методом последовательного функционального анализа?
  3.  Что из себя представляет метод половинного разбиения?
  4.  Где находит применение метод «время-вероятность»? Как  оценивается эффективность метода?
  5.  Что позволяет выбрать метод построения алгоритма поиска неисправностей на основе информационного критерия?
  6.  Дайте объяснение инженерному методу.
  7.  Для каких целей целесообразно использовать построение алгоритмов диагностирования по иерархическому принципу?
  8.  Как работает эта система?
  9.  Для чего предпочтительней использовать Метод ветвей и границ, что он позволяет определить?
  10.  Проведите сравнение рассмотренных в лекции методов, сделайте свои выводы.

План лекции

1. Бинарный канал и методы анализа его параметров

2. Возникновение ошибок по битам и их влияние на параметры цифровой передачи

3. Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале

4. Тестовые последовательности

1. Бинарный канал и методы анализа его параметров

Рассмотрение методологии измерений цифровых каналов начнем с описания методов измерения цифровых каналов с передачей информации в простой двоичной форме (без линейного кодирования) - бинарных цифровых каналов (рис. 1). В современных телекоммуникационных системах для передачи цифровой информации используются различные типы модуляции и многоуровневого кодирования, однако оконечное оборудование систем передачи в той или иной степени использует именно бинарный цифровой канал, поэтому методология измерений бинарного канала является фундаментом измерений цифровых каналов связи. Более того, для анализа систем с различными типами модуляции и кодирования используются данные методологии измерений по битам, т.е. имитируется процесс декодирования (демодуляции) сигнала до двоичного вида, а затем полученный сигнал анализируется. Таким образом, методология измерений параметров бинарного канала представляет собой инвариант методологии измерений любых цифровых каналов.

Рис. 1. Бинарный цифровой канал

Основное назначение бинарного цифрового канала - это передача цифровой информации в двоичной форме, т.е. в виде битов, поэтому основные параметры качества такой цифровой передачи связаны с параметром ошибки по битам (Bit Error Rate - BER) и его производными. Измерения по параметру BER вошли в методики измерений всех первичных и вторичных сетей,.

Различаются два типа измерений бинарного канала - измерения с отключением канала и измерения без отключения канала. При отключении канал не используется в процессе измерений для передачи реального цифрового трафика. В качестве источника и приемника двоичного сигнала используются анализаторы цифрового канала. Измерения без отключения канала предусматривают использование специальных алгоритмов анализа параметров канала в процессе при передачи реального трафика.

При измерениях с отключением канала сигнал передается в виде тестовой последовательности, которая принимается на другом конце канала (приемник) и затем проводится анализ ошибок, вносимых каналом. Анализатор приемника должен обеспечивать предсказание структуры последовательности, т.е. требуется так называемая синхронизация тестовой последовательности. Для измерений используются разные тестовые последовательности, фиксированные и псевдослучайные, с различными алгоритмами синхронизации тестовой последовательности. Измерения с отключением канала - это единственный метод анализа параметров бинарного цифрового канала с точностью до единичной ошибки по битам (битовая ошибка). Это гарантируется принципом сравнения реально принятой последовательности битов с предсказанной, которая, в свою очередь точно совпадает с генерируемой последовательностью.

Измерения без отключения канала часто называются мониторингом, поскольку проводятся в режиме работающего канала, а анализатор в этом случае подключается параллельно и осуществляет пассивный мониторинг канала. Алгоритм организации измерений основан на применении различных типов цикловых кодов или служебной информации, передаваемой в канале. Действительно, в реально работающем канале, с реальным трафиком нельзя предсказать передаваемую информацию, следовательно нельзя просто сравнить реальную последовательность битов с предсказанной последовательностью, поэтому невозможно локализовать единичную битовую ошибку. Методы измерения без отключения канала основаны на идентификации битовой ошибки в некотором блоке переданной информации, таким образом, объективная точность измерения ограничена размерами блока. Обычно две ошибки в блоке идентифицируются как одна. В то же время несомненное преимущество метода - отсутствие необходимости отключения канала - определило широкое его распространение.

2. Возникновение ошибок по битам и их влияние на параметры цифровой передачи

В аналоговых системах передачи канал, воздействуя на параметры передаваемого аналогового сигнала, снижает качественные параметры сигнала. В цифровых системах передачи различные воздействия на цифровой канал приводят к снижению основного качественного параметра - параметра ошибки. Причины возникновения ошибок в цифровом канале имеют аналоговую природу, поскольку связаны с интерференцией, затуханием в линии и различными аддитивными шумами (рис. 2).

Рис. 2. Основные источники ошибок в цифровом канале

На рис.2 представлены основные источники ошибок в цифровом канале: искажения, наличие импульсных помех, аддитивный шум в канале и затухание в линии. Как видно, наличие искажений в канале может быть связано как с затуханием, так и с отражением сигнала. Источниками шумов выступают физически разрушенный кабель (например, разбитая пара), слишком малое поперечное сечение, большая распределенная емкость в кабеле. Другим важным источником шумов являются интерферирующие импульсы или импульсные помехи в канале. Источниками ошибок здесь могут быть силовые кабели, проложенные в непосредственной близости от линии связи, нарушение оболочки кабелей, сигнализация по постоянному току. Наиболее существенным и многоплановым фактором влияния на параметры цифрового канала является наличие аддитивных шумов различной природы. Источниками ошибки здесь могут быть нарушение балансировки кабеля, параметра скручивания витой пары, интерференция с различными радиочастотными и СВЧ-сигналами, сигналы вызова, нарушение полярности кабеля (перепутанные жилы, короткое замыкание между жилами и т.д.) Высокий уровень шумов может привести к значительному увеличению параметра ошибки.

Цифровые системы передачи имеют большую по сравнению с аналоговыми системами помехозащищенность. Однако закономерность влияния уровня шума на параметр ошибки справедлива только для большого отношения сигнал/шум. Если рассматривать влияние интерференции на параметры цифрового канала, то эту закономерность можно схематически представить графиком рис. 3. 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, и с определенного уровня эффект этого влияния даже превышает эффект воздействия на параметры аналоговых систем.

Рис. 3. Влияние интерференции на параметры аналоговых и цифровых систем передачи

Наконец, важным источником шумов в цифровых каналах является затухание в кабелях и линиях передачи, причем не только высокий уровень затухания, но и его неравномерная характеристика приводят к появлению субгармоник, вносящих дополнительный аддитивный шум.

Если рассматривать источники ошибок не только в канале, но и в цифровой системе передачи, то можно выделить внутренние и внешние источники.

К внутренним источникам ошибок относятся:

различная нестабильность во внутренних цепях синхронизации цифровых устройств, дрейф в системе внутренней синхронизации устройства;

нестабильность, связанная с измерением характеристик электронных компонентов в составе устройства;

перекрестные помехи в цепях устройств;

нарушения в работе эквалайзеров и в процессах, связанных с неравномерностью АЧХ;

повышение порога по шуму, связанное с изменением параметров модулей устройств со временем.

перекрестные помехи в каналах передачи;

джиттер в системе передачи;

электромагнитная интерференция (от машин, флуорисцентных ламп и т д.);

нестабильность источников питания устройств;

импульсные шумы в канале;

механические повреждения, воздействие вибрации, плохие контакты;

деградация качественных параметров среды передачи (электрического или оптического кабеля, радиочастотного канала и т.д),

• глобальные нарушения, связанные с разрушением канала цифровой передачи.
Влияние всех перечисленных источников ошибок и интерференции значительно повышается при снижении параметра отношения сигнал/шум

Если рассмотреть влияние интерференции на параметры качества работы цифровой системы передачи, можно отметить, что влияние битовых ошибок отличается для различных услуг и систем передач в зависимости от следующих факторов:

• типа передаваемого трафика (голос, данные, видео, мультимедиа и т.д.),

типа системы передачи, принципов кодирования и наличия цепей резервирования передачи сигнала;

распределения битовых ошибок (равномерно распределенные ошибки, ошибки, возникающие пакетами и т д);

источника интерференции;

устойчивости принятого в системе передачи принципа передачи цифровой информации к ошибкам;

устойчивости принятого в системе передачи принципа передачи цифровой информации к другим факторам воздействия (джиггеру, нестабильности синхронизации и т.д)

3. Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале

Все параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале, будут встречаться в технологии измерений цифровых каналов первичной и вторичных цифровых сетей. Прежде чем рассматривать технологию измерений параметров бинарного цифрового канала, необходимо определить эти параметры Ниже приведены основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале. Они описаны в соответствии с сокращениями, используемыми в меню большинства приборов. В основном это параметры, используемые для анализа характеристик бинарного канала согласно ITU-T рекомендации G.821, G.826 и М.2100.

AS - Availability Seconds - время готовности канала (с) - вторичный параметр, равный разности между общей длительностью теста и временем неготовности канала.

AS(%) - Availability Seconds - относительное время готовности канала - параметр, характеризующий готовность канала, выраженный в процентах, является первичным параметром и входит в число основных параметров ITU-T рекомендации G 821. Его можно интерпретировать как вероятностную меру качества предоставляемого пользователю канала.

ВВЕ - Background Block Error - блок с фоновой ошибкой - блок с ошибками ие является частью SES, применяется при анализе ошибок по блокам. Важный параметр, вошедший в рекомендации ITU-T G.826.

BIT или ERR BIT - Bit Errors - число ошибочных битов - параметр, используемый при анализе канала на наличие битовых ошибок и являющийся числителем в выражении для расчета BER. Битовые ошибки по дочитываются только в период пребывания канала в состоянии готовности.

ЕВ - Error Block - число ошибочных блоков - параметр, используемый при анализе канала на наличие блоковых ошибок и являющийся числителем в выражении для расчета BLER. Блоковые ошибки подсчитываются только в период пребывания канала в состоянии готовности.

BBER - Background Block Error Rate коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками - отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему количеству блоков в течение времени готовности канала за исключением всех блоков в течении SES. Параметр входит в рекомендации ITU-T G.826.

RATE или BER - Bit Error Rate - частота битовых ошибок, коэффициент ошибок по битам - основной параметр в системах цифровой передачи, равный отношению числа битовых ошибок к общему числу бит, переданных за время проведения теста по каналу, находящемуся в состоянии готовности. При обнаружении десяти последовательных секундных интервалов, сильно пораженных ошибками (SES), анализатор ИКМ переключается на подсчет времени неготовности канала. При этом измерение BER прерывается до восстановления работоспособности канала. Таким образом, управляемые проскальзывания, связанные с потерей одного или нескольких циклов информации, практически не влияют на значение BER. Измерения параметра BER универсальны, они не требуют наличия в потоке Е1 цикловой и сверхцикловой структуры, однако необходима передача специальной тестовой последовательности. Проводятся только при полном или частичном отключении цифрового канала от полезной нагрузки.

BLER - Block Error Rate - частота блоковых ошибок, коэффициент ошибок по блокам - редко применяемый на практике параметр, равный отношению числа ошибочных блоков данных к общему числу переданных блоков Под блоком понимается заданное количество битов. Ошибочным блоком считается блок, содержащий хотя бы один ошибочный бит Обычно значение параметра BLER больше (хуже), чем параметра BER. Его целесообразно измерять только в тех сетях передачи данных, где информация передается блоками фиксированного размера, а параметр BLER является важной характеристикой канала с учетом кадровой (цикловой) структуры передачи. Например, для сетей ATM принята кадровая структура передачи в виде кадров длиной 53 бита. Ошибочный кадр уничтожается (дискартируется). В этом случае можно считать кадр ATM блоком длиной в 53 бита, а эквивалентом BLER будет параметр ошибки по кадрам CER (Cell Error Rate). В другом примере в качестве эквивалента блока может выступать сверхцикл ИКМ, а эквивалентом BLER будет ошибка по CRC.

CLKSLIP или SLIP - Clock Slips - число тактовых проскальзываний - параметр характеризуется числом синхронных управляемых проскальзываний, появившихся с момента начала теста Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов в синхронной или плезиохронной последовательности двоичных символов в результате различия между скоростями считывания и записи в буферной памяти. Поскольку проскальзывание ведет к потере части информации, что в свою очередь ведет к потере цикловой синхронизации, на практике используются эластичные управляемые буферы с возможностью управления проскальзываниями. В этом случае проскальзывания называются управляемыми. В наибольшей степени параметр CLKSLIP связан с параметром неготовности канала (UAS). Сопоставление CLKSLIP и UAS позволяет выявить причину неготовности канала, в частности, связана ли она с нарушением синхронизации Значение параметра CLKSLIP зависит от размера имитируемого прибором буфера, емкостью от 1 бита до нескольких циклов.

CRC ERR - CRC Errors - число ошибок CRC - параметр ошибки, измеренный с использованием циклового избыточного кода (CRC), распространенный параметр определения ошибок реально работающего канала без его отключения и без передачи тестовой последовательности Данные кода помещаются в состав сверхцикла ИКМ. Необходимым условием измерения параметра CRC является наличие механизма формирования кода в аппаратуре передачи. Встроенные средства самодиагностики большей части современных цифровых систем передачи используют именно этот механизм. Таким образом, при измерении параметра CRC можно не только оценить частоту ошибок, но и проверить работу системы самодиагностики.

При использования CRC часто возникает вопрос о необходимости одновременного измерения и параметра BER. Необходимо учитывать две особенности применения CRC. Во-первых, каждая ошибка CRC не обязательно связана с ошибкой одного бита информации. Несколько битовых ошибок в одном сверхцикле могут дать только одну ошибку CRC для блока. Во-вторых, несколько битовых ошибок могут компенсировать друг друга и не входить в суммарную оценку CRC. Таким образом, при использовании CRC можно говорить не об истинном уровне ошибок в канале, а только об оценке их величины. Тем ие менее CRC является удобным методом контроля ошибок при проведении сервисного наблюдения за работающим каналом, когда практически невозможно измерить реальные параметры битовых ошибок.

CRC RATE - CRC Errors Rate - частота ошибок CRC - показывает среднюю частоту ошибок CRC. По описанным выше причинам бывает лишь частично коррелирован с параметром BER.

DGRMDegraded Minutes - число минут деградации качества - несколько временных интервалов продолжительностью 60 с каждый, когда канал находится в состоянии готовности, но BER=104 Ошибки во время неготовности канала не считаются, а интервалы по 60 с в состоянии готовности канала, пораженные ошибками несколько раз, суммируются.

DGRM (%) - Degraded Minutes - процент минут деградации качества - число минут деградации качества, выраженное в процентах по отношению ко времени, прошедшему с момента начала тестирования.

EFS - Error Free Seconds - время, свободное от ошибок (с), - один из первостепенных параметров, входящих в рекомендации G.821 и М.2100/М.550. Отражает время, в течение которого сигнал был правильно синхронизирован, а ошибки отсутствовали, т.е. общее время пребывания канала в состоянии готовности.

EFS(%) - Error Free Seconds - процент времени, свободного от ошибок (с), - то же, что и предыдущий параметр, только выраженный в процентах по отношению к общему вре-

ES - Errors Seconds - длительность поражения сигнала ошибками, количество секунд с ошибками (с) - параметр показывает интервал времени поражения всеми видами ошибок в канале, находящемся в состоянии готовности. ES связан с другими параметрами простым соотношением: AS = ES + EFS.

ES(%) Errors Seconds процент поражения сигнала ошибками - параметр связан с %EFS соотношением: %ES + %EFS = %AS.

ESR - Error Seconds Rate - коэффициент ошибок по секундам с ошибками - параметр, практически равный ES(%).

LOSS - Loss of Signal Seconds - длительность потери сигнала (с) - параметр характеризует интервал времени, в течение которого сигнал был потерян.

PATL - Pattern Loss - количество потерь тестовой последовательности - параметр характеризуется числом потерь тестовой последовательности, появившихся с момента начала теста.

PATLS - Pattern Loss Seconds - продолжительность времени потери тестовой последовательности - общее время потери тестовой последовательности

SES - Severally Errors Seconds - продолжительность многократного поражения ошибками, количество секунд, пораженных ошибками (с), — интервал времени, пораженный ошибками несколько раз, измеряемый в секундах. В это время частота битовых ошибок составляет BERM0"3. Подсчет SES производится только во время готовности канала. Из определения видно, что SES ~ составная часть параметра ES. Вторая интерпретация параметра SES связана с измерениями по блоковым ошибкам, тогда SES определяется как односекундный интервал времени, содержащий более 30 % блоков с ошибками. Можно сказать, что во время подсчета параметра SES, качество канала чрезвычайно плохое. Параметр SES очень важен и входит в перечень обязательных к измерению параметров ИКМ рекомендаций G.821 иМ.21ОО/М.55О.

SES(%) - Severally Errors Seconds - относительная продолжительность многократного поражения ошибками — тот же параметр, выраженный в процентах.

SESR - Severally Error Seconds Rate - коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками - параметр, практически равный SES(%).

SLIPS или CKSLIPS - Clock Slips Seconds - продолжительность тактовых проскальзываний - параметр характеризуется общим временем с наличием синхронных управляемых проскальзываний.

UAS - Unavailability Seconds - время неготовности канала (с) - время неготовности канала начинает отсчитываться с момента обнаружения 10 последовательных интервалов SES и увеличивается после каждых следующих 10 последовательных интервалов SES. Счет UAS обычно начинается с момента потери цикловой синхронизации или сигнала. Этот параметр связан со всеми предыдущими параметрами и определяет стабильность работы цифрового канала.

UAS(%) Unavailability Seconds относительное время неготовности канала — предыдущий параметр, выраженный в процентах.

4. Тестовые последовательности

Для организации измерений с отключением канала используются генератор и анализатор тестовой последовательности, подключенные к разным концам цифрового канала. Эти приборы синхронизированы по тестовой последовательности, т е. анализатор может предсказать следующее значение каждого принимаемого бита.

В практике используются два типа тестовых последовательностей - фиксированные и псевдослучайные (ПСП, PRBS - Pseudorandom Binary Sequence) Фиксированными являются последовательности чередующихся повторяемых комбинаций битов. В качестве примера рассмотрим альтернативную фиксированную последовательность типа 1010, в которой после каждого 0 идет 1. Процедура синхронизации тестовой последовательности в этом случае может быть чрезвычайно проста анализатор заранее запрограммирован на ожидание альтернативной последовательности. При приеме 1 он предсказывает появление в качестве следующего бита 0, и в случае приема 1 делается вывод о битовой ошибки. Реальная процедура синхронизации несколько сложнее, поскольку требуется проверка, не является ли первый принятый бит ошибочным. Для этого проверяется правильность синхронизации в течение нескольких последовательных групп битов (блоков), при этом сама процедура синхронизации аналогична. Такая процедура синхронизации не указывает на начало цикла.

При фиксированной тестовой последовательности с указанием начала цикла, начало цикла задается специальным битом или последовательностью битов (далее называется бит f)

В практике могут использоваться обе процедуры синхронизации тестовой последовательности В последнее время производители склоняются к внедрению процедуры с указанием начала цикла, поскольку в этом случае синхронизация тестовой последовательности осуществляется в течении нескольких циклов - порядка 8-16 переданных битов. Исключение составляют постоянные фиксированные последовательности 0000 и 1111, где процедура с указанием начала цикла не имеет смысла.

В современной практике используются следующие фиксированные тестовые последовательности:

1111 - все единицы - фиксированная последовательность используется обычно для расширенного и стрессового тестирования канала Например, если последовательность послана в неструктурированном потоке Е1, то это будет понято как сигнал неисправности (AIS).

1010 альтернативная — фиксированная последовательность из чередующихся нулей и единиц. Последовательность может передаваться без указания или с указанием начала цикла -f ОНИ 0101

0000 - все нули - фиксированная последовательность используется обычно для расширенного и стрессового тестирования канала.

FOX — фиксированная последовательность FOX используется в приложениях передачи данных. Последовательность в ASCII переводится как "Quick brown fox.". Синхронизация последовательности осуществляется правильным переводом предложения. Ниже приведена последовательность:

2А, 12, А2, 04, 8А, АА, 92, С2, D2, 04, 42, 4А, F2, ЕА, 72, 04, 62, F2, 1А, 04, 52, АА, В2, 0А, СА, 04, F2, 6А, А2, 4А, 04, 2А, 12, А2, 04, 32, 82, 5А, 9А, 04, 22, F2, Е2, 04, 8С, АС, СС, 2С, АС, 6С, ЕС, 1С, 9С, ОС, ВО, 50

1-3 - одна единица на три бита - промышленный стандарт 1 в 3 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность передается с указанием на начало цикла: f 010

1-4 - одна единица на три бита - промышленный стандарт 1 в 4 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность передается с указанием на начало цикла: f 0100.

1-8 одна единица на восемь битов — промышленный стандарт 1 в 8 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала. Последовательность передается с указанием на начало цикла: f 0100 0000.

3-24 - три единицы на 24 бита - промышленный стандарт 3 в 24 последовательностях используется для расширенного и стрессового тестирования канала Последовательность передается с указанием на начало цикла: f 0100 0100 0000 0000 0000 0100

Кроме перечисленных стандартных фиксированных последовательностей могут использоваться произвольные слова и предложения. Процедура синхронизации и анализа битовых ошибок может быть организована на основе указания на начало цикла или на основе проверки правильности перевода слов и предложений. Вторая процедура наиболее часто использу-

Использование фиксированных последовательностей рекомендовано главным образом для стрессового тестирования аппаратуры кодирования/декодирования. Поэтому наиболее часто используются тестовые последовательности со множеством нулей. Как известно, при передаче двоичной последовательности наличие последовательности из нескольких нулей равносильно отсутствию сигнала (0 обычно передается сигналом нулевой амплитуды). В результате генерации последовательностей со множеством нулей можно проанализировать работу канала в случае естественного пропадания сигнала.

Пример 1.

В системах ИКМ (поток Е1) в недавнем прошлом использовался линейный код AMI, в котором отсутствует устойчивость битовой синхронизации при появлении длинных последовательностей нулей. В результате необходим анализ частоты сбоев битовой синхронизации измеряемого канала с кодированием AMI Для измерений обычно используются промышленные стандарты с длинными последовательностями нулей - 1-4, 1-8 или 3-24. Длинная последовательность нулей в этом случае создает возможность сбоя битовой синхронизации, фиксируемого как битовые ошибки при передачи единиц.

Пример 2.

Неустойчивость битовой синхронизации в случае появления длинных последовательностей нулей кодирования AMI было преодолено в современном коде HDB3 ИКМ-систем, где используется процедура инверсии шестого нуля в алгоритме кодирования. Работоспособность этой процедуры молено проверить при помощи промышленных стандартов с длинными последовательностями нулей - 1-4, 1-8 или 3-24. Кроме того, стабильность битовой синхронизации может быть проверена генерацией последовательности 0000.

Вторым направлением стрессового тестирования является анализ систем передачи с заполнением.

Пример 3.

В некоторых ИКМ-системах при организации транзита сбой на удаленном конце приводит к тому, что поток Е1 заполняется единицами. Эта процедура используется для имитации сбоя: передатчик генерирует последовательность 1111 и анализирует сигнал AIS, передаваемый принимающей стороной.

Пример 4.

Наличие систем с заполнением требует с особенной осторожностью использовать при измерениях фиксированные последовательности. В некоторых случаях фиксированная последовательность может совпадать с последовательностью заполнения, что может привести к ошибочным результатам.

Известен случай анализа спутникового канала по параметру ошибки (ВЕК), при этом использовалась альтернативная последовательность 1010, которая совпала с последовательностью заполнения выходного канала передачи данных от модема. В результате даже после пропадания радиочастотного спутникового канала анализатор выдавал результат по параметру ошибки BER=10'5

Чтобы избежать подобных ситуаций, рекомендуется использовать фиксированные последовательности в виде слов или предложений (например, применение последовательности FOX в описываемом примере сразу идентифицировало неготовность канала) или псевдослучайной последовательности (ПСП).

Псевдослучайные последовательности характеризуются количеством регистров сдвига, используемых при генерации N с длинной цикла последовательности L=2N - 1. Структура псевдослучайной последовательности связана со схемой генератора ПСП, представленной на рис. 6.4

Рис. 4. Генератор псевдослучайной последовательности

В основе принципа работы генератора ПСП лежит процедура сверточного кодирования с использованием N регистров сдвига с одной обратной связью перед регистром N. Это эквивалентно кодеру сверточного кодирования с полиномом Dn+Dn+1+1. Соответственно длина кодированной последовательности зависит от количества регистров сдвига и составляет 2N-1. Процедура предусматривает циклическое повторение последовательности через 2N-1 тактовых импульсов (эквивалентно, битов). Большее количество регистров определяет меньшую повторяемость последовательности.

Для анализа принимаемой ПСП используются два типа анализаторов, схемы которых представлены на рис. 5 и 6. Наиболее часто используется метод анализа ПСП с обратной связью (рис. 5). В этом случае последовательность синхронизируется следующим образом: петля обратной связи размыкается, данные загружаются в регистры сдвига до полного заполнения, затем петля обратной связи замыкается и производится синхронизация по тестовой последовательности. Две несинхронные ПСП имеют относительный параметр BER приблизительно равный 0,5, таким образом, для достижения синхронизации по тестовой последовательности критерий синхронизации выбирается ниже этого значения.

Рис. 5. Анализатор ПСП с замкнутой обратной связью, метод побитового измерения ошибок

Рис. 6. Анализатор ПСП без обратной связи

Вторым методом построения анализатора ПСП является метод без обратной связи (рис. 6). Этот метод в настоящее время практически не используется и признан устаревшим. Основным недостатком его является наличие процессов подавления данных при измерениях каналов с высоким параметром ошибки. Метод был разработан для низкого параметра ошибки в предположении, что сами ошибки возникают случайным образом и описываются нормальным распределением.

Современные системы передачи используют алгоритмы кодирования и принципы передачи, приводящие к появлению всплесков ошибок, возникающих в виде пакетов В этом случае алгоритм анализа без обратной связи характеризует нестабильную работу.

В дальнейшем при описании анализа ПСП будем исходить из принципов анализа с обратной связью.

В современной практике используются следующие типы псевдослучайных последовательностей:

2е23 - стандартная 2е23-1 псевдослучайная последовательность битов. Сигнал формируется из 23-фазного регистра сдвига без ограничения нулей. Эта последовательность соответствует техническому стандарту ITU 0.151. Получила распространение для тестирования высокоскоростных цифровых каналов первичной сети (например, каналов SDH).

2е20 - стандартная 2е20-1 псевдослучайная последовательность битов Сигнал формируется из 20-фазного регистра сдвига без ограничения нулей. Эта последовательность соответствует техническому стандарту ITU 0.151

2е15 - стандартная 2е15-1 псевдослучайная последовательность бит. Сигнал формируется из 15-фазного регистра сдвига без ограничения нулей Последовательность может содержать до 14 нулей в строке. Последовательность получила наиболее широкое распространение для анализа каналов PDH с относительно невысокой скоростью передачи.

20ITU - стандартная 2е20-1 псевдослучайная последовательность бит Сигнал формируется из 20-фазного регистра сдвига без ограничения нулей Последовательность соответствует техническому стандарту ITU О 153 Однако, эта последовательность отличается от 2е20 последовательности, потому что используются разные механизмы обратной связи 20ITU подавляет последовательности из более чем 18 нулей, в отличие от 14 нулей в 2е20.

2047 - короткая ПСП. Сигнал формируется из 11 -фазного регистра сдвига без ограничения нулей. Стандартный 2047-битный код используется для анализа вторичных сетей передачи данных, приложений DDS и ISDN

511 — короткая ПСП Сигнал формируется из 9-фазного регистра сдвига без ограничения нулей Стандартный 511-битный код применяется для анализа вторичных сетей передачи данных, в частности он соответствует техническому стандарту ITU V.52

127 - короткая ПСП Сигнал формируется из 7-фазного регистра сдвига без ограничения нулей Стандартный 127-битный код используется для анализа низкоскоростных каналов передачи данных (например, модемных каналов)

63 - самая короткая ПСП, применяемая в практике измерений. Сигнал формируется из 6-фазного регистра сдвига без ограничения нулей. Стандартный 63-битный код применяется для анализа низкоскоростных каналов передачи данных (например, модемных каналов).

Таким образом, основными характеристиками ПСП являются:

длина последовательности в битах,

вид полинома, соответствующая конфигурация регистров генератора и анализатора ПСП,

спектральный состав сигнала, зависящий от скорости передачи в канале
Спектральный состав псевдослучайной последовательности схематически представлен на рис. 7.

В зависимости от скорости передачи данных в канале используются ПСП различной длины: чем больше скорость, тем большая длина последовательности допускается Рекомендация ITU-T 0.151 определяет значения используемых длин ПСП в зависимости от скорости цифровой передачи в канале согласно табл. 1. Кроме того существует также рекомендация по выбору тестовой последовательности для канала 64 кбит/с - 2и-1, приведенная в ITU-T рекомендация О 152

Рис. 7. Спектральный состав ПСП с кодированием NRZ

Таблица 1. Длины тестовых последовательностей ПСП (ITU-T рекомендация 0.151)

Основным требованием, предъявляемым к спектральному расстоянию Af, является возможность успешной синхронизации при наличи на приемной стороне относительно узкополосной цепи синхронизации от входящего потока. В этом случае требуется малое расстояние между двумя субгармониками принимаемого сигнала. При большом расстоянии может возникнуть джиттер регистров сдвига. Механизм возникновения джиттера довольно простой: длинная последовательность нулей, характерная для ПСП большой длины, приводит к накоплению фазовой ошибки за время ее передачи. Такой джиттер обусловлен алгоритмом работы генератора ПСП, его структура зависит от конфигурации генератора, кроме того, джиттер регистров сдвига в общем случае отличается по параметрам от джиттера в цифровом канале.

Чтобы избежать появление джиттера регистров сдвига используются рекомендованные ПСП.

Домашнее задание: §  конспект.

Закрепление материала:

Ответьте на вопросы:

  1.  Методология измерений каких каналов  является фундаментом измерений цифровых каналов связи, как учитываются систем с различными типами модуляции и кодирования?
  2.  Основное назначение бинарного цифрового канала?
  3.  Какие типы измерений бинарного канала вы знаете7 Приведите пример.
  4.  Что такое мониторинг?
  5.  Что лежит в основе методов измерения без отключения канала?
  6.  Перечислите и дайте определение основным источником ошибок в цифровом канале.
  7.  Что является важным источником шумов в цифровых каналах?
  8.  Перечислите и дайте определение что относится к внутренним источникам ошибок?
  9.  Как интерференция влияет на параметры качества работы цифровой системы передачи?
  10.  Какие типы тестовых последовательностей используются в практике? Приведите примеры.
  11.  Какие фиксированные тестовые последовательности используются в современной практике?
  12.  Перечислите основные характеристики ПСП .

Литература:

Амренов С. А.  «Методы контроля и диагностики систем и сетей связи»  КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ -:  Астана, Казахский государственный агротехнический университет, 2005 г.  

И.Г. Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.

Биргер И. А. Техническая   диагностика.— М.:   «Машиностроение», 1978.—240,с, ил.

АРИПОВ М.Н , ДЖУРАЕВ Р.Х., ДЖАББАРОВ Ш.Ю. «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ» -Ташкент, ТЭИС, 2005

Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика, ремонт и профилактика персональных компьютеров. -М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-312 с: ил.

М.Е.Бушуева, В.В.Беляков Диагностика сложных технических систем  Труды 1-го совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors. Нижний Новгород, 2001

Малышенко Ю.В. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА часть I конспект лекций

Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г.Диагностика зависания и неисправностей компьютера/Серия «Техномир». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001. — 320 с.

  9



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
2144. Методы нормирования параметров цифровых каналов 88.4 KB
  Анализ и проверка домашней работы Ответьте на вопросы: Методология измерений каких каналов является фундаментом измерений цифровых каналов связи как учитываются систем с различными типами модуляции и кодирования Основное назначение бинарного цифрового канала Какие типы измерений бинарного канала вы знаете7 Приведите пример. Что такое мониторинг Что лежит в основе методов измерения без отключения канала Перечислите и дайте определение основным источником ошибок в цифровом канале. Что является важным источником шумов в...
7806. Методы анализа рынка ценных бумаг 149.21 KB
  Методы анализа рынка ценных бумаг. Методология фундаментального анализа Фундаментальный анализ используется для определения реальной стоимости ценных бумаг предприятияэмитента исходя из расчета текущей стоимости активов предприятия с учётом всех видов ожидаемых доходов. Главной задачей фундаментального анализа является выявление наиболее недооценённых акций или иных ЦБ обладающих наивысшим потенциалом роста в перспективе. Таким образом определяется степень недооценки компаний по отношению к отрасли в среднем и формируется...
7924. Традиционные методы анализа хозяйственной деятельности 12.58 KB
  В анализе используются следующие виды сравнения: фактических показателей с плановыми; фактических показателей с нормативными; фактических показателей с показателями прошлых лет; фактических показателей с показателями лучших по отрасли; сопоставление параллельных и динамических рядов для изучения взаимосвязи; сопоставление фактических показателей со средними величинами; сопоставление различных вариантов управленческих решений; сопоставление результатов деятельности до и после изменения какихлибо факторов. Используется в проверке расчетов...
2230. Рефрактометрические методы анализа: основные закономерности и понятия 26.57 KB
  Величина удельной рефракции не зависит от внешних условий и агрегатного состояния вещества. Величину удельной рефракции можно вычислить используя формулу Лорентц-Лоренца: Молекулярной рефракцией R называется произведение удельной рефракции на молекулярный вес
10624. Методы анализа, применяемые в практике деятельности организации 15.92 KB
  На третьем этапе SWOT-анализа изучаются факторы макросреды фирмы (политические, экономические, технологические, рыночные и др.) с целью прогнозирования стратегических и тактических угроз фирме и своевременного предотвращения убытков от них.
9227. Методы контроля качества, анализа дефектов и их причин 37.22 KB
  Если в цехе изготавливается большое количество типоразмеров изделий то по горизонтали откладывают типоразмеры деталей и виды дефектов нередко оказывается что на один типоразмер приходится очень большая часть всего ущерба от брака. Возьмем и измерим 50 деталей подряд в результате можем получить следующие значения табл. представляет собой неупорядоченную последовательность значений диаметра деталей на основе которых трудно сделать какие-то выводы.
7135. Понятие технико-экономического анализа, его цель, содержание и методы 30.47 KB
  Перед руководителями предприятий экономистами менеджерами постоянно встают вопросы: какой должна быть экономическая стратегия и тактика предприятия в создавшихся условиях как рационально организовать деятельность для обеспечения безубыточной работы или выхода из кризиса каким образом с наибольшей отдачей использовать имущество предприятия с помощью каких мер можно добиться финансовой устойчивости Ответы на перечисленные и многие другие вопросы могут быть найдены в результате проведения комплексного технико-экономического анализа....
17266. Методы маркетингового анализа товарной продукции легкой промышленности 548.38 KB
  Для этого необходимо проведение комплексного исследования с использованием различных источников информации; применением разнообразных методов анализа в сочетании с прогнозом показателей характеризующих конъюнктуру рынка. Для достижения намеченной цели поставлены и решены следующие задачи: сформулировать сущность маркетингового анализа; определить цели и задачи маркетингового анализа; рассмотреть систему и методы маркетингового анализа на предприятии; определить роль и значение потребителя в системе маркетингового анализа;...
6981. Макроэкономика как наука. Цель, инструменты и методы макроэкономического анализа 16.47 KB
  Уровень реального валового внутреннего продукта ВВП. В числе этих показателей особое место занимает валовой внутренний продукт ВВП. Валовой внутренний продукт ВВП характеризует стоимость конечных товаров и услуг в ценах конечного покупателя созданную в географических пределах данной страны вне зависимости от национальной принадлежности экономических ресурсов используемых в производстве. Подсчет ВВП можно произвести двумя путями: через расходы и через доходы.
10908. Методы регионального анализа и обоснования территориальной организации экономики 83.27 KB
  Проблема территориальной организации производительных сил для любой страны является определяющей, ибо она лежит в основе хозяйственного управления территорией. Каждое государство, прежде чем разработать концепцию развития в окружающем пространстве, оценивает собственные экономические, демографические, природные, территориальные возможности, ищет нишу в территориальном и международном разделении труда
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.