Методика проверки устойчивости к фазовому дрожанию

и дрейфу фазы цифрового сигнала на входе стыковой цепи

Проверка устойчивости к фазовому дрожанию и фазовому дрейфу цифровых сигналов на входе стыковой цепи проводится методом, основанным на использовании критерий появления ошибок [3]. Измерение производится по схеме (см. рис. 5.12). Используемый в данной схеме ГИС должен иметь возможность вводить фазовое дрожание и дрейф фазы в испытательный сигнал. Частота фазового дрожания может устанавливаться от внешнего генератора синусоидальных сигналов, диапазон частот которого должен соответствовать диапазону частот допустимого фазового дрожания испытываемого стыка [21].

Рис. 5.12. Схема проверки устойчивости к фазовому дрожанию цифрового сигнала на входе стыковой цепи

При измерении допустимого значения фазового дрожания (наибольшего размаха фазового дрожания на заданной частоте) в качестве критерия превышения ошибок на выходе цифрового канала (тракта) принято обнаружение (регистрация) в испытательном сигнале более двух секунд с ошибками в последовательных 30-ти односекундных измерительных интервалах. Рассмотренный метод заключается в установке частоты фазового дрожания и размаха фазового дрожания испытательного ПСП сигнала в соответствии с нормируемыми значениями и проверке соблюдения критерия появления ошибок. Для проведения измерения необходимо:

1) установить частоту входного фазового дрожания на нужное значение и отрегулировать размах фазового дрожания на 0 единичных интервалов;

2) увеличить размах фазового дрожания с помощью грубой регулировки для определения области, в которой прекращается безошибочная работа;

3) уменьшить размах фазового дрожания до уровня, при котором начинается эта область;

4) зарегистрировать число секунд с ошибками, отмеченных за 30-секундный измерительный интервал (следует иметь в виду, что первоначальное измерение должно показывать отсутствие секунд с ошибками);

5) постепенно увеличивать размах фазового дрожания с помощью плавной регулировки до удовлетворения критерия появления ошибок;

6) зарегистрировать установленный размах и частоту, повторить операции 2–4 для числа частот, достаточных, чтобы определить характеристики допустимого фазового дрожания;

7) для проверки соответствия входной цепи стыка нормам по устойчивости к фазовому дрожанию (шаблону) установить размах и частоту фазового дрожания согласно одной из точек шаблона для испытываемого стыка по ГОСТ [21];

8) подтвердить отсутствие секунд с ошибками по критерию появления ошибок (отсутствие секунд с ошибками в течение 30 с);

9) повторить операции, указанные в пунктах 5 и 6, по достаточному числу точек шаблона, чтобы убедиться в соответствии шаблону допуска на фазовое дрожание.

Представленные методики проведения измерений стыков цифрового канала позволяют провести их всестороннее исследование, получить количественные значения установленных и нормированных параметров с целью принятия обоснованных решений по поддержанию их качества.

Глава 6.Методы измерения характеристик

(параметров) каналов и трактов ЦСП

Методы измерения и вычисления параметров

Ошибок в ЦСП

Основные источники возникновения битовых ошибок

В цифровой системе передачи

Как было отмечено выше, основным отличием цифровой системы передачи от аналоговой является передача сигналов (данных) в цифровой форме. В цифровых системах передачи в результате внутренних и внешних негативных воздействий на цифровой канал происходит снижение его качества, что можно оценить по параметру ошибки. Под ошибкой понимается несоответствие принятого символа цифрового сигнала переданному.

Причины возникновения ошибок в цифровом канале имеют аналоговую природу, поскольку связаны с переходными влияниями и внешними воздействиями (интерференцией, затуханием в линии и различными аддитивными шумами).

Источниками ошибок в канале являются искажения формы сигнала, импульсные помехи, аддитивный шум в канале и затухание линии. Искажения в канале связаны как с затуханием, так и с отражением сигнала. Шумы могут возникать из-за обрывов жил (физическое разрушение) кабеля связи, физического износа контактов разъемов, нарушения контакта соединения, несоответствия поперечного сечения жил кабеля и большой распределенной емкости в кабеле.

Одним из источников шумов являются интерферирующие импульсы, или импульсные помехи в канале. Они возникают за счет нарушения технологии прокладки кабельных линий связи (в непосредственной близости от силовых кабелей), нарушений изоляции кабеля, использования в системе сигнализации по постоянному току. Существенным фактором влияния на параметры цифрового канала являются аддитивные шумы различной природы. Они связаны с нарушениями симметрии кабеля, параметрами скрутки витой пары, интерференцией различных радиочастотных и СВЧ−сигналов, применением сигналов вызова, нарушением распайки проводов кабеля (перепутаны жилы, короткое замыкание между жилами и др.). Высокий уровень шумов ведет к увеличению параметра ошибки.

Известно, что цифровые системы передачи имеют лучшую по сравнению с аналоговыми системами помехозащищенность, но эта закономерность влияния уровня шума на параметр ошибки справедлива только для большого соотношения сигнал/шум. Влияние интерференции на параметры цифрового канала можно представить зависимостью (рис. 6.1). 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. С определенного уровня эффект от влияния в цифровых системах начинает значительно превышать эффект воздействия на параметры аналоговых систем.

Рис. 6.1.Влияние интерференции на параметры

аналоговых и цифровых систем передачи

Одним из основных источников шумов в цифровых каналах является затухание в кабелях и линиях передачи, причем не только высокий уровень затухания, но и его неравномерная характеристика, которая приводит к появлению субгармоник, вносящих дополнительный аддитивный шум.

Если рассматривать источники ошибок не только в канале, но и в цифровой системе передачи, то можно разделить их на внутренние и внешние. К внутренним источникам ошибок относятся:

− нестабильная работа внутренних цепей синхронизации цифровых устройств, дрейф в системе внутренней синхронизации;

− изменение характеристик компонентов (устройств) со временем;

− перекрестные (переходные) помехи в цепях передачи устройств ЦСП;

− нарушения в работе эквалайзеров и других устройств, влияющих на АЧХ.

К внешним источникам ошибокможно отнести:

− перекрестные помехи (влияния) в каналах передачи;

− изменение фазы сигнала в системе передачи;

− электромагнитная интерференция (от электропитающих станций, генераторов, флуоресцентных ламп и др.);

− резкие изменения (скачки) напряжения сети электропитания (электропитающих устройств);

− импульсные шумы в канале;

− механические повреждения, воздействие вибрации, плохие контакты;

− деградация качественных параметров среды передачи (электрического или оптического кабеля, радиочастотного канала и др.);

− различные нарушения, связанные с отказами составных элементов канала цифровой передачи.

Следует отметить, что воздействие интерференции и всех перечисленных источников ошибок значительно повышается при снижении параметра отношения сигнал/шум.

6.1.2. Методы обнаружения ошибок и определения

Коэффициента ошибок

Измерения параметров передачи, используемые во время настройки, ввода в эксплуатацию и эксплуатации сетей связи (их отдельных элементов), можно разделить на два метода:

1. Измерения с остановкой связи. Применяются при монтаже, настройке сети (отдельных сегментов, линий связи, оборудования и др.), ремонтно-восстановительных работах, измерениях параметров отдельных узлов аппаратуры при их испытаниях.

2. Измерения без остановки связи. Проводятся в рамках мониторинга сети для контроля необходимых показателей и прогнозирования состояния сети в целом (её отдельных сегментов), своевременного обнаружения и локализации отказов.

Сущность перечисленных методов поясняется рисунке 6.2.

Рис. 6.2. Основные методы измерения параметров передачи

Измерения без остановки связи включают в себя контроль ошибок, контроль правильности структурирования группового сигнала, контроль первичных параметров цифровых сигналов. Все измерения проводятся в условиях заданных режимов работы систем передачи, при этом не предъявляются повышенные требования к точности измерений. Результаты измерений могут варьироваться при многократных повторениях процедур измерения.

Измерения с остановкой связи производятся с использованием стандартных испытательных сигналов, обеспечивают достаточно высокую точность и повторяемость результатов, позволяют моделировать различные производственные ситуации. Использование специальных испытательных сигналов позволяет производить точное побитное сравнение передаваемого и принимаемого сигналов и тем наиболее эффективно обнаруживать и подсчитывать ошибки. Указанный метод реализуется в трех вариантах, показанных на рисунке 6.3.

Рис. 6.3. Варианты организации измерений с остановкой связи

Определение термина "ошибка" или "сбой" требует уточнения. Исходя из методов определения наличия ошибки в транслируемом сигнале, можно разделить обнаруживаемые в цифровом потоке ошибки на три категории:

- битовые (или бинарные) ошибки, то есть ошибки, обнаруженные при сравнении позиций каждого бита сигнала, переданного в линию или тракт и принятого на конце линии или тракта (несовпадение позиций означает сбой);

- цикловые ошибки, которые можно обнаружить при проверке передаваемого по линии структурированного сигнала на его соответствие алгоритму структурирования. Наиболее приемлемым методом обнаружения цикловых ошибок является проверка каждой принимаемой синхропосылки, повторяющейся через нормированные интервалы времени, на соответствие алгоритму ее формирования. Например, 0011011 для ИКМ-30 или 1111010000 для ИКМ-120 и ИКМ-480;

- кодовые ошибки, обнаруживаемые путём проверки принимаемого цифрового сигнала на соответствие алгоритму его форми­рования. Например, большая часть электрических стыковых сигналов проверяется на соответствие алгоритмам ЧПИ (AMI) или МЧПИ (НDВ-3).

Очевидно, что наиболее точным вариантом организации контроля качества передачи является вариант, основанный на обнаруже­нии и подсчете битовых ошибок. Его реализация возможна только в режиме измерений с остановкой связи. Кроме того, процедура побитного сравнения передаваемой и принимаемой импульсных последовательностей требует организации шлейфов и сравнитель­но сложной схемной реализации средств измерения.

Обнаружение цикловых ошибок требует включения в измерительные комплексы устройств демультиплексирования групповых сигналов и де­кодеров синхрокомбинаций. Указанный метод позволяет органи­зовать контроль линий или трактов без остановки связи, но требует дорогостоящих схемотехнических решений. Кроме того, при этом методе контролируется только несколько процентов от общего объе­ма цифрового сигнала. Указанный метод нашел применение при контроле цифровых трактов, использующих сигналы, не обладаю­щие избыточностью, и не контролируемые другими способами.

Обнаружение кодовых ошибок является наиболее простым и экономически выгодным методом контроля, позволяющим организовать измерения величины коэффициента ошибок без остановки связи, используя при этом заведомо недорогие, портативные и простые в эксплуатации приборы. Недостатком данного метода является ограничение сферы его использования только для контроля станционных и линейных стыков. Данные стыки используют сигналы, обладающие определенной избыточностью (так называемые "запрещенные комбинации"), которые оперативно обнаруживаются простейшими цифровыми устройствами. В первую очередь, это цифровые стыки ПЦИ, использующие сигналы ЧПИ и МЧПИ.

При вводе в эксплуатацию и на всех этапах эксплуатации сетей используются все упомянутые выше методы измерений ошибок в зависимости от конкретных задач, стоящих перед системой контроля.