Методы нормирования параметров цифровых каналов

ЛЕКЦИЯ 13

Тема. Методы нормирования параметров цифровых каналов

Цель. Дать понятие о методах нормирования параметров цифровых каналов.

Учебная. Разъяснить применение методов нормирования 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. 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 .

План лекции

Гипотетическая модель цифрового тракта

Гипотетическая модель ISDN (HRX)

Гипотетическая модель радиочастотной системы передачи

Пересчет параметров гипотетической модели в параметры реального канала

  1. Гипотетическая модель цифрового тракта

К основным показателям качества цифровых систем передачи и коммутации относятся параметры ошибки и готовности канала. В рамках международных стандартов были приняты следующие основные параметры качества цифровых систем передачи: BER(Bit Error Ratio, или Коэф- фициент битовых ошибок. Он характеризует частоту появления ошибочно восстановленных битов) - параметр ошибок, EFS (errors free seconds - время, свободное от ошибок (с)) - количество секунд, пораженных ошибками, SES (Severely errored second) – количество секунд, несколько раз пораженных ошибками, AS (availability seconds)- количество секунд готовности канала и UAS(unavailability seconds) - количество секунд неготовности канала. Параметры EFS, SES, AS и UAS могут иметь как абсолютное, так и процентное выражение.

В настоящем коснемся вопросов нормирования показателей качества цифровых каналов, т.е. тех норм, которые предъявляются к перечисленным параметрам в зависимости от типа цифрового канала.

В настоящее время все нормы на параметры цифровых каналов ориентированы на две гипотетические модели HRX и HRDP, связанные друг с другом тем, что в состав HRX входит HRDP. Обе модели значительно повлияли не только на стандартизацию норм, но и на саму технологию организации измерений, в частности на параметры времени проведения измерений.

Нормы на параметры цифровых каналов имеются в соответствующих рекомендациях МККТТ и МККР, а также в отечественных приказах. В лекции будут рассмотрены только принципы создания самих норм

2. Гипотетическая модель ISDN (HRX)

Гипотетическая модель ISDN предполагает нормирование параметров качества для цифрового канала ОЦК 64 кбит/с, сформированного системами передачи и коммутации ISDN. Нормы качества разработаны для составного канала ОЦК от абонента до абонента. При разработке норм МККТТ руководствовался следующими соображениями.

услуги цифровой связи предполагается предоставлять на основе технологии ISDN, по этому ISDN была выбрана как "эталонная сеть";

в качестве основных показателей выбраны параметры ошибок и готовности, поскольку именно они влияют на качественные параметры передачи речевой информации и данных пользователя;

требования к нормам качества резонно строить на основе технологии ISDN, так как предполагается, что сеть ISDN будет использоваться для передачи сервисной информации даже по телефонным каналам.

В результате рассмотрения параметров качества была сформирована гипотетическая модель тракта ISDN, представленная на рис 6.11. За основу был взят цифровой тракт общей протяженностью 27500 км, разбитый на участки местного качества, среднего качества и высокого качества. Максимальная протяженность участков от абонента до цифровой системы передачи магистральной первичной сети установлена в 1250 км и протяженность цифрового тракта магистральной первичной сети - 25000 км (этот параметр соответствует длине HRDP)

Тракт от абонента до магистральной первичной сети включает в себя участок местного качества (от точки Т до ближайшего коммутационного узла LE) и участок среднего качества от коммутационного узла до узла магистральной первичной сети, где могут использоваться системы передачи местной первичной сети или системы коммутации вторичных сетей.

Полученная модель описывает нормы на параметры качества международного коммутируемого соединения IDN/ISDN (HRX). Нормы на характеристики ошибок в таком международном соединении содержатся в рекомендации ITU-T G.821.

Рис. 6-11. Измерительная модель тракта ISDN (HRX)

Требования к параметрам ошибки по времени разделены на три категории: для минут низкого качества (категория А), для пораженных ошибками секунд SES (категория Б) и для секунд с ошибками ES (категория В). Эти категории представлены в табл.6.4 вместе со сформированными применительно к модели HRX нормами на параметры ошибок в составном цифровом канале 64 кбит/с.

Таблица 6.4. Три категории качества для международного соединения ISDN 64 кбит/с (ITU- T рекомендация G.821)

Примечание. Общее время измерений - один месяц

Термины "минуты низкого качества", "секунды, пораженные ошибками" и "секунды с ошибками" использованы в качестве удобной и краткой классификации эксплуатационных норм. Их использование не означает приемлемости или неприемлемости этого уровня качества.

Одноминутные интервалы получены после исключения времени неготовности и сильно пораженных ошибками секунд из общего времени и последующего последовательного группирования остальных секунд в блоки по 60 секунд. Базовые односекундные интервалы получают, исходя из фиксированного периода времени.

Временной интервал, на котором определяются процентные нормы, не нормирован, так как этот период может зависеть от конкретного применения. Период порядка одного месяца предлагается в качестве стандартного периода.

По практическим соображениям при 64 кбит/с минута, содержащая четыре ошибки (что соответствует коэффициенту ошибок 1,04x10"6), не считается минутой низкого качества. Однако это не следует рассматривать как снижение нормы коэффициента ошибок.

Секундой неготовности канала считается секунда, в течении которой было отмечено более 64 ошибок.

Для проведения практических измерений обычно используют 10-минутные интервалы, однако обсуждается альтернативный подход с использованием 5-минутных интервалов.

Помимо деления на три категории качества каналов было сделано разделение по параметрам готовности канала, представленное на рис. 6.12.

Рис. 6.12. Разделение времени работы канала по параметрам его готовности

Разделение времени работы канала по категориям готовности и неготовности в зависимости от различных причин позволило сформулировать нормы на основные параметры качества цифровой передачи для периода готовности, которые нашли отражение в рекомендации G.821.

Таким образом, был определен следующий подход к методологии нормирования параметров цифровых каналов на основе HRX:

все время использования канала делится на три категории по параметрам готовности и
неготовности канала и формулируются требования к параметрам готовности и неготовности канала;

для времени готовности канала нормируются параметры качества цифровой передачи в
зависимости от категории качества соединения (для интервалов высокого качества, ES и SES нормы формируются отдельно).

Эта методология нашла применение при разработке национальных (в том числе и отечественных) норм на цифровые каналы и тракты, и при нормировании параметров для эталонной модели HRDP.

Обычно нормы на параметры цифрового тракта учитывают тип трафика, передаваемого в тракте. Так например, рекомендация G.821 определяет следующие параметры BER для канала, по которому передается речь и данные:

Таблица 6.5. Нормы по параметру ошибок BER для международного соединения ISDN

Как видно из таблицы, описанные выше методы нормирования использованы здесь полностью.

  1. Гипотетическая модель радиочастотной системы передачи (HRDP)

Требования по параметрам готовности и параметрам канала цифровой передачи международного соединения ISDN (HRX) получили развитие при разработке норм на параметры радиочастотных трактов систем передачи на основе гипотетической модели тракта радиосистемы HRDP.

На основании данных рекомендации G.821 были сформулированы следующие основные параметры HRDP:

  1. Длина HRDP принята равной 2500 км (рис.6.11).
  2. Для HRX установлено требование по параметру BER магистрального участка высокого
    качества - 1 ошибка на 1010 на километр, а для тракта HRDP параметр ошибки - 2,5х107, не включая мультиплексное оборудование. Такое значение параметра BER должно вы полняться в течении 99 % от общего времени работы канала.
  3. МККТТ определена норма на параметр EFS от LE до LE в 95 %, а на параметр EFS для HRDP - 99,5%
  4. Окончательные требования по параметру BER определены в рекомендации 594 МККР:

BER > 107 не более чем 1% времени любого месяца;

BER > 103 не более чем 0,05% времени любого месяца.

Как видно, принципы нормирования, описанные в предыдущем разделе, использовались и при разработке норм на параметры HRDP.

Пересчет параметров гипотетической модели в параметры реального канала

Методология нормирования параметров цифровых каналов с использованием гипотетических моделей включает не только разработку норм на параметры эталонных трактов, но и методику пересчета параметров эталонного тракта в параметры реального канала. Для этой цели наиболее часто используется принцип линейной аппроксимации результатов по длине реального участка. В качестве примера рассмотрим методологию пересчета, описанную в докладе 930 МККР по расчету параметров реальной радиочастотной системы передачи. Параметры радиочастотной системы длиной L могут быть найдены следующим образом:

BER > 1/250010-7 не более, чем L/2500 (%) времени любого месяца;

BER > 10-3 не более, чем L/15000,05 (%) времени любого месяца.

Методика расчета параметров цифровых трактов также использует методы линейной аппроксимации (в ряде случаев с весовыми коэффициентами).

Рис.6.13. Пример распределения по длинам пакетов ошибок в канале спутниковой связи 2x304 Мбит/с с кодированием FEC 1/2

Линейная аппроксимация результатов основана на предположении случайного распределения возникающих в канале ошибок. Этим обуславливается методология нормирования и измерений основных параметров, которая основана на асинхронном методе измерений основных параметров цифрового канала.

В то же время, ряд систем передачи, используемых в современных сетях, имеет отличные от Гауссова распределения возникающих ошибок, так как последние возникают в виде пакетов и не описываются в полной мере современной принятой методологией их нормирования и измерения (рис.6.13). Поэтому в настоящее время идет процесс обсуждения новой методологии нормирования и измерения цифровых каналов, учитывающих произвольные распределения возникновения ошибок.

Домашнее задание: § конспект.

Закрепление материала:

Ответьте на вопросы:

  1. Какие параметры качества цифровых систем передачи были приняты в рамках международных стандартов ?
  2. Какими соображениями руководствовался МККТТ при разработке норм ?
  3. Опишите гипотетическую модель тракта ISDN.
  4. Как разделены требования к параметрам ошибки по времени применительно к модели HRX на параметры ошибок в составном цифровом канале 64 кбит/с?
  5. Как получаются базовые одноминутные и односекундные интервалы ?Какой период предлагается в качестве стандартного периода?
  6. Что такое секундная неготовность канала ?
  7. Сколько ошибок содержит минута, не считающаяся минутой низкого качества?
  8. Как было сделано разделение по параметрам готовности канала?

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. Стр. 70-74

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.

Методы нормирования параметров цифровых каналов