-7-

МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ СООТВЕТСТВИЯ ПАРАМЕТРОВ

КАНАЛОВ И ТРАКТОВ УСТАНОВЛЕННЫМ НОРМАМ

В настоящее время существует множество методик контроля, включающих методики измерений, анализа и тестирования с целью установления соответствия контролируемого параметра норме. Естественно, что эти методики не могут быть представлены в полном объеме в рамках данной работы, однако наиболее важная часть из них, которая охватывает вопросы измерений на интерфейсах системы передачи, отражена, причем в строгом соответствии с отечественными рекомендациями.

Введение данного раздела служит представлению цельной картины контроля соответствия в телекоммуникациях и связи, а также отражает те его аспекты, которые используются в интегрированной системе мониторинга (ИСМ) каналов и трактов, которым посвящена вторая часть книги.

7.1. МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ КАНАЛОВ ТЧ

Согласно установленным нормам, характеристики каналов тональной частоты, образованных в кабельных цифровых системах передачи, настройке в процессе эксплуатации не подлежат, а подлежат только эксплуатационному контролю. При этом нормы определяют:

•     общие характеристики каналов ТЧ (настройке не подлежат);

•     основные характеристики (подлежат настройке и эксплуатационному контролю);

•     дополнительные характеристики каналов ТЧ, представляемых во вторичные сети для передачи данных, ТТ, факсимильной передачи и др. (подлежат настройке и эксплуатационному контролю).

Для обеспечения дополнительных характеристик допускается подбор каналов, при этом ряд характеристик каналов ТЧ определяется параметрами линейных и сетевых трактов, в частности:

•     для АСП — среднеквадратическим отклонением остаточного затухания, средней величиной псофометрических и невзвешенных шумов, защищенностью от продуктов паразитной модуляции сигналами источников питания с частотами, кратными 50 Гц, импульсными помехами и кратковременными перерывами сигналов;

•     для ЦСП — импульсными помехами и кратковременными перерывами, скачками амплитуды и фазы.

Это позволяет заключить, что при отклонении от норм перечисленных параметров в канале ТЧ, причины отклонений следует устанавливать в сетевых или линейных трактах.

При использовании каналов ТЧ для передачи данных, тонального телеграфирования и других видов вторичного уплотнения необходимо учитывать, что:

•     в действующей сети имеется аппаратура аналоговых систем передачи устаревших типов, которая разрабатывалась без учета высокоскоростной передачи данных по каналам ТЧ;

•     в сети имеется аппаратура СП, физический износ которой велик, и в каналах, и в трактах которой не обеспечивается необходимая стабильность характеристик;

•     часть линий РСП доуплотнена по сравнению с расчетным режимом, что вызывает определенное ухудшение помехозащищенности в каналах.   

 В связи с этим:                                  

•     по каналам ТЧ первичной сети в кабельных, радиорелейных СП и по каналам с участком спутниковой СП, при передаче дискретной информации на большие расстояния (5000-12500 км) работа со скоростями более 2.4 кбит/с, как правило, не рекомендуется;

•     по каналам ТЧ первичной сети в кабельных радиорелейных СП при передаче дискретной информации со скоростями 4.8-9.6 кбит/ с рекомендуется ограничивать предельные расстояния до 5000-10000 км для кабельных СП и до 2500-7500 км для радиорелейных СП (в зависимости от используемых типов СП и необходимого качества передачи).

Проверка рассмотренных параметров каналов на соответствие нормам выполняется отдельно для каждого из направлений передачи в соответствии с установленными методиками. При отсутствии средств измерений на одной из станций в виде исключения допускается выполнять контроль электрических характеристик канала ТЧ (кроме защищенности от внятных переходных влияний, коэффициента нелинейности, защищенности от продуктов паразитной модуляции, уровня каждого вида селективных помех, изменения частоты сигнала, дрожания фазы) с организацией шлейфа. В этом случае при расчете норм необходимо исходить из удвоенного числа транзитных участков канала.

Так как из-за больших искажений фазы при передаче сигналов ТТ и ПД в первом, шестом, седьмом и двенадцатом каналах ТЧ составного первичного сетевого тракта эти каналы не используются, контроль параметров, связанных с передачей данных, в этих каналах можно не производить.

Рис. 7.1. Схема контроля ЛТ для одного направления передачи

На рис. 7.1 представлена типовая схема контроля ЛТ для одного направления передачи, в которой из-за изменения характеристик линии связи от параметров окружающей среды предусмотрена постоянная или периодическая регулировка частотных характеристик усиления на каждом из ПУС [8].                                                                     

На кабельных линиях связи ПУС выполняют в виде простейших необслуживаемых станций (необслуживаемые усилительные пункты — НУП), а также более сложных полуобслуживаемых и обслуживаемых станций (полуобслуживаемые усилительные пункты — ПОУП и обслуживаемые усилительные пункты — ОУП). ЛТ, построенные на основе воздушных линий связи, отличаются от рассмотренной структуры тем, что в них НУП находят ограниченное применение, так как длины усилительных участков на воздушных линиях получаются значительно больше, чем на кабельных.

Часть линейного тракта между соседними усилительными станциями принято называть усилительным участком, протяженность которого, при заданном числе каналов и типе линий связи, определяется допустимой величиной шума в канале или защищенностью между различными направлениями передачи в каналах.

В станционном оборудовании ЛТ МСП с ЧРК исходный уровень передаваемого сигнала обеспечивается с помощью усилителя У_пер , причем для снижения влияния на процессы передачи перегрузки усилителя помех, лежащих вне спектра линейного сигнала, а также нелинейностей характеристик компонентов тракта на входе усилителя установлены фильтр сигналов ФС и предыскажающий корректор ПК. Совокупность данных устройств обеспечивает требуемую частотную характеристику уровней передачи по отдельным каналам и в сочетании с развязывающим устройством РУ, служащим для введения в тракт сигналов телеконтроля ТК и контрольных сигналов КС работы системы автоматической регулировки усиления АРУ, формирует полный передаваемый сигнал. Промежуточное оборудование линейного тракта ПО ЛТ, осуществляющее компенсацию затухания участка линии, выполнено на основе линейного усилителя ЛУ, АРУ, амплитудного корректора АК линейных искажений и РУ, в котором осуществляется выделение КС для нужд АРУ и ввод — вывод сигналов ТК. Приемная оконечная станция практически осуществляет те же функции, что и ПО за исключением того, что здесь с целью обеспечения одинаковых измерительных уровней по всем каналам выполняется компенсация введенных передающим оборудованием предыскажений. Для этого на входе усилителя У_пр установлен корректор предыскажений КП.

Таким образом, ЛТ МСП с ЧРК в значительной степени характеризуют диаграммы внешних уровней, представляющие собой зависимости уровней сигнала на входах и выходах оборудования и контролируемые либо на виртуальной частоте верхнего в линейном спектре канала ТЧ (совпадающей с нулевой в исходном спектре канала), либо на виртуальной частоте нижнего в линейном спектре канала ТЧ, либо на частоте основного контрольного сигнала (основной КЧ). Поскольку на входе и выходе ЛТ контрольные сигналы обычно отсутствуют, начальной точкой диаграммы уровней в последнем случае считается точка подключения к тракту генератора контрольного сигнала (точка КС, КТ), а конечной точкой — вход приемной оконечной станции.

Очевидно, что отклонение фактической диаграммы уровней от номинальной свидетельствует о нарушениях работы оборудования ЛТ и, как следствие, об ухудшении качества передачи по каналам.

Учитывая вышеизложенное, рассмотрим методики контроля основных характеристик каналов тональной частоты с тем, чтобы минимизировать количество необходимых средств контроля.

7. 1. 1. Контроль остаточного затухания производится путем тестирования канала, выполняя измерение разности уровней с использованием тестового сигнала, генерируемого высокоточным генератором. При контроле остаточного затухания в каналах работающих систем, во избежание перегрузки групповых трактов, подаваемый на вход канала тестовый сигнал частотой 1020 Гц должен иметь уровень —23 дБ, который ниже номинального относительного уровня -13 дБ на 10 дБ (1 Нп). На выходе приемной части канала в точке с номинальным относительным уровнем 4 дБо устанавливается уровень —6 дБм. Учитывая, что остаточное затухание является случайной величиной, а при контроле оценивается лишь одна из ее реализаций, результат тестирования канала, при котором остаточное затухания соответствует норме в пределах установленного (считающегося допустимым) временного интервала, свидетельствует о том, что регулировку канала производить не следует (табл. 7.1).

7. 1. 2. Контроль частотной характеристики производится путем тестирования канала, выполняя измерение уровней на выходе приемной части в точке с номинальным уровнем 4дБо при подаче тестового сигнала, генерируемого высокоточным генератором, на вход передающей части в точку с номинальным относительным уровнем — 13 дБо. В процессе тестирования сигнал генератора (z=600 Ом уровнем -23 дБ) меняется по частоте, принимая значения 300, 400, 600, 1020, 1600, 2000, 2400, 3000, 3400 Гц, а цикл контроля начинается и заканчивается на частоте 1020 Гц. Расхождения между показаниями измерителя уровня в начале и конце тестирования должны быть не более 0.5 дБ при точности установки частоты, равной +5 Гц.

7. 1. 3. Контроль псофометрической мощности шумов производится измерением последних в четырехпроводной части канала в обоих направлениях передачи в точке номинального относительного уровня 4 дБо в час наибольшей загрузки канала ТЧ, а для радиорелейных СП — в часы наименьшей вероятности замираний. Для этого предварительно устанавливается номинальное значение уровня приема на частоте 1020 Гц, а вход передающей части канала нагружается на сопротивление 600 Ом.

Измерения выполняются с помощью измерителя шумов, снабженного на входе псофометрическим контуром. Продолжительность измерения должна быть не менее 1 часа (60 значений среднеминутных мощностей шума), причем для каналов ТЧ в кабельных АСП или ЦСП, в воздушных АСП и для смешанных каналов в кабельных СП ни одно значение среднеминутной мощности шума не должно превышать нормируемое значение. Длительность измерений может быть сокращена, если превышение нормы произошло до установленного времени. Для каналов ТЧ, образованных в радиорелейных и спутниковых АСП, а также в комбинированных трактах превышения нормируемого значения среднеминутной мощности шума должны отсутствовать не менее, чем в 80% минут (48 минут из часа). При превышении норм для более точной оценки шумов могут быть проведены более длительные измерения — в течение не менее 3-х суток.

7. 1. 4. Контроль суммарных шумов осуществляется аналогично рассмотренной выше методике, не допуская при этом в течение 15 мин для кабельных систем передачи ни одной минуты превышений, а для каналов ТЧ, образованных в радиорелейных и спутниковых АСП — более 3-х превышений. В последнем случае не рекомендуется также проводить ручной контроль, в то время как для кабельных СП проведение контроля вручную допускается при выполнении 15 измерений за 15 мин.

При контроле суммарных шумов путем «разовых» измерений на вход средства измерения вместо псофометрического контура вводится измерительный полосовой фильтр 0.3...3.4 кГц.

7. 1. 5. Контроль защищенности от внятных переходных влияний между прямым и обратным направлениями передачи, а также между разными каналами проводится путем тестирования следующим образом. Вначале, выход приемной части влияющего канала и вход передающей части подверженного влиянию канала нагружаются на сопротивление 600 Ом, а на входе приемной части последнего устанавливается номинальное значение уровня приема на частоте 1020 Гц.

При тестировании, на вход передающей части влияющего канала, в точку с номинальным относительным уровнем —13 дБо, подается сигнал частотой 1020 Гц от высокоточного генератора с Z = 600 Ом и уровнем —23 дБм, а сигнал на выходе подверженного влиянию канала, нагруженного узкополосным фильтром, измеряется в точке с номинальным относительным уровнем +4дБо с помощью избирательного измерителя уровня с входным сопротивлением 600 Ом.

Значение защищенности от внятных переходных влияний, дБ, определяется в результате тестирования по формуле А_пв = -6 – Р_пв, где —6 — уровень сигнала в точке номинального относительного уровня, дБ; Р_пв — измеренный уровень влияющего сигнала в той же точке, дБ.

7. 1. 6. Контроль защищенности сигнала от псофометрической мощности сопровождающих помех, включая искажения квантования,

осуществляется в соответствии с рекомендацией ITU-T 0.132 и проводится путем тестирования. Для этого на вход передающей части канала, в точку с номинальным относительным уровнем —13 дБо, подается синусоидальный измерительный сигнал частотой 1020 Гц (допускается частота в диапазоне частот 1000-1020 Гц) с уровнями: -45; -36; -24; -18, -12; -6; -3; 0 дБмО — для простого канала ТЧ, образованного ЦСП, и -36; -24; -18; -12; -6; -3, 0 дБмО — для смешанного канала. Для смешанных каналов, имеющих значения уровней невзвешенного шума, превышающие указанные уровни сигналов, тестирование начинается с более высоких уровней.

Сигнал, полученный на выходе четырехпроводного тракта канала в точке с номинальным уровнем +4 дБо, контролируется путем измерения уровня сопровождающих помех через псофометрический и заграждающий фильтры, а в результат измерения вводится поправка, исключающая влияние заграждающего фильтра, получая значение защищенности псофометрического суммарного шума относительно уровня измерительного сигнала.

7. 1. 7 Контроль среднего уровня невзвешенного шума осуществляется аналогично рассмотренному выше контролю псофометрической мощности шумов в каналах ТЧ, за исключением того, что на входе измерительного прибора включается измерительного полосового фильтра 0.3-3.4 кГц при выключенном псофометрическом контуре.

7. 1. 8. Контроль амплитудной характеристики канала осуществляется путем тестирования в часы минимальной загрузки в трактах, причем:

•     в канале АСП и смешанном канале на входе и выходе канала (в точках номинальных относительных уровней —13 дБо и +4 дБо) четырехпроводного тракта, в обоих направлениях передачи включаются ограничители амплитуд в виде магазинов затухания;

•     в каналах, образованных ЦСП, тестирование выполняется только на комплектах аппаратуры преобразования.

Вначале по каналу устанавливается номинальное значение уровня приема на частоте 1020 Гц (для составных каналов и в пунктах транзита по ТЧ). Затем через магазин затухания на вход тестируемого канала подается ток частотой 1020 Гц с уровнем —13 дБм, а к выходу канала ТЧ, также через магазин затухания, подключается измеритель уровня с Z = 600 Ом. В случае, когда защищенность от шума при измерениях на низких уровнях менее 10 дБ, следует пользоваться избирательным измерителем уровня или анализатором спектра.

Измерительные уровни устанавливаются путем изменения затухания в магазине, включенном на вход передающей части канала, с точностью 0.1 дБ. Магазин затуханий на выходе приемной части канала используется для поддержания постоянных показаний на средстве измерения. Длительность подачи тестового сигнала должна быть не более 6 с, после чего его уровень на входе канала увеличивается с шагом 0.1 дБ до значения -9 дБм (+ 4 дБмО).

Отклонение амплитудной характеристики канала от прямой определяется разностью между значениями выведенного и введенного затухания магазинов.

7. 1. 9. Контроль затухания нелинейности дня каналов ТЧ, образованных в АСП, осуществляется путем тестирования четырехпроводного тракта канала ТЧ, при включенных ограничителях амплитуд в обоих направлениях передачи.

Вначале по каналу устанавливается номинальное значение уровня приема на частоте 1020 Гц (не только в пункте приема, но и в пунктах транзита по ТЧ для составных каналов), а затем от высокоточного генератора, с коэффициентом нелинейности не более 0.2-0.5% или разностью уровней основного колебания и нелинейных продуктов высшего порядка не менее 46 дБ, или от любого генератора при наличии фильтров, подавляющих вторую и третью гармоники измерительного генератора до указанных величин, на вход тестируемого канала подается сигнал частотой 1020 Гц уровнем —23 дБм. В процессе тестирования на выходе канала измеряют уровни сигнала второй и третьей гармоник частоты 1020 Гц. Для этой цели могут использоваться либо избирательный измеритель уровня или анализатор спектра с полосой пропускания не более 10 Гц и избирательностью не менее 55 дБ при расстройке на 100 Гц.

Затухание нелинейности (в дБ) и коэффициенты нелинейных искажений (в %) в точке нулевого относительного уровня суммарный и по 3-й гармонике определяются по формулам:

где Р₁, Р₂ и Р₃ — измеренные значения уровней, соответственно, 1-й, 2-й и 3-й гармоник сигнала на выходе канала, дБн.

Уровень комбинационного продукта третьего порядка вида 2f₁ - f₂ для каналов ТЧ, образованных в ЦСП, измеряется только на комплектах аппаратуры каналообразования при шлейфе со стороны цифрового тракта. Для этого на вход канала подаются одновременно два синусоидальных сигнала частотой 850 и 680 Гц и уровнями —4 дБмО каждый, а измерения проводятся на частоте 1020 Гц с помощью анализатора спектра, имеющего полосу пропускания не более 10 Гц и избирательность при расстройке на 100 Гц не менее 55 дБ. Допускается использование других частот измерительного сигнала.

Уровень измеренного продукта нелинейности должен быть ниже уровня каждого измерительного сигнала на величину затухания нелинейности по комбинации  2f₁ - f₂, заданную в нормах.

7. 1. 10. Контроль защищенности сигнала от продуктов паразитной модуляции, вызванной в каналах ТЧ за счет модуляции несущих частот и сигнала, возникающими в цепях питания помехами, осуществляется тестированием четырехпроводной части канала в обоих направлениях в часы минимальной загрузки.

Вначале, перед тестированием, устанавливается значение уровня приема, равным —6 дБм на частоте 1020 Гц, а затем на вход передающей части канала от высокоточного генератора с Z = 600 Ом подается сигнал той же частоты с уровнем -23 дБм. Полученные на выходе канала (в точке с номинальным относительным уровнем 4 дБо) уровни продуктов модуляции на частотах, отстоящих от тестового сигнала на ± п • 50 , где

п = 1, 2.....8, измеряют с помощью избирательного измерителя уровня

с Z = 600 Ом. При этом генератор должен обеспечивать защищенность сигнала от продуктов паразитной модуляции не менее 75 дБ.

Защищенность канала ТЧ от продуктов паразитной модуляции определяют по формуле А_защ = -6 - Р_пм, где -6 и Р_пм — соответственно, уровни сигнала в точке номинального относительного уровня и продукта паразитной модуляции в этой точке, дБ.

7. 1. 11. Контроль результирующего изменения частоты передаваемого сигнала производится путем тестирования четырехпроводной части канала ТЧ подачей на его вход (в точку номинального относительного уровня минус 13 дБо) сигнала частотой 1020 Гц с уровнем —23 дБм и измерения частоты при обоих направлениях передачи. Расхождение частоты передаваемого сигнала в одном направлении определяется либо по показанию электронно-счетного частотометра, либо разностью показаний частотомеров на передающей и приемной станциях. Для исключения погрешности измерений результирующее расхождение частот в канале ТЧ определяется как среднее из двух измеренных величин. Частотомеры должны иметь разрешающую способность не хуже 0.1 Гц.

7. 1. 12. Контроль относительного группового времени прохождения сигнала проводится путем тестирования канала четырехпроводного тракта, подачей на его вход, в точку с номинальным уровнем -13 дБо, сигнала уровнем —23 дБм и измерения на приемной стороне (в точке с номинальным относительным уровнем +4 дБо) фазометром с 600-ом-ным входом разности фаз на частотах 300, 400, 500, 600, 1020, 1400, 1600, 1900, 2200, 2400, 2800, 3000, 3200, 3300, 3400 Гц.

7. 1. 13. Контроль уровня селективных помех производится путем измерения уровня спектральных составляющих помех в обоих направлениях передачи четырехпроводного канала в часы наименьшей нагрузки. Для этого по каналу предварительно устанавливается номинальное значение уровня приема, а сам канал нагружается 600-омным резистором. Затем проводятся измерения путем плавного просмотра всего диапазона либо с помощью анализатора спектра, либо избирательным измерителем уровня с Z=600 Ом. При этом избирательность прибора должна быть не менее 40 дБ при расстройке на ± 30 Гц и более.            но г  <.ч1

Суммарный уровень помех от источников питания измеряется с помощью измерителя шума (псофометра) в режиме работы с внешним фильтром при подключении фильтра нижних частот, имеющего полосу пропускания до 300 Гц.

7. 1. 14. Контроль суммарного относительного времени действия импульсных помех и кратковременных перерывов уровня сигнала за часовой отрезок времени проводится путем тестирования канала, при подаче на вход его четырехпроводной части сигнала заданной частоты и уровня и регистрацией результатов измерений относительного времени действия импульсных помех (ИП) и кратковременных перерывов (КП) за часовые отрезки времени в течение трех циклов в час наименьшей загрузки по 10 часов. В процессе тестирования измеряется уровень невзвешенного шума и на каналах, где этот параметр не в норме, измерения ИП и КП проводятся после приведения к норме уровня невзвешенного шума.

7. 1. 15. Контроль дрожания фазы осуществляется путем тестирования канала, подачей на вход его передающей части сигнала с частотой 1020 Гц, уровнем —23 дБм и измерением отклонения фазы на выходе четырехпроводного тракта канала, в точке номинального уровня +4 дБо.

Для обеспечения необходимой достоверности тестирования, вначале измеряется уровень невзвешенного шума и на каналах, где этот параметр не в норме, измерения дрожания фазы проводятся только после приведения к норме шумов, так как в противном случае вносится значительная дополнительная погрешность. Собственное дрожание измерительного сигнала должно быть более 0.1°.

В течение 5 мин осуществляется от 3 до 5 однократных отсчетов через примерно равные промежутки времени и в качестве результата тестирования принимается максимальное значение изменения фазы.

Допускается использование средств контроля с частотой сигнала, отличной от 1020 Гц. При этом характеристика взвешивания при подаче на вход одновременно с сигналом номинальной частоты второго сигнала с уровнем на 20 дБ ниже должна соответствовать табл. 7.2.

7. 1. 16. Контроль числа скачков амплитуды в каналах, образованных в АСП, ЦСП и в смешанных каналах ТЧ, осуществляется тестированием канала специализированным средством контроля в соответствии с Рекомендацией 0.95.

7. 1. 17. Контроль псофометрического уровня каждой одночастотной помехи от радиостанций в канале ТЧ осуществляется путем измерения, в отсутствии передачи информации по каналу, уровня и частоты одночастотной помехи с помощью анализатора спектра с Z=600 Ом, полосой пропускания не более 10 Гц и полосой обзора -5 кГц. При наличии нескольких близких по спектру помех полоса обзора уменьшается до получения необходимой разрешающей способности.

Для проведения данных измерений предварительно устанавливается номинальное значение остаточного затухания в канале на частоте 1020 Гц, а вход канала нагружается на сопротивление 600 Ом.

Измерения также могут проводиться анализатором гармоник или избирательным измерителем уровня путем плавного просмотра диапазона 0.3—3.4 кГц, в обоих направлениях передачи четырехпроводного канала ТЧ в точке + 4 дБо.

7. 1. 18. Контроль защищенности сигнала от невзвешенной мощности сопровождающих помех, включая искажения квантования, производится путем тестирования в соответствии с рекомендацией ITU-T 0.131, согласно которой, на вход передающей части канала, в точку с относительным уровнем —13 дБо, подается сигнал шума в полосе 350— 550 Гц с уровнями:

—55; —48; —42; —36; —24; —18; —12; —6; —3 дБмо для простого канала ТЧ и канала образованного ЦСП;

—27; —24; —18; —12; —6; —3 дБмо — для смешанного канала.

Для каждого из приведенных уровней сигнала, в точке с номинальным уровнем 4 дБо на выходе четырехпроводного тракта канала, выполняются измерения уровня сопровождающих помех в полосе частот 800—3400 Гц и проводятся пересчет результата к полосе канала 3100 Гц. В заключение относительно уровня измерительного сигнала определяется значение защищенности невзвешенного суммарного шума.

7. 2. МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ И ТРАКТОВ

7. 2. 1. Методики контроля коэффициента ошибок

Так как появление ошибок является следствием совокупности всех текущих условий передачи цифровых сигналов, имеющих случайный характер, при отсутствии данных о законе распределения ошибок его отдельные элементы могут быть определены с определенной степенью достоверности только по результатам продолжительных измерений. В то же время на практике необходимо, чтобы значения параметров ошибок для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания систем передачи основывались на достаточно коротких интервалах времени измерения. Исходя из этого, определены следующие параметры ошибок для ОЦК:

•     секунда с ошибками (errored second, ES) — односекундный интервал, содержащий хотя бы один ошибочный бит;

•     секунда, пораженная ошибками (severely errored second, SES) — односекундный интервал с BER≥10^-3,

и коэффициенты ошибок:

•     коэффициент ошибок по секундам с ошибками (ESR) — отношение числа ES к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала контроля;

•     коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками (SESR) — отношение числа SES к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала контроля.

Для сетевых трактов показатели ошибок определены такими параметрами, как:

•     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;

•     блок с ошибками (Errored Block, EB_r) — блок, в котором один или несколько битов, входящих в блок, являются ошибочными;

•    секунда с ошибками (Errored Second, ES_r) — период в 1 секунду с одним или несколькими ошибочными блоками;

•     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;

•     секунда, пораженная ошибками (Severely Errored Second, SES_r)

—  период в 1 секунду, содержащий >30% блоков с ошибками  (ЕВ) или, по крайней мере, один период с серьезными нарушениями (SDP);

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

•     коэффициент ошибок по секундам, пораженным ошибками SESR

—  отношение числа SES_r к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений;

•     блок с фоновой ошибкой (Background Block Error, BBE) — блок с ошибками, не являющийся частью SES;

•     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 SES_r;

•     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).                                       

Здесь под периодом неготовности для тракта понимается период, когда хотя бы одно из направлений его находятся в состоянии неготовности.

Данные параметры ошибок должны оцениваться в течение времени готовности (available time), отсчет которого начинается с первой секунды из десяти следующих друг за другом секунд, в каждой из которых BER<10^-3.

Выше были подробно рассмотрены нормы на показатели качества и показано, что для их определения в ряде случаев необходимо проведение расчетов. Покажем одну из возможностей определения норм, например, определяемых рекомендациями ITU-T M.2100 регламентирующими нормы качества (performance objectives, РО) на выраженные максимальным процентом времени параметры ошибок. Считается, что последние зависят только от скорости передачи и приводятся для условного эталонного соединения определенной протяженности и распределяются по участкам соединения соответствующей категории качества.

В качестве эталонной модели такого распределения принимается участок высокой категории качества протяженностью 25000 км, которому присваивается 40% от общей нормы качества на параметры ошибок передачи точка-точка, что в пересчете на 1 км, дает 0.0016 %/км. Поэтому распределение, пропорциональное протяженности L км тракта высокой категории качества, будет определяться как

A_L =0.0016•1 %/км.

Эксплуатационная норма качества на цифровые тракты и каналы обычно представляется в виде эталонной нормы качества (reference performance objective, RPO)

RPO = A•T•PO,

где PO — норма качества оцениваемого параметра, a f = 86400 с (1 сутки) — продолжительность контроля (количество односекундных интервалов).

Для анализа результатов, полученных в процессе контроля, используются также предельные значения 51 и 52 норм, которые соответствуют числу событий (ES, SES) и определяются, как:

S1 = RPO/2-D и S2 = RPO/2 + D,

где D = 2√BIS0 — дисперсия оцениваемого параметра. При этом значения RPO , D ,S1 и S2 выражаются в виде числа событий за установленный интервал времени, а не в виде процентов времени.

Контроль коэффициента ошибок может осуществляться двумя методами:                                                                                                         

•     тестированием каналов и трактов ЦСП с использованием на передающей стороне генератора псевдослучайных и детерминированных последовательностей передаваемых кодированных символов, а на приемной — собственно измерителя коэффициента ошибок. В случае посимвольного сравнения кодов данное измерение может быть выполнено с использованием шлейфа, т. е. путем измерения ошибок с одной оконечной станции при установке на противоположном конце шлейфа;

• выделением ошибок благодаря избыточности используемых кодов при измерениях от передающей до приемной сторон тракта или участка линии, т. е. когда выделение и фиксация ошибок производятся на ее приемном конце.

Очевидно, что в первом случае требуется использование одного комплекта, а во втором — двух комплектов средств контроля (рис. 7.2), при этом измеренное значение коэффициента ошибок отражает качество передачи при прохождении сигнала в обоих направлениях и в каждом направлении, соответственно.

В соответствии с данными схемами, на вход цифрового тракта (передающая сторона) подаётся (желательно сформированный в стандартный цикл) цифровой сигнал псевдослучайной последовательности (ПСП), скорость и период которого задаются в соответствии с иерархическим уровнем измеряемого тракта, согласно табл. 7.3 рекомендации ITU-T 0.151. На приёмной стороне к выходу цифрового тракта подключается вход измерителя ошибок.

В период технической эксплуатации контроль параметров ошибок проводится при локализации неисправности или при исследованиях с

целью поиска путей повышения качественных показателей и надёжности цифровых каналов и трактов. В первом случае контроль осуществляется с целью нахождения неисправного участка канала или тракта. При этом процесс локализации повреждения должен начинаться либо с момента времени индикации аварийного состояния, либо при поступлении жалоб пользователей. При наличии аппаратного контроля в оборудовании, анализ и оценка показателей ошибок проводится в процессе работы с учётом выявленных аномалий и дефектов путем сравнения их с пороговыми (предельными) значениями, а также установлением наличия сигналов превышения порогов, поэтому использование измерительных приборов в этом случае не обязательно.

Информация о показателях ошибок основана на контроле их в соответствии с требованиями ITU-T M.2100, причем эта информация должна быть связана со временем и сохраняться для проведения долговременного анализа.

В рассматриваемом случае информация об уровне качества основана на сравнении показателей ошибок с установленными порогами и является инициирующей для включения аварийной сигнализации.

К дефектам, характеризующим изменения состояния цифрового сигнала от его нормального состояния, при этом относятся:

•    пропадание сигнала (LOS);                                                       (dl)

•     сигнал индикации аварийного состояния (AIS);                      (d2)

•    пропадание циклового сигнала.                                               (d3)

К аномалиям в принимаемом сигнале относят:

•     цикловой синхросигнал с ошибками;                                       (al)

•     блок с ошибками (ЕВ), обнаруженный с помощью EDC.         (а2)

Полученная информация об аномалиях и дефектах сводится к конкретным значениям показателей ошибок в соответствии с критериями перевода, приведенными в табл. 7.4 для того или иного типа тракта, к которым относятся:

•     тип 1 — тракты с цикловой и блоковой структурой;

•     тип 2 — тракты с цикловой структурой;

•     тип 3 — тракты без циклов.

* — если в течение интервала одного блока возникает более чем одна аномалия al или а2, должна отсчитываться одна аномалия.

** — значения «х» для трактов разного порядка указаны в нормах на цифровые тракты.

*** — оценки ESR н SESR должны быть идентичны, так как события SES являются частью совокупности событий ES.

При отсутствии контроля в рабочем режиме, единственная возможность локализации неисправности заключается в поэтапном контроле показателей ошибок на цифровых участках с использованием соответствующих средств измерений.

Для оценки показателей ошибок могут быть использованы 15-минутные и 24-часовые пороги уровня качества для показателей ошибок:

•     уровень неприемлемого качества (UP) — 15-минутный порог;

•     уровень ухудшенного качества (DP) — 24-часовой порог. Пороги могут быть рассчитаны по формулам:

UP = 0.75 RPO (с) и DP>= 10 RPO (с),

где RPO — норма на показатели ошибок.

7. 2 2. Методика контроля энергетического потенциала линии связи и чувствительности приемного устройства

Энергетический потенциал линии связи представляет собой разность между измеренными уровнями средней мощности электромагнитного излучения на выходе передающего и входе приемного устройств при значении вносимого затухания, обеспечивающем допустимое значение коэффициента ошибок. Поэтому измерение энергетического потенциала выполняется путем изменения ослабления сигнала, одновременным контролем значений коэффициента ошибок.

Очевидно, что в этом случае для ослабления сигнала должен использоваться калиброванный аттенюатор, в противном случае при измерениях необходимо также контролировать уровни мощности на входе и выходе линии связи. Применение калиброванного аттенюатора позволяет определять значение энергетического потенциала непосредственно по его показаниям и не требует проведения дополнительных расчетов, в связи с чем его использование представляется более целесообразным.

Таким образом, измерение энергетического потенциала в общем случае включает следующую последовательность процедур:

• Задание коэффициента ослабления аттенюатора равным 0 и подтверждение отсутствия секунд с ошибками при измерении по критерию появления ошибок или подтверждение, что нормированное снижение показателя ошибок не достигнуто при измерении по критерию ухудшения BER.

•     Увеличение коэффициента ослабления аттенюатора для определения области значений ослабления, в которой имеет место безошибочная работа системы передачи.

•    Фиксация максимального уровня ослабления, при котором достигается соответствие необходимому критерию появления ошибок или нормированного снижения показателя ошибок и представляющего собой энергетический бюджет линии связи.

Измерение чувствительности приемного устройства проводят аналогичным образом, устанавливая на его входе аттенюатор и измеряя минимальное значение средней мощности, при котором коэффициент ошибок не превышает требуемого значения.

7. 2. 3. Методы контроля характеристик фазового дрожания  

дрейфа фазы

Контроль характеристик фазового дрожания и дрейфа фазы [11, 69] проводятся с целью оценки качества работы устройств синхронизации (задающих генераторов, устройств ФАПЧ, устройств выделения тактовой частоты), учитывая, что уровень фазового дрожания накапливается с увеличением длины цифрового канала или тракта. Существующие международные нормативные документы нормируют предельные значения величины фазового дрожания и дрейфа фазы на любом иерархическом стыке, соответствующем рекомендации ITU-T G.703.

Измерение характеристик фазового дрожания и дрейфа фазы проводятся при вводе цифровых каналов и трактов в эксплуатацию и на этапе технического обслуживания, при локализации неисправности.

Хотя измерения фазового дрожания проводятся на цифровых сигналах, природа самих измерений тяготеет к аналоговым методам измерений. Так, самые распространенные методы измерения фазового дрожания обычно используют осциллограф, фазовый детектор или оборудование, способное восстанавливать фазовую модуляцию сигнала. Поэтому собственное фазовое дрожание данных и тактовых импульсов и преобразование фазового дрожания могут быть измерены непосредственно с помощью высокоскоростного цифрового осциллографа. В этом случае независимый от фазового дрожания сигнал запуска развертки осциллографа обеспечивается источником тактового сигнала 1, частота которого зафиксирована на уровне частоты источника тактового сигнала 2. При этом таймер 1, модулируемый генератором фазового дрожания, управляет генератором тестовых кодов, который подает данные, подверженные фазовому дрожанию, на тестируемое устройство для измерения преобразования фазового дрожания. Входной и выходной сигналы в этом случае могут быть проанализированы с использованием встроенных гистограммных функций осциллографа. Такой метод контроля имеет несколько ограничений, связанных с тем, что:

•     максимальная амплитуда фазового дрожания, которая может быть измерена, ограничивается до 1 Ш;

•     из-за высокого уровня собственных шумов, вызванных использованием широкой полосы частот, этот метод обладает низкой чувствительностью.

Кроме этого, данный метод не дает никакой информации относительно спектральных характеристик или временной функции фазового дрожания. Наконец, метод требует дополнительного источника тактовых сигналов для создания сигнала запуска осциллографа.

Многие ограничения измерения фазового дрожания с помощью осциллографа могут быть преодолены использованием фазового детектора, который сравнивает фазу восстановленного тактового сигнала тестируемого устройства или оборудования со свободным от фазового дрожания источником тактового сигнала. В этом случае напряжение на выходе фазового детектора пропорционально фазовому дрожанию сигнала с восстановленной тактовой частотой, причем диапазон фазового детектора может быть расширен за пределы 1 UI с использованием делителя частоты.

Собственное фазовое дрожание в этом случае измеряется путем подключения к выходу фазового детектора вольтметра с соответствующими полосовыми фильтрами или радиочастотного анализатора спектра. Для измерения преобразования фазового дрожания к выходу фазового детектора может быть подключен также низкочастотный сетевой анализатор.

Метод фазового детектора создает основу для множества устройств измерения фазового дрожания, отличается простотой использования и обеспечивает быстрое измерение собственного фазового дрожания. Однако существует несколько ограничений в использовании данного метода. Система измерения фазового дрожания, использующая фазовый детектор, обычно состоит из специализированного устройства, работающего только на определенных скоростях передачи данных. Кроме этого, точность измерения преобразования фазового дрожания при помощи сетевого анализатора может быть недостаточна для того, чтобы гарантировать точность, соответствующую требованиям используемого стандарта. Наконец, этот метод требует использования дополнительного источника тактового сигнала в качестве образцового сигнала для

фазового детектора.

Может возникнуть вопрос, почему нельзя использовать радиочастотный анализатор спектра для прямого наблюдения за спектром данных. Это связано с тем, что вследствие сложных последовательностей данных в спектрограмме будет присутствовать определенное количество линий, значительно затрудняющих анализ результатов измерений. Обычно анализатор спектра подходит только для измерения дискретных компонентов фазового дрожания в сигнале с восстановленной тактовой частотой и не может использоваться для измерения собственного выходного фазового дрожания сетевых элементов.

В настоящее время измерение фазового дрожания может осуществляться также посредством измерителей частоты и временных интервалов по фронтам цифровых импульсов с последующим преобразованием временной и фазовой информации в цифровую форму. Данные методы могут использоваться для непосредственного измерения собственного фазового дрожания сигнала с восстановленной тактовой частотой при наличии входного сигнала без фазового дрожания в качестве эталона. Однако этот метод измерения фазового дрожания обладает ограниченными возможностями измерения преобразования фазового дрожания и контроля устойчивости оборудования к фазовому дрожанию. Всестороннее решение проблемы измерения фазового дрожания представляют утройства, основанные на использовании образцовых сигналов. Они функционируют, выбирая образцовые интервалы времени с последующим анализом отобранных данных методами обработки цифрового сигнала. Таким образом, данные устройства обладают встроенной функцией фазовой демодуляции и включают генератор тестовых кодов, детектор ошибок и источник сигнала тактовой частоты, а для модуляции фазового дрожания в них используется генератор синтезированного сигнала.

В зависимости от рассмотренных методов и средств контроля фазового дрожания различаются и подходы к процедурам, реализующим данные методы, однако, имеется ряд общих черт, позволяющих изложить технику контроля фазового дрожания с единых позиций, что в свою очередь позволит при необходимости модифицировать приведенные ниже приемы измерений к имеющемуся оборудованию.

Собственно контроль фазового дрожания осуществляется путем тестирования с использованием либо сигнала реальной нагрузки, либо управляемых испытательных последовательностей, каждый из которых имеет свою специфику. Данные последовательности генерируются специальным генератором псевдослучайных последовательностей, а на выходе испытываемого канала производится измерение фазового дрожания рассматриваемыми ниже методами.

7. 2. 3. 1. Контроль выходного фазового дрожания

Данный метод заключается в демодуляции, избирательной фильтрации и измерении эффективного или амплитудного значения синусоидального фазового дрожания на выходе сетевого стыка в определенном интервале времени. Для измерения фазового дрожания в этом случае (рис. 7.3) необходимо выполнить следующую последовательность процедур:

•     Убедиться, что измеряемый объект работает без ошибок.

•     Выбрать нужный фильтр измерения фазового дрожания и измерить выходное фазовое дрожание в данной полосе частот, регистрируя истинное значение амплитуды полного размаха, возникающей в течение заданного интервала времени.

•     Повторить предыдущую операцию для всех нужных фильтров измерения фазового дрожания.

Рис. 7.4. Схема измерения выходного фазового дрожания и дрейфа фазы в системе STM-N с оптическим интерфейсом

Контроль выходного фазового дрожания и дрейфа фазы системы STM-N с оптическим интерфейсом (рис. 7.4) выполняются в следующем порядке:

•     сконфигурировать сетевой элемент таким образом, чтобы запрещалось автоматическое отключение лазера (если сетевой элемент поддерживает эту функцию) или установить шлейф от оптического выхода на одной стороне сетевого элемента до оптического входа на другой стороне;

•     сконфигурировать анализатор СЦИ, установив:

■   скорость передачи сигнала, соответствующую STM-N;

■   тип упаковки цифровой последовательности;

■   запрет на генерацию фазового дрожания (фазовое дрожание в сигнале STM-N на выходе передатчика отсутствует);            

■   приемник в режим измерения среднеквадратичного значения фазового дрожания, используя наиболее чувствительную область;

■   фильтр верхних частот с частотой среза 12 кГц;

•     зафиксировать значение выходного фазового дрожания сетевого элемента и оценить результаты контроля в соответствии с нормой среднеквадратичного значения 0.01 UI, приведенной в Рекомендации ITU-T G.958.

Для обеспечения необходимой достоверности результатов измерений фазового дрожания среднеквадратичное значение собственного фазового дрожания применяемого средства измерений и его точность измерений должны быть, как минимум, в три раза выше 0.01 UI.

7. 2. 3. 2. Контроль фазового дрожания, вызванного корректировкой указателя

Измерение фазового дрожания от корректировки указателя проводится по схеме, приведенной на рис. 7.5.

В соответствии с данной схемой анализатор СЦИ генерирует сигнал STM-N, который содержит упакованную полезную нагрузку 2, 34 и 140 Мбит/с в канале VC-n, связанного с измеряемым выходом ПЦИ сетевого элемента. В качестве сигнала полезной нагрузки используется ПСП, а при измерении фазового дрожания от корректировки указателя выбирается требуемая последовательность указателей в соответствии с Рекомендацией ITU-T G.783 (раздел 9.3).

Рис. 7.5. Схема измерения фазового дрожания в зависимости от корректировки указателя

Выбранная последовательность передается в AU/TU-указатели, связанные с VC-n, которые содержат упакованную ПСП ПЦИ. Сетевой элемент СЦИ принимает испытательный сигнал STM-N, распаковывает полезную нагрузку ПЦИ и выводит ее через интерфейс ПЦИ в соответствии с Рекомендацией ITU-T G.703 на вход измерителя ПЦИ. Анализатор ПЦИ принимает распакованный сигнал ПЦИ и проводит измерения коэффициента ошибок по битам и значений фазового дрожания для ПСП. Синхронизацию сетевого элемента и анализатора СЦИ осуществляют от одного источника, иначе может произойти неконтролируемая корректировка указателя.         

Измерения должны проводиться при двух полосах пропускания — При этом полоса пропускания ФВЧ в Рекомендации ITU-T G.958 не нормирована, и поэтому используют фильтр с частотой среза 12 кГц.

При использовании последовательностей В и С измерения должны быть выполнены как для увеличения, так и для уменьшения указателя, при этом допускаются отклонения скорости передачи в установленных, а анализатор СЦИ должен поддерживать генерацию комбинированного нарушения с помощью независимого управления величинами ПЦИ.

Контроль данного типа фазового дрожания осуществляется следующим образом:                           

•     обеспечивается синхронизация анализатора СЦИ и сетевого элемента;

•     выполняется конфигурирование анализатора СЦИ, установив:

■   тип упаковки, канал для проверки VC-n, ПСП в упакованной полезной нагрузке;

■   отклонение частоты полезной нагрузки ПЦИ в допустимых пределах;

■   AU/TU-последовательность указателей «А» в соответствии с Рекомендацией ITU-T G.783;    

•     выполняется конфигурирование анализатора ПЦИ, установив:

■   скорость приема ПЦИ, равную 2, 34 или 140 Мбит/с;

■   вид ПСП на приеме такой, как и на передаче анализатора СЦИ в упакованной полезной нагрузке;

■   интервал измерения 20 с;

■ приемник на измерение полного размаха (использовать высокочувствительный диапазон);

■   соответствующий измерительный фильтр.                            

После этого необходимо:

•     убедиться, что анализатор ПЦИ не обнаруживает никаких сигналов ошибок и аварийных сигналов;

•     измерить и зафиксировать полный размах фазового дрожания в течение 10 последовательных интервалов измерений, сопоставив результаты с нормами Рекомендации ITU-T G.783;

•     выполнить измерения с использованием других фильтров и повторить операции измерений в соответствии с нижеследующим пунктом;

•     повторить процедуру для последовательности указателей В, С и D следующим образом:

■   для последовательностей В и С период измерения установить до 30 с;

■   для последовательностей В и С выполнить измерения как для увеличения, так и для уменьшения последовательностей указателя.

Вышеуказанные периоды измерения в процессе контроля предполагают, что:

•     для последовательностей А и D корректировка указателя происходит через 10 с (период измерения 20 с);

•     для последовательностей В и С нарушения в последовательности указателей происходят через 30 с (период измерения равен 30 с).

Тестирование фазового дрожания за счет распаковки также проводится по схеме рис. 7.4, осуществляя посредством анализатора СЦИ генерирование сигнала STM-N. Последний содержит управляемую по частоте полезную нагрузку 2, 34 и 140 Мбит/с, которая размещена в контейнере VC-n и измеряется на выходе ПЦИ. В качестве сигнала полезной нагрузки используется ПСП.

Сетевой элемент принимает испытательный сигнал STM-N, распаковывает полезную нагрузку ПЦИ и выводит ее через интерфейс ПЦИ на анализатор ПЦИ, который принимает распакованный согласно Рекомендации ITU-T G.703 сигнал ПЦИ и проводит измерения коэффициента ошибок по битам BER и фазового дрожания для ПСП.

Синхронизация средств тестирования и сетевого элемента должна осуществляться одним источником, что исключает неконтролируемые корректировки указателя во время тестирования. Очевидно, что для выполнения тестирования анализатор СЦИ должен обеспечивать точное отклонение частоты упакованной испытательной последовательности ПЦИ по отношению к каналу VC-n (частота полезной нагрузки регулируется, в то время как частота канала VC-n остается неизменной).

Для каждого значения отклонения частоты измеряется уровень фазового дрожания распакованного испытательного сигнала ПЦИ с помощью анализатора ПЦИ.

В Рекомендации ITU-T G.783 максимально допустимая величина фазового дрожания за счет распаковки не должна превышать 0.075 Ш. Процедура тестирования включает:

•     обеспечение синхронизации анализатора СЦИ и сетевого элемента;

•    конфигурирование анализатора СЦИ, установив:

■   тип упаковки, канал для проверки VC-n, ПСП для размещаемой полезной нагрузки;

■   отклонение частоты полезной нагрузки ПЦИ в 0 ррm;

■   запрещение генерирования корректировок указателя;

•     конфигурирование анализатора ПЦИ, установив:

■   скорость приема ПЦИ (2, 34 и 140 Мбит/с);

■   вид ПСП на приеме той же самой, что и на передаче анализатора СЦИ в упакованной полезной нагрузке;

■   интервал измерения 5 с;

■   приемник на измерение полного размаха (использовать высокочувствительный диапазон);

■   необходимый измерительный фильтр.                 

После этого необходимо:

•     убедиться в том, что анализатор ПЦИ не обнаруживает сигналов ошибок и аварийных сигналов;

•     измерить и зафиксировать полный размах фазового дрожания, связанного с отклонением частоты, оценить результаты в соответствии с нормами Рекомендации ITU-T G.783;

•     увеличить величину отклонения ПЦИ на 1 ррm (ррm — миллионная доля скорости передачи);

•     повторить измерения в соответствии с предыдущим пунктом для значений отклонения частоты в заданном диапазоне (от —ve ppm до +ve ррm).

Для отклонений частоты, близких к 0 ррт, необходимо использовать шаг приращения отклонения частоты не более 0.1 ррт, т.е. эквивалентное этому отклонению ррm значение шага частоты должно быть не более +10 Гц.

7. 2. 3. 3. Контроль максимальной величины выходного фазового дрожания

Измерение проводится по схеме, приведённой на рис. 7.6, в соответствии с которой на вход цифрового канала или тракта (передающая сторона) подаётся испытательный сигнал ПСП на соответствующей скорости передачи, с периодом, указанным в табл. 7.5 от генератора ПСП.

Цифровой сигнал с выхода тракта (приёмная сторона) подаётся на вход измерителя фазового дрожания. Измерение проводится в двух полосах частот, определяемых полосовыми фильтрами, входящими в состав анализатора.

Рис. 7.6. Контроль фазового дрожания цифрового тракта по шлейфу

Результат измерения выражается в единичных интервалах (EI), равных периоду тактовой частоты передачи в измеряемом тракте, и не должен превышать предельно допустимого.

7. 2. 3. 4. Контроль устойчивости работы цифрового канала или тракта при подаче на вход сигналов с предельным значением фазового дрожания или дрейфа

Схема контроля в этом случае аналогична схеме, приведенной на рис. 7.4, согласно которой также на вход цифрового канала или тракта (передающая сторона) от генератора ПСП подаётся испытательный сигнал со скоростью передачи и периодом, соответствующими уровню контролируемого тракта. Однако данный сигнал модулируется по фазе синусоидальным сигналом с частотой и амплитудой в соответствии с усановленными масками (рис. 7.7).

Выход цифрового канала или тракта подключается к входу измерителя ошибок, предварительно установив в анализаторе порог показателей ошибок. Так, в качестве порога может быть выбран факт появления не более 2 ES, суммируемых в последовательных 30-секундных измерительных интервалах, в течение которых амплитуда фазового дрожания возрастала.

Уровень фазового дрожания, при котором происходит превышение

установленного порога, контролируется анализатором и характеризует устойчивость работы оборудования тракта. Контроль проводится в количестве точек по частоте, достаточном для уверенной оценки (30-50 точек). Контроль необходимо проводить, начиная с возможно более низких частот, обеспечиваемых средством контроля, а максимальные величины фазового дрожания на входе должны быть не менее величин, соответствующих маске.

Современные средства контроля оснащены всеми необходимыми устройствами для измерения характеристик фазового дрожания и дрейфа и могут проводить измерения в автоматическом режиме с выводом результатов в графической или табличной форме.                                

7. 2. 3. 5. Контроль передаточной функции фазового дрожания

Передаточная функция фазового дрожания представляет собой отношение амплитуды выходного фазового дрожания к амплитуде входного фазового дрожания при измерениях на различных частотах и фактически характеризует качество подавления входного фазового дрожания.

Для проведения контроля данного параметра требуются генератор и измеритель фазового дрожания. Сигнал псевдослучайной последовательности с длиной цикла, соответствующей скорости передачи, промоделированный максимальным значением величины фазового дрожания в соответствии с масками, приведёнными на рис. 7.7, подаётся на вход тракта. На выходе тракта измеряется уровень выходного фазового дрожания и рассчитывается коэффициент его передачи по формуле:

где К_j — коэффициент передачи фазового дрожания; J_o — измеренное

значение фазового дрожания; J_i — уровень входного фазового дрожания.

Максимальное значение величины К_ji не должно превышать 1 дБ.

7. 3. КОНТРОЛЬ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЙ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВОМ ТРАКТЕ ССП

Так как проскальзывание битов в принимаемой последовательности приводит к ее фазовому сдвигу относительно опорной последовательности, вырабатываемой в приёмнике сигнала, для контроля проскальзываний используется измерительный цифровой псевдослучайный сигнал с перезапуском опорной ПСП и установлением нового синхронизма. В этом случае контроль проскальзываний позволяет определить величину и знак фазового сдвига, который происходит при потере синхронизации. Для обеспечения точности контроля, период выбранной ПСП должен быть не менее двойной длительности ожидаемого проскальзывания.

Проскальзывания классифицируются как битовые ошибки, поэтому в анализаторе кроме установки «проскальзывание» (slip) должен быть установлен счёт битовых ошибок для гарантированной индикации аварийного сигнала «нет испытательной последовательности?, когда принятая ПСП отличается от опорной.

Схема измерения проскальзываний в цифровом тракте ССП приведена на рис. 7.8, в соответствии с которой при проведении измерений на вход цифрового тракта (передающая сторона) подаётся сигнал ПСП на соответствующей скорости от генератора ПСП, а выход цифрового тракта (приёмная сторона) подключается к входу измерителя проскальзываний.

Контроль проскальзываний проводится при локализации неисправностей, связанных с нарушениями в системе синхронизации в период технической эксплуатации.

7. 4. КОНТРОЛЬ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ В ЦИФРОВОМ ТРАКТЕ ССП

Контроль задержки в цифровом тракте спутниковой системы передачи осуществляется путем тестирования канала в соответствии со схемой на рис. 7.9.

Согласно данной схеме, на ход цифрового тракта приведенной спутниковой системы передачи, с выхода генератора ПСП подается цифровой сигнал ПСП, который может иметь циклическую структуру или

быть без неё, а к выходу тракта подключается измеритель задержки. Последний сравнивает принимаемый сигнал ПСП с опорным и определяет временную задержку.

С учетом шлейфа на удалённой станции результат представляет удвоенное значение времени задержки.

7. 5. КОНТРОЛЬ КАНАЛОВ И ТРАКТОВ ПО ПОТОКУ Е1

Как известно, поток Е1 со скоростью передачи 2 Мбит/с наиболее часто используется на первичных и вторичных сетях связи и составляет основу цифровой передачи информации. Поэтому контроль каналов с использованием данного потока независимо от того, является он структурированным или нет, представляется очень важным как при проведении пуско-наладочных работ, так и при эксплуатации оборудования цифровых систем передачи. В этом случае контроль включает такие методы, как измерение ошибок, анализ цикловой и сверхцикловой структуры сигнала, а также тестирование канала путем генерирования тестовых последовательностей, вводимых как во все информационное поле потока, так и в выделенный канальный интервал. Кроме этого, представляется целесообразным тестирование каналов введением цифрового эквивалента синусоидального сигнала заданного уровня в выбранный канальный интервал, а также введением калиброванных ошибок с тем, чтобы имитировать на входе тестируемой системы возникновение различных аварийных ситуаций и, тем самым, осуществлять диагностирование оборудования. Результат контроля должен быть представлен либо в абсолютных величинах, либо в виде отчета по соответствию рекомендации ITU-T G.821.

Контроль потоков Е1 можно проводить на трех нижних уровнях модели OSI, осуществляя:

•     на физическом уровне — измерение в линии связи частоты сигнала и ее вариаций, а также анализ типа и алгоритма линейного

•     кодирования, параметров цифрового импульса и определяя тем самым весь комплекс параметров, регламентируемых ITU-T G.703 на физический интерфейс 2 Мбит/с;

•     на канальном уровне — анализ структуры цикла, а также измерение ошибок цикловой синхронизации и битовых ошибок, которые, согласно рекомендациям ITU-T G.704, G.706, G.821, G.826, M.550/2100, определяют структуру цикла, качества передачи и

предоставление этих каналов, соответственно;

•     на сетевом уровне — анализ битов Е, при использовании процедуры CRC, позволяет выявить глобальные аварии типа потери сигнала на входе.

Обобщая эти возможности, можно заключить, что такой контроль с помощью соответствующих анализаторов протоколов (рис. 7.10) позволяет установить:

•     достоверность передачи/приема сигналов на скорости 2 Мбит/с для неструктурированных сигналов, сигналов с цикловой и сверхцикловой структурами как в режиме точка-точка, так и в режиме транзита;

•     параметры цифрового импульса (пиковое напряжение импульса и в отсутствие импульса, длительность импульса, отношение амплитуд и длительностей положительного и отрицательного импульсов), фазовое дрожание и дрейф фазы для сигналов на скорости 2 Мбит/с;

•     частоту и уровень сигнала на приеме при тональном тестировании путем генерации в выбранном канальном интервале эквивалента синусоидального сигнала с заданным уровнем.

Учитывая дублирование ряда функций внешних и встроенных в оборудование средств контроля, выделим лишь те функции, которые позволяют определять параметры канала передачи без перерыва связи, т. е. выполнить анализ обмена, не разрушая связь. В этом случае по обнаруживаемым авариям, кодовым ошибкам и ошибкам синхросигнала можно определить качество цифровой передачи, провести анализ цикловой и сверхцикловой структур для любого канального интервала, а также осуществить косвенный контроль передачи сигнала ТЧ.

Таким образом, для обеспечения требуемых характеристик ЛТ МСП с ЧРК необходимо проводить контроль соответствия перечисленных параметров установленным нормам, и при их недопустимом расхождении, осуществить корректировку характеристик оборудования в направлении минимизации обнаруженного несоответствия.

7. 6. КОНТРОЛЬ ПО ПАРАМЕТРАМ СТЫКА АППАРАТУРЫ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Как уже неоднократно отмечалось, параметры физического уровня существенно влияют на показатели передачи. Особенно это касается оптического стыка аппаратуры волоконно-оптических систем передачи синхронной цифровой иерархии (СЦИ) на местных, внутризоновых и магистральной первичных сетях взаимоувязанной сети связи Российской Федерации.

В настоящее время, согласно ОСТ 45.104, регламентируются следующие основные параметры оптического стыка:

•     спектральные характеристики:

■   среднеквадратичная ширина спектральной характеристики;

■   ширина спектра;

■   коэффициент подавления боковой моды;

•     уровень мощности оптического излучения;

•     коэффициент гашения;

•     характеристики формы оптического сигнала на передаче;

•     диапазон перекрываемого затухания;

•     фазовое дрожание оптического сигнала на передаче;

•     суммарная дисперсия, включающая в зависимости от типа оптического кабеля:

■   межмодовую дисперсию;

■   хроматическую дисперсию;                                        

■   поляризационную модовую дисперсию;    

•     затухание отражения кабельного оборудования;

•     коэффициент дискретного отражения между передающей Пд(8) и приемной IIp(R) сторонами;

•     уровень чувствительности приемного устройства;

•     уровень перегрузки приемного устройства;

•     дополнительные потери оптического тракта;

•     коэффициент отражения приемного устройства;

•     допустимое фазовое дрожание оптического сигнала на приеме;

•     коэффициента передачи фазового дрожания регенератора. Данные параметры контролируются в точках Пд(в) и Ilp(R) в соответствии с рис. 7.11 в процессе испытаний аппаратуры ВОСП при вводе в эксплуатацию, проведении ремонтно-восстановительных работ и сертификации аппаратуры ВОСП.

Контроль всех параметров оптического стыка на соответствие ОСТ 45.131 проводится для линейного сигнала в бинарном коде без возврата к нулю в рабочем диапазоне температур аппаратуры ВОСП.

Согласно данного ОСТа, контроль в процессе эксплуатации проводится без прекращения связи для основных параметров оптического стыка с помощью средств эксплуатационного контроля, встроенных в аппаратуру ВОСП. Однако, предусмотренные для этого средства не обеспечивают необходимую полноту контроля, в частности, не позволяют обнаружить места нарушения стыка. Поэтому рассмотрим методы контроля всех перечисленных параметров согласно ОСТ 45.131 [68].

7. 6. 1. Параметры, измеряемые в эталонной точке Пд(Б)

7. 6. 1.1. Измерение спектральных характеристик

Анализ оптического спектра представляет собой измерение оптической мощности в зависимости от длины волны и, в связи с развивающимися технологиями WDM-уплотнения, становится одним из важнейших видов измерений в высокоскоростных волоконно-оптических системах передачи. Необходимость анализа оптического спектра вызвана также возникающей в волокне и определяемой шириной спектра источника излучения хроматической дисперсией, которая, как было показано выше, проявляется в увеличении длительности передаваемого импульса по мере его распространения по оптическому волокну, что ограничивает ширину полосы пропускания высокоскоростных линий связи.

На рис. 7.12 представлена обобщенная схема анализатора оптического спектра, согласно которой входной сигнал в виде исследуемого оптического излучения поступает через оптическую систему на фотоприемник, а затем после аналого-цифрового преобразования — на систему управления оптической системы, обработки данных и отображения результатов анализа. Функции данной системы, как правило, выполняет компьютер, причем алгоритмы управления и обработки данных определяются оптической системой АОС.

С помощью АОС проводится контроль спектральных характеристик передатчика (рис. 7.13), к которым относятся: рабочая длина волны, ширина спектра излучения и коэффициент подавления боковой моды. При этом анализатор должен иметь следующие характеристики:

•     диапазон измерения длин волн — от 1200 до 1650 нм;

•     точность установки длин волн — 0.5 нм;

•     разрешающая способность — 0.1 нм;

•     диапазон уровня средней мощности оптического излучения входного сигнала — от 3 до -60 дБм;

•     погрешность измерения амплитуд составляющих спектра — 5 %.

Рис. 7.13. Схема контроля спектральных характеристик передатчика

7. 6.1. 2. Измерение уровня мощности оптического излучения

Уровень мощности оптического излучения на передающей стороне измеряется с помощью измерителя оптической мощности (ИОМ) по схеме приведенной на рис. 7.14. При этом ИОМ должен иметь следующие характеристики:

•     диапазон измеряемого уровня мощности — от 6 до —60 дБм;

•     рабочие длины волн — 1200—1600 нм;

•     погрешность измерения — 5 %.

Рис. 7.14. Контроль мощности оптического излучения

7. 6. 1. 3. Контроль коэффициента гашения и характеристик формы оптического сигнала

Контроль коэффициента гашения и характеристик формы оптического сигнала проводится по схеме, приведенной на рис. 7.15, с помощью анализатора сигнала СЦИ (АС СЦИ) и оптического аттенюатора (ОА), устанавливая последним уровень затухания цепи между выходом передающего устройства (ПдУ) и входом АС СЦИ. Степень затухания и коэффициент гашения задаются и определяются в соответствии с кодом применения по ОСТ 45.104.

Рис. 7.15. Контроль коэффициента гашения и характеристик оптического сигнала

При контроле характеристик формы оптического сигнала на передаче проверяются допустимые пределы разброса параметров оптического сигнала при передаче импульсной последовательности, включая амплитуду, длительность, времени нарастания и спада импульсов, а также спад плоской части импульса и выбросы, которые должны укладываться в маску глаз-диаграммы.

7. 6. 1. 4. Контроль фазового дрожания оптического сигнала на передаче

Фазовое дрожание оптического сигнала на передаче измеряется на выходе передающего устройства и на выходе регенератора.

Фазовое дрожание оптического сигнала на выходе передающего устройства измеряется с помощью АС СЦИ, вход которого через оптический аттенюатор (ОА) подключается к точке Пд(S) передающего устройства по схеме, приведенной на рис. 7.16. С помощью ОА устанавливается затухание стыковой цепи между выходом передающего устройство (ПдУ) и входом АС СЦИ и определяется значение фазового дрожания в соответствии с ОСТ 45.104.

Фазовое дрожание оптического сигнала на выходе регенератора также контролируется с помощью АС СЦИ, вход которого подключается к точке Пд(S) регенератора, при подаче на вход регенератора, в точку Пр(Р), через оптический аттенюатор (ОА) сигнала, в котором отсутствует фазовое дрожание. С помощью ОА устанавливается затухание стыковой цепи между выходом АС СЦИ и входом регенератора.

Рис. 7.16. Контроль фазового выравнивания на выходе регенератора

7. 6. 2. Параметры, измеряемые между эталонными точками Пд(S) и Пр(R)

7. 6. 2. 1. Диапазон перекрываемого затухания

Диапазон перекрываемого затухания определяется в соответствии с ОСТ 45.104 по результатам измерений уровня мощности оптического излучения на передаче, уровня чувствительности и уровня перегрузки приемного устройства (рис. 7.17).

Максимальное значение перекрываемого затухания определяется как разность между минимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемного устройства с учетом результатов измерений дополнительных потерь мощности в оптическом тракте.                                                                                    щ

Минимальное значение перекрываемого затухания определяется как разность между максимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем перегрузки приемного устройства.

7. 6. 2. 2. Затухание отражения кабельного оборудования, коэффициент

дискретного отражения между точками Пд(S) и Пp(R)

Измерение затухания отражения кабельного оборудования в точке Пд(S) проводится (рис. 7.18) с помощью оптического рефлектометра непрерывного излучения (ОРНИ) со следующими характеристиками:

•     пределы измерения затухания отражения — не менее 0 - 60 дБ;

•     точность измерения — +0.5 дБ.

ОРНИ должен включать в себя источник непрерывного или модулированного оптического излучения.

Данный вид контроля проводится путем измерений, перед которыми осуществляется калибровка. Сначала оптическим измерителем мощности измеряется уровень мощности Р_пд на выходе источника оптического сигнала ОРНИ. Далее источник оптического

Рис. 7.18. Контроль затухания выравнивания кабельного оборудования

сигнала подключается к выходу 3 ОР и измеряется уровень мощности Р₃₂ на выходе 2 ОР. Затем выход источника оптического сигнала подключается к выходу 1 ОР и измеряется уровень мощности Р₁₃ на выходе 3 ОР. Наконец, к выходу 3 ОР подключается оптический соединитель (нагрузка) с нулевым отражением и измеряется уровень мощности Р_о на выходе 2 ОР.

После калибровки к выходу 3 ОР подключают точку Пд(S) оптического тракта и измеряют мощность Р_пр на выходе 2 ОР.

Значение затухания отражения (К_зо) по результатам измерений определяется по формуле: 

Контроль коэффициента дискретного отражения между точками Пд(S) и Пp(R) проводится с помощью оптического рефлектометра во временной области (ОРВО) с источником оптического импульсного сигнала большой скважности и оптическим приемником с высокой чувствительностью по схеме, приведенной на рис. 7.19. При проведении контроля используют оптический соединительный кабель длиной, позволяющей выйти из мертвой зоны прибора, оптический соединитель (ОС) с известным коэффициентом отражения от конца К_о и регулируемый оптический аттенюатор (ОА) со следующими характеристиками:

•     рабочие длины волн — 1200-1650 нм;                                          

•     диапазон вводимого затухания — от 0 до 60 дБ;                         

•     точность установки затухания — ±0,05 дБ; 

•     вносимые потери — < 0,2 дБ;

•     затухание отражения — > 33 дБ.

Здесь перед измерениями также проводится калибровка, для чего выход аттенюатора подключают к ОС, увеличивают затухание аттенюатора до момента начала уменьшения амплитуды отраженного сигнала на экране рефлектометра и измеряют величину амплитуды отраженного сигнала а₀. Вид отраженного сигнала приведен на рис. 7.20.

Далее определяют коэффициент калибровки

После калибровки выход аттенюатора подключают к точке Пд(в) оптического тракта и измеряют амплитуды (А) отдельных отраженных сигналов, по результатам измерений вычисляют коэффициент дискретного отражения по формуле:

7. 6. 3. Параметры, измеряемые в эталонной точке Пp(R)

7. 6. 3. 1. Измерение уровня чувствительности

Уровень чувствительности приемного устройства измеряется с помощью ИОМ со следующими характеристиками:

•     диапазон измеряемого уровня мощности — от 3 до минус 60 дБм;

•     рабочие длины волн — 1200—1650 нм;

•     погрешность измерения — 2.5 %;

•     и регулируемого оптического аттенюатора (ОА), имеющего следующие характеристики:

■   рабочие длины волн — 1200-1650 нм;

■   диапазон вводимого затухания — от 0 до 60 дБ;  

■   точность установки затухания — ± 0.05 дБ;

■   вносимые потери - < 0.2 дБ;                          

■   затухание отражения — 33 Дб.

Контроль уровня чувствительности приемного устройства проводится путем измерений либо по схеме, приведенной на рис. 7.21, либо по схеме, приведенной на рис. 7.22, а регенератора — по схеме на рис. 7.23 или рис. 7.24.    

Контроль уровня чувствительности приемного устройства по схеме рис. 7.21 проводится с помощью ИОМ, ОА и ОР 2x1. Для этого, перед измерениями выполняется калибровка ОР, осуществляя вначале измерение уровня мощности на выходе ОА, а затем подключая выход ОА к выходу 3 ОР, проводя измерение уровня мощности на выходах 1 ОР и 2 ОР при нулевом затухании ОА. После этого к выходу 1 ОР подключается вход приемного устройства, а к выходу 2 ОР — ИОМ. Аттенюатором устанавливается наименьший уровень мощности оптического излучения, при котором коэффициент ошибок, определяемый анализатором сигнала СЦИ, не превышает значение 1 • 10^-10. На выходе 2 ОР измеряется уровень оптической мощности, соответствующий этому значению.

Контроль чувствительности приемного устройства (рис. 7.22) осуществляется непосредственно в точке Пр(Р) при том же значении BER и максимальном олаблении аттенюатора, а регенератора (рис. 7.23) — аналогично описанному выше способу, используя для этого ОА с ОР 2x1. В этом случае также вначале выполняется описанная выше калибровка, для чего вход IIp(R) регенератора подключается к выходу 1 ОР, а на выход 3 ОР через ОА подается оптический сигнал от анализатора сигнала СЦИ. Затем, при тех же условиях, на выходе 2 ОР измеряется уровень оптической мощности.

Контроль чувствительности регенератора (рис. 7.24) с помощью ИОМ выполняется аналогично описанному выше контролю чувствительности приемного устройства.

7. 6. 3. 2. Контроль уровня перегрузки

Контроль уровня перегрузки приемного устройства и регенератора проводится аналогично контролю чувствительности с той лишь разницей, что аттенюатором устанавливается наибольший уровень мощности оптического излучения в точке IIp(R), при котором коэффициент ошибок, определяемый анализатором сигнала СЦИ, не превышает значение 1 • 10~¹⁰, затем с помощью ИОМ измеряется уровень оптической мощности, соответствующий этому значению коэффициента ошибок.

7. 6. 3. 3. Определение дополнительных потерь оптического тракта

Дополнительные потери оптического тракта определяются как разница между уровнем чувствительности приемного устройства и регенератора и их уровнем чувствительности при включении в измерительный оптический тракт эквивалента линии с предельными значениями по затуханию, дисперсии и отражениям.

При этом контроль дополнительных потерь оптического тракта проводится по схемам, приведенным на рис. 7.25 или рис. 7.26, а регенератора — рис. 7.27 или рис. 7.28 с измерением чувствительности приемного устройства по рассмотренным выше методикам (рис. 7.25-7.28).

7. 6. 3. 4. Контроль коэффициента отражения приемного устройства

Коэффициент отражения приемного устройства (К_пр) в точке IIp(R) определяется либо с помощью ОРНИ, по методике измерения затухания отражения кабельного оборудования при подключении к выходу 3 ОР    входа приемного устройства, либо с помощью ОРВО, по методике измерения коэффициента дискретного отражения при подключении к выходу аттенюатора входа приемного устройства.

7. 6. 3. 5. Измерение допустимого фазового дрожания оптического сигнала на приеме

Допустимое фазовое дрожание оптического сигнала на приеме определяется как допустимое фазовое дрожание на входе приемного устройства и допустимое фазовое дрожание оптического сигнала на входе регенератора.

В первом случае, допустимое фазовое дрожание контролируется путем измерений выполняемых с помощью анализатора сигнала СЦИ по схеме, приведенной на рис. 7.29, при подаче на вход приемного устройства сигнала модулированного синусоидальным фазовым дрожанием с оптического выхода анализатора сигнала СЦИ.

С помощью ОА устанавливается затухание стыковой цепи между выходом АС СЦИ и входом приемного устройства в пределах диапазона перекрываемого затухания. При этом амплитуда допустимого фазового дрожания на входе ПрУ, точка Пp(R), определяется по критерию появления ошибок.

Во втором случае, допустимое фазовое дрожание оптического сигнала также определяется с помощью анализатора сигнала СЦИ по появлению ошибок на выходе регенератора по схеме, приведенной на рис. 7.29, при подаче на вход регенератора оптического сигнала модулированного синусоидальным фазовым дрожанием. При этом выход регенератора, точка Пд(S), подключается к оптическому входу анализатора сигнала СЦИ и затем с помощью ОА устанавливается затухание стыковой цепи между выходом АС СЦИ и входом регенератора в пределах диапазона перекрываемого затухания. Амплитуда допустимого фазового дрожания на входе регенератора, точка Пp(R), определяется по критерию появления ошибок.

7. 6. 3. 6. Контроль коэффициента передачи фазового дрожания регенератора

Коэффициент передачи фазового дрожания регенератора контролируется на выходе регенератора в точке Пд(S) с помощью анализатора СЦИ по схеме, приведенной на рис. 7.16, при подаче на вход регенератора, в точку IIp(R), сигнала с заданными параметрами фазового дрожания. С помощью ОА устанавливается затухание стыковой цепи между выходом АС СЦИ и входом регенератора в пределах диапазона перекрываемого затухания. При входном синусоидальном фазовом дрожании, определяемом нормируемой маской, значения коэффициента передачи фазового дрожания также должны укладываться в маску. 

7. 6. 4. Контроль дисперсии ВОЛC

Наличие дисперсии любого вида ухудшает амплитудно-фазовые соотношения сигналов световых волн, снижая тем самым объем передаваемой информации за счет увеличения длительности импульсов в цифровых и искажений сигналов в аналоговых системах.

Как известно [11], источник оптического излучения высокоскоростной системы передачи обычно представляет собой одноволновый лазерный диод с отличной от нуля шириной спектра, которая увеличивается при его импульсной модуляции. В результате сигналы различной длины волны распространяются с неодинаковой скоростью, что приводит к увеличению длительности импульса на выходе оптического волокна. Это явление носит название хроматической дисперсии и в одномодовом волокне возникает вследствие взаимодействия двух явлений — материальной и волновод ной дисперсии. Материальная дисперсия возникает из-за нелинейной зависимости показателя преломления кварца от длины волны и соответствующей групповой скорости, в то время как причиной волноводной дисперсии является зависимость от длины волны отношения групповой скорости к диаметру сердцевины и отличие показателей преломления сердцевины и оболочки. Третья составляющая дисперсии, так называемая поляризационная модовая дисперсия второго порядка или дисперсия дифференциальной групповой задержки, определяется поляризационными характеристиками волокна и оказывает влияние, сходное с влиянием хроматической дисперсии. PMD второго порядка устанавливает крайний предел, до которого может быть компенсирована хроматическая дисперсия линии передачи.

Таким образом, в волоконно-оптических системах передачи различают три основных вида дисперсии:

•     Межмодовую дисперсию, которая ограничивает скорость передачи данных в системах, использующих многомодовое волокно, и возникает вследствие разделения сигнала на многочисленные моды, распространяющиеся по различным траекториям в ОВ.

•     Хроматическую дисперсию, которая зависит от физико-топологических параметров одномодового и многомодового волокна и

возникает вследствие отличия времени распространения мод с различной длиной волны.

•     Поляризационную модовую дисперсию, которая становится ограничивающим фактором в одномодовых волокнах с уменьшенной хроматической дисперсией и вызвана разделением излучения на ортогонально поляризованные моды, которые распространяются по ОВ с различной скоростью.

Очевидно, что различаясь по физической сущности данные виды дисперсии требуют и соответствующих методов контроля.

7. 6. 4.1. Контроль межмодовой дисперсии

Одномодовое волокно поддерживает распространение одиночной световой волны, или моды, в то время как многомодовое волокно поддерживает большое количество мод, и эта «го характеристика вызывает явление, называемое межмодовой дисперсией. Вследствие того, что все моды распространяются в ОВ по различным траекториям, огибающие модулированного светового сигнала различных мод по мере распространения сигнала по волокну все больше и больше отличаются по фазе. При использовании цифровой системы каждая мода передает информационный импульс, время распространения которого отличается от времени распространения импульса другой моды, что в результате вызывает изменение формы результирующего импульса на выходе ОВ, в частности, увеличение длительности и уменьшение амплитуды переданного импульса. Межмодовая дисперсия обычно ограничивает расстояние передачи многомодового кабеля до 1 км и менее, обеспечивая битовую скорость до 1 Гб/с.

Обычно межмодовая дисперсия определяется наименьшим значением частоты, при которой амплитудно-частотная характеристика спадает на 3 дБ и фактически осуществляется тестированием многомодового волокна с определением полосы частот по искажению передаваемого импульса и по изменению модулированного сигнала.

В первом случае используется перестраиваемый источник оптического излучения, который подсоединяется через модовый скремблер к входу тестируемого волокна, подключенного выходом к входу оптического приемника, соединенного со стробоскопическим осциллографом и процессором сигналов, предназначенным для устранения помех, фазового дрожания и расчета параметров импульса. Для того, чтобы на результаты измерений не оказывала существенного влияния хроматическая дисперсия, спектр источника излучения задается достаточно узким.

В процессе измерения в тестируемом волокне возбуждается импульс излучения заданной длительности, а выходной импульс преобразуется в цифровую форму, включая передний и задний фронт, начиная с 0.01 уровня амплитудного значения. Затем таким же образом измеряется входной импульс, используя вместо тестируемого волокна эталонное волокно, которое представляет собой короткий в несколько метров отрезок либо тестируемого волокна, либо волокна, имеющего близкие оптические характеристики. Для того, чтобы минимизировать разницу в задержке распространения излучения в тестируемом и эталонном оптических волокнах, осциллограф и процессор сигналов синхронизируются входным импульсом через регулируемый элемент задержки.

Так как в данном случае результат измерения полосы частот волокна зависит как от условий оптического возбуждения, так и от способа коммутации оптических волокон, для обеспечения повторяемости результатов измерений на входе тестируемого волокна должно быть установлено устройство, задающее режим возбуждения большого количества мод. Кроме этого, необходимо позаботиться об устранении распространения мод по оболочке оптического волокна.

Во втором случае узкополосный оптический сигнал модулируется по амплитуде синусоидальным сигналом генератора качающейся частоты и вводится через устройство скремблирования в тестируемое волокно. Модулированные сигналы с входа и выхода ОВ подаются на оптические приемники, которые фиксируют оптическую мощность как функцию частоты модуляции. При этом обычно первыми проводятся измерения с тестируемым волокном, а затем при помощи короткого эталонного волокна определяется входной сигнал. В результате измерений получают амплитудно-частотную характеристику, откуда полоса пропускания волокна определяется как самая низкая частота, при которой амплитуда уменьшается на 3 дБ от значения на нулевой частоте.

Для большего удобства функции источника и приемника могут выполняться с использованием анализатора оптического спектра или сетевого анализатора с подходящими входными преобразователями. В любом случае задание частоты модуляции и отображение частотной характеристики осуществляется автоматически, однако когда используется анализатор электрического спектра с внешним лазерным источником и фотоприемником, необходимо проявлять особую осторожность при интерпретации частотной характеристики. Это объясняется тем, что анализатор электрического спектра измеряет мощность по электрическому сигналу фотоприемника, а фотодиод создает ток, пропорциональный оптической мощности, поэтому данный анализатор будет показывать изменение на 6 дБ при изменении оптического уровня на 3 дБ.

7. 6. 4. 2. Контроль хроматической дисперсии

Основной метод контроля хроматической дисперсии известен как метод сдвига фаз, который реализуется путем тестирования волокна модулированным по интенсивности узкополосным оптическим сигналом настраиваемого источника оптического излучения с измерением фазы полученного сигнала относительно модулирующего электрического сигнала, например, посредством векторного вольтметра. Данное измерение повторяется через определенные интервалы по всему требуемому диапазону длины волны с определением групповой задержки по формуле

где f₀ — рабочая частота, Гц; φ(λ) — измеренный сдвиг фазы, рад.

На основе измеренных значений групповой задержки строится зависимость производной дисперсии от длины волны и определяется коэффициент хроматической дисперсии

где τ _λ — групповая задержка в пс, L — длина линии в км, λ — длина волны в нм.

Увеличение длительности импульса ∆τ в пс в первом приближении можно определяется, как

 где ∆λ — ширина спектра модулированного светового сигнала, нм.

Отсюда видно, что значение хроматической дисперсии возрастает с увеличением длины линии передачи или ширины спектра сигнала.

Учитывая, что хроматическая дисперсия определяется как скорость изменения групповой задержки от длины волны, результат будет действительным, если используется изменение относительной групповой задержки. Тогда последнее выражение имеет вид

где D_λ — коэффициент дисперсии, пс/нм/км; ∆τ — относительная групповая задержка, пс; L — длина линии, км. Если физические характеристики волокна согласованы по всей его длине, общая хроматическая дисперсия в пс/км пропорциональна длине волокна.

Для контроля хроматической дисперсии при достаточно малом интервале длин волн используется метод дифференциального сдвига фаз, который, в отличие от рассмотренного метода, позволяет определить значение непосредственно из измерения приращения групповой задержки как среднего значения дисперсии на этом интервале. Дисперсия измеряется как функция длины волны путем повторения процесса на различных длинах волн с использованием различных методов модуляции сигнала. Образцовый сигнал, необходимый для измерения фазы, в этих схемах берется от того же источника электрического сигнала, который используется для модуляции источника оптического излучения. Кроме этого, разные варианты использования метода дифференциального сдвига фаз отличаются друг от друга в отношении обработки сигнала. Так, например, применение двойной демодуляции, когда длина волны изменяется с достаточно высокой скоростью, позволяет избежать шума электронной аппаратуры и уменьшить влияние аддитивных погрешностей.

Известен факт, что хроматическая дисперсия изменяет относительную фазу боковых полос пропускания модулированных сигналов. Поэтому в случае использования модулированного по интенсивности сигнала хроматическая дисперсия преобразует амплитудную модуляцию в частотную модуляцию, а это придает амплитудной модуляции характерную форму, которая может быть проанализирована для определения коэффициента дисперсии на рабочей длине волны. Здесь перестраиваемый лазер с узкой шириной спектра устанавливается на длину волны измерения дисперсии и интенсивно модулируется. По мере изменения частоты модуляции полоса пропускания амплитудной модуляции приобретает серию нулей, по первому из которых определяется дисперсия.

Этот метод лучше всего использовать для измерения относительно больших значений дисперсии на длине волны значительно отличающейся от длины волны нулевой дисперсии.

7. 6. 4. 3. Контроль поляризационной модовой дисперсии

Согласно детальной статистической модели PMD оптический кабель может быть представлен в виде двулучепреломляющих секций, осуществляющих произвольное вращение поляризации, причем, каждая секция характеризуется быстрой и медленной поляризационными модами, связанными обычно с каким-либо оптическим сигналом. Электрическое поле, излучаемое каждым сегментом, проецируется на поляризационные моды следующей секции и многократно повторяется вдоль отрезка волокна или линии связи. Этот процесс называется взаимодействием, или связью мод, и вызывает дифференциальную задержку, отражая зависимость большинства установленных волоконно-оптических систем от длины волны и условий окружающей среды.

Таким образом, термин PMD используется для обозначения физического явления, характеризующегося дифференциальной групповой задержкой ∆τ (λ) основных состояний поляризации PSP_1.2 (λ), соответствующих самой быстрой и самой медленной скоростям распространения световой волны в одномодовом оптическом волокне. При этом разность времен ∆τ распространения этих волн измеряется в пс, а для учета статистических особенностей PMD используется понятие среднего значения дифференциальной групповой задержки при определенной длине волны (∆τ)_λ и иногда называется ожидаемым или статистическим значением PMD.

Из-за зависимости от длины волокна среднее значение этой задержки называется средним запаздыванием PMD, или коэффициентом запаздывания PMD, или коэффициентом PMD. Учитывая также зависимость связи (энергетического обмена) между поляризованными модами (так называемую связь мод), коэффициент PMD определяется как [(∆τ ]/L и выражается в ncl км Для слабо связанных мод (фиксированного небольшого двойного лучепреломления) или (∆τ]/√L и nc/√км для сильно связанных мод (типичный случай для волокон, используемых в реальных условиях). Как показали исследования, для обеспечения минимального влияния PMD в системах, использующих амплитудную модуляцию (по интенсивности излучения), среднее значение дисперсии должно удерживаться ниже одной десятой битового периода, например, 10 пс для 10 Гб/с системы.

Очевидно, что при таких временных параметрах, контролировать дисперсию в режиме реального времени бесполезно, однако существует два метода, на которых основано определение PMD — это временной и волновой (частотный) методы, заключающиеся в измерении PMD по средней дифференциальной групповой задержке и среднеквадратичному отклонению интервалов времени, соответственно. Первый метод основан на поиске экстремальных точек посредством измерений поляризации и определяет ∆τ , исходя из анализа эволюции выходного, состояния поляризации по мере изменения длины волны, анализа собственных матриц Джонса на интервалах длин волн, по скорости вращения выходного состояния поляризации вокруг оси основных состояний на сфере Пуанкаре.

Второй метод основан на преобразовании Фурье при интерферомет-рических измерениях и определяет временную задержку, исходя из интерферограммы, получаемой путем помещения измеряемого устройства в интерферометр с низкой когерентностью.

Известны также методы измерения PMD по смещению фазы и задержке импульса, в которых ∆τ определяется, соответственно, исходя из измерения фазы огибающей модулированного по интенсивности сигнала и интервала времени между импульсами двух основных состояний поляризации. Однако наиболее распространенными методами, используемых  в современных измерителях PMD, являются (рис. 7.30) методы, основанные на использовании измерителя мощности, анализатора спектра, поляриметра и монохроматора. Не останавливаясь на рассмотрении каждого из указанных методов, которые достаточно хорошо освещены в современной литературе, отметим, что наиболее предпочтительным для эксплуатационного контроля является интероферометрический метод.

Интерферометрический метод измерения PMD основан на измерении автокорреляции электрического поля световой волны или взаимной когерентности двух сигналов, излучаемых одним широкополосным источником. Как и методы задержки импульса и дифференциального смещения фазы, он основан на прямом измерении временной задержки. На рис. 7.31 показана обобщенная схема измерения PMD на основе интерферометра Майкельсона с установленным на выходе источника оптического излучения поляризатором и анализатором. Свет от широкополосного LED или источника белого света направляется в оба канала интерферометра, а свет от перемещающегося и фиксированного зеркал накладывается в плоскости детектора.

Взаимное влияние возникает, когда длина двух ответвлений различается на величину, меньшую когерентной длины источника, а максимальная видимость имеет место, когда длины каналов идентичны. При этом ширина отклика обратно пропорциональна ширине спектра источника, а амплитуда огибающей фототока является функцией временной задержки, создаваемой движущимся зеркалом и определяемой выражением

где ∆х — расстояние от зеркала до той точки, в которой оба канала имеют равную длину.

В рассматриваемой схеме лучи интерферометра ортогонально поляризованы, а перемещение зеркала создает задержку между ними, в то время как анализатор обеспечивает взаимное объединение выходных собственных мод тестируемого устройства на фотодиоде.

Интерферометрический метод применим к оптическим компонентам как с вырожденными модами, так и к оптическому волокну со связанными модами, где основные состояния поляризации являются функциями длины волны. Кроме этого он позволяет измерять значения PMD при условии превышения когерентного времени источника с представлением результата измерения во временной области в виде гистограммы или гауссовского замещения. Для низких значений PMD или линий связи, обладающих особенно низкой PMD, измерения при помощи интерферометра зависят от формы спектра оптического источника и требуют введения соответствующей коррекции или использования других методов более точного определения значения PMD по измеренному отклику.

7. 7. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КАНАЛОВ

Все многообразие рассмотренных методов контроля параметров каналов и трактов аналоговых и цифровых систем передачи можно свести к непосредственному и косвенному методам контроля, которые основаны на измерении, анализе и тестировании характеристических параметров с учетом их частотных и временных зависимостей.

7. 7. 1. Оценка качества каналов по частным параметрам

Рассмотренные выше частотные параметры позволяют с высокой достоверностью оценить качество любого канала как на участке сети, так и составного канала в целом. Однако наиболее полная оценка канала по частным параметрам в процессе его эксплуатации вызывает практически непреодолимые трудности, связанные с большими затратами времени. Кроме этого, периодический или эпизодический контроль, позволяющие определить значение параметра в конкретный момент времени, достаточны лишь для стационарных и медленно меняющихся параметров. В то же время известно, что такие параметры, как стабильность остаточного затухания, напряжение шума, импульсные помехи подвержены воздействию ряда дестабилизирующих факторов, и их значения изменяются во времени даже при полной исправности всех элементов тракта передачи. Поэтому, для оценки данных параметров необходимо использовать статистические методы, которые требуют еще больших затрат времени. Это позволяет заключить, что контроль каналов и трактов по большинству частных параметров может применяться только при их настройке, паспортизации и приемке в эксплуатацию.

Следовательно, главной проблемой, которую необходимо решить для оценки качества каналов по частным параметрам в процессе эксплуатации системы передачи, является сокращение времени при сохранении достаточной глубины контроля.

Очевидным путем решения этой задачи является сокращение перечня контролируемых параметров с установлением тех параметров, которые подлежат обязательному контролю. В этом случае необходимо учитывать:

•     подверженность параметра временным изменениям;

•     степень влияния параметра на качество передачи сигналов;

•     наличие средств контроля, позволяющих оценить канал по данному параметру.

Ряд исследований показывают, что те параметры, которые наиболее часто не удовлетворяют нормам после развертывания линии, чаще других выходят за пределы поля допуска в процессе эксплуатации. Главными причинами невыполнения норм по этим параметрам являются нарушения инструкций по настройке линий и ошибки обслуживающего персонала при эксплуатации систем передачи. К этой группе параметров относятся: остаточное затухание, напряжение шума, защищенность между трактами передачи и приема в однокабельных системах и частотная характеристика остаточного затухания. В связи с этим перечисленные параметры должны контролироваться в первую очередь.

Значительное число параметров каналов, таких как фазовая характеристика, изменение частоты сигнала в канале и др., определяется качеством работы узлов аппаратуры, поэтому, если перед развертыванием линии все оборудование было инсталлировано строго в соответствии с требованиями, перечень контролируемых параметров можно сократить, уменьшив тем самым время, необходимое для контроля параметров в процессе эксплуатации линий.

В оконечных пунктах, где каналы связи сдаются потребителям, перечень подлежащих измерению параметров также может быть сокращен -за счет учета свойств оконечной аппаратуры, для которой предназначен каждый конкретный канал. При рассмотрении отдельных параметров мы видели, что они по-разному влияют на качество работы конкретных оконечных устройств. Поэтому можно не контролировать параметры, незначительно влияющие на данную аппаратуру. В эксплуатационных нормах для каждого типа оконечной аппаратуры приводится необходимый перечень тех параметров, которые требуют обязательного контроля.

Другой путь сокращения затрат времени на контроль параметров каналов заключается в применении выборочного метода контроля для проверки ряда параметров простых каналов, образованных одной и той же многоканальной системой на участке сети. В основе метода лежит связь между численными значениями параметра для разных каналов. Эта связь может иметь жесткий, т. е. функциональный характер, или вероятностный, с большей или меньшей степенью корреляции.

Так известно, что изменение частоты сигнала в простых каналах определяется нестабильностью генераторного оборудования только этих станций, поэтому между изменениями частоты в разных каналах имеет место жесткая связь, и если это изменение в верхнем по линейному спектру канале соответствует норме, можно утверждать, что во всех других каналах норма будет заведомо выполнена. Шумы в каналах систем передачи с ЧРК определяются, прежде всего, шумами, возникающими в линейном тракте, поэтому в каждой системе можно выделить каналы, в которых шумы имеют наибольшую величину, и контролируя шумы в этих каналах, несмотря на то, что между величинами напряжения шума в каналах связь не жесткая, можно судить о величине шума в других каналах. Как показывает опыт эксплуатации, степень корреляции достаточна для того, чтобы при недостатке времени проводить лишь выборочные измерения этого параметра. Подобными свойствами обладает также защищенность между трактами передачи и приема канала в однокабельных однополосных системах.

Рассмотренные меры являются средством сокращения времени на проверку качества каналов, но все же не обеспечивают радикального решения проблемы, так как затраты времени на проверку каналов в системах большой канальности остаются непомерно большими, что совершенно неприемлемо для контроля в ТКС.

Широкое внедрение автоматизированных приборов, наряду с совершенствованием и автоматизацией процессов настройки перспективных систем передачи, могут кардинально решить проблему качества каналов.

7. 7. 2. Оценка качества канала по обобщенным параметрам

Одним из наиболее ярких и показательных обобщенных параметров оценки качества передачи информации является разборчивость речи для аналоговых каналов связи, поэтому остановимся на этом показателе более подробно.

7. 7. 2. 1. Метод контроля по разборчивости речи

Данный метод основан на применении основного критерия качества воспроизведения речевого сигнала, который определяет вероятность правильного опознания его элементов и обычно определяется расчетным или экспериментальным путем по разборчивости звуков и слов. Существуют пять уровней качества воспроизведения речи, которые сведены в табл. 7.6.

Аналитически разборчивость определяется через интегральное превышение сигнала над шумами в спектральных полосах равной разборчивости, а экспериментально — путем экспертной оценки при чтении диктором фонетически сбалансированной таблицы слогов. Принято считать, что минимально допустимое качество связи соответствует разборчивости звуков около 70% (среднее значение разборчивости IV класса).

Так как при частотных искажениях тракта в спектральных полосах равной разборчивости отношение сигнал/шум не меняется, можно заключить, что частотные искажения тракта не влияют на разборчивость речи. Физически это объясняется тем, что опознание фонем происходит по результату сравнительного анализа амплитуд их спектральных составляющих.                                      

При воздействии шумов в полосе частот 3.5 кГц, разборчивость речи, естественно, определяется отношением сигнал/шум. На рис. 7.32 приведена экспериментальная зависимость разборчивости речи для передачи без частотных искажений (пунктирная линия) и по приемопередающему тракту с оптимальными частотными характеристиками (сплошная линия). Для обеспечения разборчивости, соответствующей 70%, отношение мощностей сигнал/шум должно быть не хуже 0.2, что по сравнению с другими видами информации имеет невысокое значение. Так, например, при передаче телеметрической информации с точностью 3% необходимо иметь на выходе тракта отношение мощностей сигнал/шум порядка 1000. В этой связи следует отметить, что сжатие спектра речи практически не приводит к повышению помехоустойчивости передачи

речевого сигнала, так как сжатый речевой сигнал требует для передачи существенно большего отношения сигнал/шум по сравнению с исходной речью. Например, если речь преобразовать в телеграфный текст со скоростью поступления информации 50 бит/с, для передачи такого текста путем фазовой манипуляции с идеальной синхронизацией и вероятностью появления ошибки, равной 10^-4, достаточно будет иметь проводной канал с полосой 25 Гц и отношением мощностей сигнал/шум порядка 16. В то же время, если в полосе 25 Гц отношение мощностей сигнал/шум равно 16, то в полосе 3000 Гц, при том же сигнале, отношение мощностей сигнал/шум равно 0.13, что только в 1.5 раза меньше необходимого отношения, равного 0.2 для исходного речевого сигнала.

Приведенный пример иллюстрирует взаимосвязь одного из качественных показателей, а именно, разборчивости речи, с уровнем шумов в канале. Очевидно, что в аналоговом канале передачи к ухудшению качества связи приводят и нелинейные искажения речевого сигнала, так как в этом случае возникают дополнительные спектральные составляющие, соизмеримые с уровнем шумов.

С развитием технологии передачи данных в последнее время заметно возросла потребность в быстрой и эффективной проверке канала по иным обобщенным параметрам. Используемые для этого методы, известные еще как интегральные, достаточно разнообразны и находят все большее применение.

7. 7. 2. 2. Метод оценки качества по отношению пикового значения напряжения сигнала к среднему значению

Этот метод, известный еще как PAR (peak to average ratio)-метод, обеспечивает оценку межсимвольных помех, обусловленных амплитудно-частотными и фазочастотными искажениями в канале, а также влияние шума и нелинейных искажений. PAR-отношение определяется при передаче по каналу с определенной скважностью периодических импульсов специальной формы, фиксируя на приемном конце отношение пиковых U_макс значений сигнала к среднему U_ср значению, а именно:

Здесь величина k зависит от скважности и формы сигнала и выбирается так, чтобы PAR=100% при отсутствии искажений. Если измеренная величина PAR=70% и более, то качество канала можно считать удовлетворительным.

7. 7. 2. 3. Метод парных импульсов

Оценка качества каналов и трактов может осуществляться передачей в канал периодической последовательности сдвоенных прямоугольных импульсов, расстояние между которыми берется равным половине тактового интервала, определяя на приемном конце степень разделения импульсов η = А_мин/А_макс  .Считается, что при η≤ 0.3 качество канала является достаточным для скорости передачи, определяемой длительностью тестирующего импульса. Методом сдвоенных импульсов в основном оцениваются межсимвольные помехи, которые, как было показано выше, обусловлены ограничением спектра в канале и наличием амплитудно-частотных и фазовых искажений.

7. 7. 2. 4. Метод глазковой диаграммы

Метод оценки качества каналов и трактов по глазковой диаграмме заключается в передаче в испытуемый канал случайной последовательности заполненных импульсов с огибающей косинусквадратной формы. На приемном конце, после детектирования, импульсы подаются на осциллограф и, если в канале отсутствуют искажения, то на экране видны четкие контуры огибающих, образующие «глазок» с раскрывом А (рис. 7.33). При воздействии амплитудно-частотных и фазовых искажений, а также шумов и других факторов, фронты импульсов начинают смещаться, вследствие чего контуры «глазка» расплываются, а его раскрыв уменьшается до величины А₁.                

Уровень качества передачи в этом случае оценивается отношением А_мин = A₁/ А, причем, как показали исследования, качество канала            

считается достаточным при А_мин ≥ 0.45.             

Исследование глазковых диаграмм позволяет провести также и детальный анализ цифрового сигнала по параметрам, непосредственно связанным с формой волнового фронта: параметра межсимвольной интерференции, дрожания фазы передачи данных и по          

синхронизации.                                                            

Обычно диаграмма двухуровневого сигнала проходит через нормированные значения      

+1 и —1 во временных точках, точно соответствующих точкам отсчета. Поэтому для различных диаграмм пересечение с временной   

Рис. 7.33. Анализ качества с помощью глазковой диаграммы

осью происходит в разные временные промежутки, а максимальная ширина области пересечения с временной осью определяется как пиковое фазовое дрожание передачи данных D_jpp, которое может измеряться как в единицах времени, так отношением к интервалу передачи символа D_ур/T_s. При передаче данных, фазовое дрожание обычно является следствием ограниченной полосы пропускания каналов и приводит к ухудшению качества передачи при рассмотрении совместно с сигналом синхронизации или постоянным сдвигом частоты передачи.

7. 7. 2. 5. Косвенный метод контроля каналов и линий связи

Как известно [11], в телекоммуникациях одним из основных показателей качества передачи является коэффициент битовых ошибок (ВЕR), который в первую очередь определяется наличием шумов каналов и линий связи. Поэтому, если принять, что приемник определяет, какой бит (0 или 1) был передан в каждом битовом интервале путем стробирования уровня сигнала, наличие шумов, естественно, приведет к неверному принятию решения о переданном бите, т. е. к появлению ошибочных битов. Следовательно, для того, чтобы определить коэффициент битовых ошибок, необходимо понять, каким образом приемник принимает решение относительно переданного бита.

Пусть мощность сигнала, полученная на входе бинарного приемника для переданного бита 1, будет равна Р =Р_{1_} ,средний уровень распознаваемого сигнала (в дальнейшем сигнала) ς = ς₁, тогда можно записать, что ς₁ – R P₁ , а изменение сигнала равно Аналогично, для бита 0 данные значения будут равны Р_о и ς ₀, т. е. ς ₀ = R P₀ и  Здесь R представляет собой чувствительность приемника, ς ₁ и ς ₀ обозначают соответственно сигнал, например уровень напряжения, стробируемого приемником в течение 1 и 0 битов, а и представляют соответствующие шумы. Допуская, что последние имеют гауссовское распределение, проблема установления истинного значения принятого бита имеет следующую математическую формулировку. Сигнал для битов 1 и О является выборкой гауссовской переменной со средним значением ς ₁ и вариацией σ ₁, а приемник должен отслеживать этот сигнал и решать, является ли переданный бит 0 или 1. При этом существует много возможных правил принятия решения, которые могут быть реализованы в приемнике с целью минимизации коэффициента битовых ошибок. Для значения сигнала ς этим оптимальным решением является наиболее вероятное значение переданного бита, которое определяется путем сравнения текущего значения сигнала с пороговым значением ς_П, используемым для принятия решения.

Будем считать, что при текущем значении сигнала, превышающем некоторый пороговый уровень, (ς ≥ς_П) принимается решение о том, что был передан бит 1, в противном случае — бит 0. Когда биты 1 и 0 равновероятны, что и рассматривается в дальнейшем, пороговый уровень приблизительно равен

Геометрически ς_П представляет собой значение сигнала ς , для которого две кривые плотности вероятностей (рис. 7.34) пересекаются.

Вероятность того, что ς < ς_П, т. е. вероятность ошибки при передаче бита 1, обозначим через P_0,1 , а вероятность решения для переданного бита 1, когда ς > ς_П при переданном 0, обозначим P_1,0 .

Допуская, что Q(x) представляет собой вероятность превышения нулевой средней вариации гауссовской переменной значения  х , можно записать

Представим последнее выражение в виде

Принимая, что в пределах двух битовых интервалов сигнал характеризуется некоторым средним значением , а шум — усредненным распределением а , последнее выражение подставим в выражение для BER, тогда

Таким образом, зная уровни сигнала, шума, а также закон распределения последнего, теоретически можно установить значение BER по измеренному отношению сигнал/шум.

В настоящее время определение всех этих параметров доступно с помощью анализатора спектра, применение которого позволяет измерять и прогнозировать возникновение ошибок косвенным методом в значительно меньшие интервалы времени по сравнению с BER-анализаторами, подсчитывающими число ошибок в течение продолжительного времени. Кроме этого, разработка такого метода прогнозирования BER позволит использовать только оно средство контроля в таких системах связи как ССС.

7. 7. 2. 6. Метод вейвлет-анализа

Рассмотренные методы контроля обобщенных параметров имеют ограниченное применение, и их обычно рекомендуют использовать только в пунктах, где канал сдается в эксплуатацию. В то же время, с точки зрения качества предоставляемых услуг как конечной цели функционирования систем передачи, обобщенные параметры являются наиболее важными, и, с одной стороны, находят все большее применение, а с другой стороны, не полностью отвечают требованиям контроля. Рассмотрим данный вопрос более подробно.

Очевидно, что при передаче речи или факса, тестирование канала адекватными образцовыми сигналами с соответствующей оценкой качества передачи полностью отвечает требованиям пользователя. Однако, при использовании этих же каналов для передачи данных необходима другая оценка, например, по широко используемому показателю в виде коэффициента ошибок. Но для достоверной оценки посредством данного показателя качества передачи данных требуется время, поэтому обычно такая оценка проводится с использованием вероятностных методов и не всегда удовлетворяет требованиям пользователя.

Учитывая вышеизложенное, возникает задача разработки способов контроля, основанных на иных обобщенных параметрах и методах анализа, как, например, предлагаемый ниже метод контроля с использованием вейвлет-анализа.

Как известно, спектральная характеристика содержит очень важную информацию о сигнале, при этом традиционно для построения спектра сигнала применяется анализ Фурье, посредством которого периодический сигнал любой формы можно разложить в сумму гармоник (синусоид) разной частоты. Но синусоидальные волны бесконечны, и не в полной мере отслеживают изменения сигнала во времени. Чтобы уловить эти изменения, вместо бесконечных волн можно взять разнесенные по времени короткие идентичные «всплески», используя еще и их всевозможные растянутые и сжатые копии. Это позволяет разложить сигнал любой формы, включая непериодический, в сумму таких всплесков разного размера и местоположения, т. е. осуществить вейвлет-преобразование. Результат такого преобразования представляет собой двумерную матрицу коэффициентов, вычисляемых по формуле

Вейвлет-анализ ни в коем случае не представляет собой альтернативу Фурье-анализу, а является существенным его дополнением.

Основной недостаток преобразования Фурье заключается в том, что частотные компоненты не могут быть локализованы во времени, что обуславливает его применимость только к анализу стационарных сигналов, в то время как многие сигналы имеют сложные частотно-временные характеристики. Как правило, такие сигналы состоят из близких по времени, непродолжительных высокочастотных компонентов и долговременных, близких по частоте низкочастотных компонентов. Для анализа таких сигналов, а именно к ним можно отнести телекоммуникационные сигналы, и, следовательно, установления их соответствия норме, вейвлет-преобразование является наиболее перспективным.

В качестве примера рассмотрим использование вейвлет-преобразова-ния chirp-сигнала, как наиболее ярко отражающего паразитные влияния внешних факторов на распространение, например, световой волны в волоконно-оптических системах связи (рис. 7.35). В результате этих влияний исходный сигнал оказывается изменяющимся во времени частотно модулированным сигналом, а так как преобразование Фурье не

имеет временной локализации, отследить такую его особенность не представляется возможным (рис. 7.36).

В отличие от спектра Фурье, спектрограмма вейвлет-преобразования при переходе от шкалы масштабов к шкале частот (/ - \/а), позволяет простейшим образом локализовать эту особенность сигнала (рис. 7.37).

Таким образом, вейвлет-преобразование открывает широчайшие возможности контроля различных явлений, например, путём задания различных масок на вейвлет-образ, при выходе из границ которых оператор получает предупреждение о возможных нарушениях, если таковые имеют место или будут иметь место в ближайшем будущем, используя прогностические методы анализа сигналов.

В заключение отметим, что изучение этого достаточно нового математического аппарата наводит на мысль о том, что его применение для использования обобщенных параметров очень перспективно и может не только значительно уменьшить количество контролируемых параметров, но и повысить наглядность и понимание оператором физических процессов, происходящих в сети. Оптимальное сочетание Фурье-анализа и вейвлет-анализа может позволить сделать временные затраты на обработку данных менее ёмкими и более информативными.

В целях избежания избыточности вычислений и обработки информации, необходимо применять оптимальные методы, а гибкая система распознавания возникающих особенностей и применение наиболее быстрых и эффективных алгоритмов для их распознавания может значительно повысить информативность и качество контроля сети.

Благодаря возможности частотно-временной локализации, вейвлет-анализ должен со временем прочно занять своё место среди традиционных методов обработки информации при контроле современных сетей связи и телекоммуникаций.

ВЫВОДЫ

Приведенные в даной главе материалы не следует рассматривать как нормативные, так как они носят исключительно иллюстативный характер и отражают основные подходы к контролю в телекоммуникациях и связи. Поэтому при необходимости получения подробной информации по методикам измерений каналов, трактов и линий связи, следует обращаться к соотвествующим ГОСТам, ОСТам и иным утверженным рекомендациям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время благодаря росту числа волоконно-оптических линий дальней связи наблюдается тенденция снижения стоимости пропускной способности каналов, что, в свою очередь приводит к общему увеличению объема трафика данных в сравнении с классическим телефонным трафиком [68]. Поэтому множество фирм, в том числе достаточно известных производителей оборудования традиционной телефонии, связывают свое будущее с объединением трафиков голоса и данных в одном канале пакетной передачи информации. Это может быть осуществлено с использованием либо ATM магистралей, модернизировав уже установленный в офисе маршрутизатор, добавлением в развернутую внутреннюю сеть коммутатора или концентратора удаленного доступа, поддерживающих асинхронный режим передачи, либо построением, так называемых, «чистых IP-инфраструктур».

Компании AT&T, Sorint Communications, MCI WorldCom (Джексон, шт. Миссури) и др., которые предоставляют ATM-услуги пакетной передачи информации, считают, что настало время организации стандартизированной транспортной службы на базе ATM. Эти крупные операторы связи уверены, что унаследованные системы с коммутацией каналов будут эксплуатироваться еще долгие годы, используя в ядре своих сетей ATM и упаковывая голосовую информацию в пакеты.

И все же, концентрируясь на IP-телефонии некоторые фирмы, как, например Nortel Networks, не забывают, что новые продукты должны быть полностью совместимы с уже установленным оборудованием. При этом они сосредотачивают свои усилия на разработке пограничных услуг, мультимедийных шлюзов и их менеджеров для IP-сетей. Эти решения очень важны для преобразования мультимедийного IP-трафика в поток данных, пригодный для передачи в сетях с коммутацией каналов.

Более радикальным путем пошел оператор Qwest Communications International (Денвер, шт. Колорадо, США) создавший волоконно-оптическую сеть исключительно для предоставления интегрированных услуг по IP — передаче голоса и данных [69]. Основное внимание при этом он уделил внедрению средств нового поколения — серверов удаленного доступа, способных обслуживать как данные, так и голосовой трафик, маршрутизаторов с поддержкой голосового трафика и современных голосовых шлюзов. Другой известный оператор дальней связи Frontier (Рочестер, шт. Колорадо, США) ввел в эксплуатацию IP-магистрали с технологией SoftSwitch фирмы Lusent, которая устраняет необходимость аппаратной коммутации каналов. При таком подходе создается коммуникационная среда на основе серверов, объединяющих существующие системы коммутации каналов и IP-сети интегрированной передачи голоса и данных. Использование платформы SoftSwitch обеспечивает также операционную поддержку системы и выполнение серверного механизма для важнейших функций сетевого обслуживания. Аналогичным путем идет и компания Level 3 Communications (Луисвилл, шт. Колорадо, США), которая предлагает услуги на базе собственной использующей технологию SoftSwitch IP-сети. Такой подход, очевидно, связан с успехами в решении проблем предоставления интегрированных услуг по IP передаче голоса и данных таких ведущих производителей сетевого оборудования, как Cysco Systems и Lusent Technologies.

Так, например, Cysco Systems предлагает полный комплекс аппаратно-программных средств решающих задачу обработки и пакетной передачи аудио сигналов с телефонных аппаратов через учрежденческую АТС, выполненную на базе LAN, и далее по всей корпоративной сети. Однако такое решение предполагает полную замену имеющегося телефонного оборудования, в том числе, телефонных аппаратов, на новое оборудование.

Положительной стороной перехода на IP является снижение как капитальных затрат и затрат на поддержание инфраструктуры сети, так и значительное сокращение цикла внедрения новых услуг. Это позволяет существенно снизить тарифы на передачу голосовой информации и трафика. Кроме этого, отказавшись от коммутаторов каналов в пользу средств IP-коммутации, высвобождается большая часть пространства, занимаемого оборудованием при одновременном снижении потребления электроэнергии. Однако создание IP-сетей с передачей голоса и данных сталкивается с рядом серьезных проблем, одной из которых является обеспечение надежности пакетной сети равной надежности обычной телефонной сети, составляющей, как правило, 99.999%. Приведенный показатель означает, что допустимое время простоя сети не превышает 3 — 5 минут в год, в то время как надежность современных LAN составляет около 99.8%, что соответствует простоям, равным 17-20 ч в течение года. Расчеты показывают, что показатели качества соответствующие обычной телефонной сети можно ожидать от общенациональной IP-сети с пропускной способностью 2.5 Гбит/ с, как, например, у фирмы Qwest. К тому же свой вклад в повышение качества связи должны внести улучшения базовых IP-технологий, заключающиеся в выделении из общего трафика пакетов с особыми требованиями к допустимой задержке, присваивая им повышенные уровни приоритета, т.е. реализуя технологию QoS. Это обеспечивает своевременную доставку и сборку пакетов, повышая тем самым качество передачи по IP-каналам голосовой и видеоинформации, включая обработку универсальных сообщений, передачу голосовых приложений, электронной коммерции и др.

Не менее грандиозны перспективы и технологии высокоскоростного беспроводного доступа в Интернет. Так, ожидается, что беспроводные каналы по числу пользователей к 2003 году сравняются с традиционными проводными коммуникациями [70]. Выпуск новых аппаратных средств крупнейшими производителями телекоммуникационного оборудования ускоряет переход на IP поставщиков услуг. Так, для Cisco Systems ключевыми являются два направления развития — это адаптация технологии сетевой политики этой фирмы к ее же телефонному оборудованию и развитие менеджера качества услуг QoS, который смог бы определять приоритетность голосового трафика, передаваемого параллельно с данными.

В то же время известно, что при ухудшении качественных показателей любого из каналов и трактов, все усилия, направленные на повышение эффективности сети, могут оказаться, по меньшей мере, нецелесообразными, если не сказать бесполезными. Поэтому, в конечном счете, на первый план выдвигается задача обнаружения и прогнозирования нарушений, контроля качества предоставляемых услуг и, как следствие, контроля сети. Очевидно, что один из способов такого контроля «лежит на поверхности» и заключается в последовательном проведении измерений и тестирования во всех ответственных точках сети. Однако в этом случае имеет место существенная проблема, связанная с разновременностью процедур контроля, что затрудняет сопоставление полученных результатов и может привести к их неверному толкованию, а, в конечном счете, принятию ошибочного решения на уровне всей сети.

Поэтому возникает необходимость в использовании совокупности средств измерений и тестирования, установленных в указанных точках сети, что приводит к необходимости их дополнительного приобретения или введения систем распределенного контроля. Последние, имея много общего в плане идеологии построения, отличаются техническими возможностями, определяемыми спецификой задач контроля и особенностями используемых для этих целей средств измерений и тестирования. Основу таких систем составляют те же средства, но объединенные в единую информационно-измерительную систему или систему мониторинга, что, естественно, приводит к удорожанию контроля сети. Однако какова степень этого удорожания и оправдывает ли себя такой подход?

На рисунке в качестве иллюстрации представлены нормированные зависимости стоимости контроля сети от количества точек контроля, выполняемого с помощью отдельных приборов (1) и с использованием системного решения (2) при том же количестве средств контроля. Как следует из приведенного графика, стоимость системного подхода при малом числе точек может значительно превышать стоимость контроля отдельными приборами и асимптотически приближается к последней кривой с возрастанием числа контролируемых точек. Скорость такого приближения в основном определяется стоимостью используемых вычислительных средств — компьютеров, программного обеспечения и средств связи системы. Здесь, естественно, отражена лишь общая картина роста стоимости, так как более детальный анализ требует учета отличий стоимости средств контроля, выполненных в виде отдельных дистанционно управляемых измерительных устройств и устройств, представляющих собой встраиваемые в компьютер специализированные платы. Это связано с тем, что совокупность таких плат по стоимости значительно ниже стоимости аналогичной совокупности отдельных приборов. Поэтому при большом числе точек и параметров контроля может возникнуть ситуация, когда затраты на ввод системы 4 окажутся даже ниже затрат на приобретение дополнительных средств измерений и тестирования (3).

Учитывая кроме этого возможность минимизации количества средств контроля, путем соответствующей обработки статистических данных, системный подход (4) может оказаться значительно эффективнее классического решения. Следует отметить также перспективность сбора информации о работе сети передачи данных в точках, контроль в которых позволяет оптимизировать последующий анализ сетевой информации. Отличительной особенностью такого решения, известного как управление производительностью, является то, что, собранная информация предназначена не для оперативного контроля и диагностики, а для сохранения в базе данных и последующей обработки с целью выявления характерных особенностей сетевых параметров, определения тенденций их изменения (прогнозирования) и установления превышения заданных порогов.      Результатом такого анализа являются отчеты с обобщенными показателями для качественной оценки функционирования сети и детальными статическими данными, необходимыми для диагностики неисправностей и планирования дальнейшего развития сети.

По сравнению с традиционными платформами сетевого управления, отслеживающими каждое устройство и каждый интерфейс в сети, при управлении сетевой производительностью необходимая информация поступает в основном из баз данных MIB2, RMON, RM0N2 и фирменных MIB. Но в этом случае не просто идет сбор данных из разных источников, а создаются качественно новые и крайне полезные информационные продукты — отчеты с обобщенными показателями качества функционирования сети. И хотя они не предназначены, как отмечено выше, для оповещения о нарушениях в сети и установления причин тех или иных проблем, в настоящее время наблюдается тенденция нахождения таких решений, которые позволили бы генерировать предупреждающие сообщения об аварийных ситуациях и тем самым выполнять функции контроля. При развитии такого подхода к контролю можно ожидать, что его эффективность в перспективе будет определяться зависимостью, близкой к кривой (5).

В настоящее время, данное положение подтверждается введением концепции QoS, как основы обеспечения пользователя необходимым качеством услуг. В связи с этим, а также из-за того, что большинство новых и обновляемых телекоммуникационных систем и сетевых устройств в соответствии с рекомендациями ITU-T уже поддерживают QoS-приложения, . необходимость системного подхода к организации контроля становится очевидным. Такое решение обеспечивает функционирование данных систем и сетевых устройств на основе заложенных правил и средств учета требований к QoS. В частности, из-за зависимости скорости организации доступа к телекоммуникационной услуге от функциональных характеристик системных элементов, а также зависимости надежности и связности последних от характеристик обработки транзакций, может возникнуть необходимость исследования адаптации QoS приложения, в частности, к распределенной объектной архитектуре CORBA (Common Object Request Broker Architecture). Конечно, решение такого вопроса невозможно без соблюдения требований пользователей, отображаемых на возможности специальной обработки при выполнении действий в конечных системах, сетях передачи данных и других системах, через которые может проходить трафик или осуществляться взаимодействие. Но в этот процесс, как правило, вовлечены различные операционные системы (ОС), приложения, протоколы, маршрутизация и многое другое. Поэтому основным требованием в данном случае становится наличие «природного» QoS объекта.

Традиционно QoS учитывалось на стадии разработки программного и аппаратного обеспечения системы и изначально закладывалось как статическое «управление» QoS на техническом уровне с предсказанием возможного поведения элементов системы. Данные мероприятия включали выбор ОС, ПО, объема памяти, вычислительной мощности, емкости линий передачи и т.д. и не учитывались в процессе эксплуатации. В настоящее время с  ростом требований мультимедиа-приложений необходимо динамическое   «управление» QoS, при котором в системе должна быть предусмотрена возможность реагирования на предложения QoS, проведения переговоров по согласованию QoS и использования средств мониторинга, резервирования ресурсов, управления доступом, фильтрации, адаптации приложений и т.д.

Поскольку управление отдельными конечными объектами не решает всех проблем, которые возникают из-за влияния распределенности на QoS, особое значение приобретает качество сквозного взаимодействия в среде распределенных систем с множественным доступом к разделяемым данным. Отсюда следует необходимость передачи информации о QoS (включая требования) между объектами, поддерживающими сквозное взаимодействие, и реализации в этих объектах определенных механизмов обеспечения тех или иных требований. Примером может служить использование брокера объектных запросов (ORB) реального времени, согласование выделения необходимых коммуникационных мощностей, обнаружение соответствующих по производительности серверов, адаптация изменений доступного QoS и т.д. Система, поддерживающая такое динамическое управление QoS, называется «системой с поддержкой QoS» (QoS-enabled).

Очевидно, что во многих случаях, в том числе и с экономической точки зрения, применение статического подхода к определению QoS может быть более эффективным. Однако для решения будущих задач на основе стандартизированного подхода, требующего знания, в частности, того, какая необходима информация для обеспечения QoS, как ее обрабатывать, как представлять те или иные аспекты QoS объекта, каковы возможности QoS включены в ORB и т.д., необходимо создание общих средств обеспечения динамического QoS

В группе OMG, занимающейся разработкой архитектурных решений управления на основе объектно-ориентированного подхода, QoS рассматривается как расширение архитектуры CORBA, причем эти аспекты не изменяют, а только дополняют эту архитектуру, причем эти дополнения проводится таким образом, чтобы осуществить управление QoS по как можно большему числу характеристик. Поскольку подобная работа в области QoS проводится ISO/IEC и ITU-T, для открытой распределенной обработки ODP необходимо обеспечить соблюдение с ними совместимости QoS в архитектуре OMG (ОМА). Так как предложенные подходы к определению QoS в ODP перекликаются с подходами QoS в ОМА, они должны рассматриваться как дополнения друг к другу. Помимо указанных организаций, вопросы QoS поднимаются также агентством DARPA, ICTSB, RETINA (Realizing Environment for TINA), IETF, x/Open, SIGQoS, IWQoS. К настоящему времени стандартизация в области QoS в рамках JTC1, проект 1.21.57 (quality of service), достигла определения стандартов ITU-T X.64l|lSO/lEC 13236 и ITU-T X.642|ISO/IEC 13243 и проведения связанных с QoS проектов. К этим проектам относятся: ECTS (Enhanced Communications Transport Service), ECTP (Enhanced Communications Transport Protocol) и ТССА (Time Critical Communication Architecture).

При анализе QoS (Quality of Services,то есть качество обслуживания), его нередко рассматривают в контексте QoP (Quality of Protection,то есть качество безопасности) как попытка ограничения QoS. Например, стандарты ISO/IEC включают QoP как характеристику QoS. Это связано с тем, что такие характеристики, как надежность и своевременность (QoS), a также конфиденциальность и целостность (QoP), относящиеся к аспектам функциональности, одновременно относятся и к аспектам доступности (availability). Но доступность, применительно к QoS обычно рассматривается в контексте сбоев (failure), что противопоставляется рассматриваемому в рамках QoP злонамеренному вмешательству. Поэтому данные понятия разделяются и рассматриваются отдельно.

Зачастую аналогичность используемых инженерных и технических приемов для проектирования, реализации и верификации QoS и QoP механизмов вместе с необходимостью реализации в системе и QoS, и QoP приводят к такой реализации, в которой услуги QoS и QoP тесно переплетаются. Такое сплетение QoS и QoP отражает модель реализации (implementation pattern), которую часто путают с моделью разработки (design pattern). Однако раздельная обработка QoS и QoP на основе «строительных блоков», с помощью которых можно строить системы только с QoS, только с QoP, a также с QoS и QoP, имеет неоспоримые преимущества и используется в подходе OMG.

При таком подходе QoS и QoP разделяются, и хотя требования последних могут быть выражены на одном интерфейсе, обработка функций QoS и QoP производится в таком интерфейсе отдельно. Там же где необходимо рассмотреть взаимодействие QoS и QoP, QoP рассматривается как клиент QoS.

Описание обработки и управления QoS в системе может рассматриваться с различных сторон, в частности, с точки зрения:

•     статического и динамического аспектов действий системы;

•     управления ресурсами и адаптации приложений;

•     отображения требований QoS;

•     требований и соглашений QoS.

Наиболее общий статический подход к определению QoS является первым предельным случаем при разработке и реализации системы и включает управление QoS в процессе функционирования системы на основе выбора закладываемых в систему возможностей и их комбинации (например, правил планирования, приоритетов задач и т.д. или памяти, ширины каналов передачи и т.д.). Противоположным предельным случаем является работа системы в диапазоне допустимого QoS, когда ее элементы динамически согласовывают требуемое QoS для каждого конкретного процесса (взаимодействия, обработки и т.д.). В этом случае используются функции поддержки согласованного уровня QoS, проводятся мониторинг и адаптация к деградации QoS, например, переключение в режим с меньшим разрешением отображения видео информации или с отбрасыванием цветовых или яркостных составляющих.          

Для обеспечения требуемого QoS осуществляется управление ресурсами и адаптация приложений, которое включает в себя обработку «всплесков»  трафика, приоритетного трафика, поломок и сбоев оборудования и т.д., что выполняется с помощью двух основных методов QoS: управления ресурсами и адаптации приложений. Первый метод подразумевает выделение при необходимости дополнительных ресурсов, проведения переговоров и т.д., второй - адаптацию приложения с тем, чтобы услуга предоставлялась без перерыва с более низкими показателями.                       

Поскольку основной задачей QoS является удовлетворение потребноетей пользователей, возникает необходимость уточнения этих требований при построении системы. Обычно пользователи предъявляют требования на скорость выполнения определенных функций, доступность для этих целей системы и ее ресурсов, стабильность и синхронность аудио и видео сигналов, достоверность передаваемой информации и т.д., которые преобразуются, соответственно, в требования емкости и пропускной способности (скорость), надежности передачи данных и обработки транзакций (достоверность) и т.д. При распределении функциональных аспектов и доступа к ресурсам обработки и взаимодействия встают новые требования, к которым относятся требования к приоритетности обработки, согласованию выделения ресурсов, включению QoS в маршрутизацию и т.д. В соответствии с этими требованиями и проводится детализация QoS.

В OMG прикладные и бизнес-требования QoS отражаются на QoS требованиях к отдельным объектам, их услугам, ORB, меж-ORB взаимодействиям и др., что может быть проведено с помощью исследования на основе подходов ODP.

Таким образом, учитывая важность системного контроля в телекоммуникациях и связи, который основан на концепции QoS, определяющей, с одной стороны, его методологические и технические особенности, а с другой стороны, решения в области сетевого и бизнес-управления телекоммуникационной компанией, рассмотрение данных вопросов вынесено во вторую часть книги, по сути, представляющую собой самостоятельное издание.

Список сокращений

BRI (Basic Rate Interface) — интерфейс базового (начального) доступа ISDN (2B+D)

CPE (Customer Premises Equipment) — оборудование, устанавливаемое в помещении пользователя

CS (Coordinated Single-layer (Test Method)) - координированный одноуровневый (метод тестирования)

CSE (Coordinated Single-layer Embedded (Test Method)) - координированный одноуровневый вложенный (метод тестирования) CSU (Channel Service Unit) — устройство обслуживания канала C/U-IUT (Control/User Implementation Under Test) - управляющая/ пользовательская тестируемая реализация

DCE (Data Circuit-terminating Equipment) — аппаратура передачи данных (АПД)

DS (Distributed Single-layer (Test Method)) - распределенный одноуровневый (метод тестирования)

DSE (Distributed Single-layer Embedded (Test Method)) - распределенный вложенный одноуровневый (метод тестирования) DSL (Digital Subscriber Line) - цифровое абонентское окончание DSU (Data Service Unit) — устройство обслуживания данных DTE (Data Terminal Equipment) - оконечное оборудование данных (ООД) ЕТ (Exchange Termination) — центральная телефонная станция или оконечный коммутатор

FDT (Formal Description Technique) — техника формального описания ISDN (Integral Service Digital Network) — цифровая сеть с интеграцией служб

ISPN (Integral Service Packet Network) - цифровая сеть пакетной передачи с интеграцией служб

IUT (Implementation Under Test) - тестируемая реализация LAPB (Link Access Procedures Balanced on the D-channel) - процедура доступа к каналу передачи трафика (В-каналу)

LAPD (Link Access Procedures in the D-channel) — протокол канального уровня для D-канала

LAPF (Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services) - процедура доступа к режиму кадровой передачи LE (Local Exchange) — местная телефонная станция LME (Layer Management Entity) - объект управления уровнем LM-IUT (Layer Management Implementation Under Test) - тестируемая реализация управления уровнем

LM-SAP (Layer Management Service Access Point) - точка доступа услуги управления уровнем

L-PCO (Lower Point of Control and Observation) - нижняя точка управления и наблюдения

LS (Local Single-layer (Test Method)) - локальный одноуровневый (метод тестирования)

L-SAP (Lower Service Access Point) - нижняя точка доступа услуги LSE (Local Single-layer Embedded (Test Method)) - локальный одноуровневый вложенный (метод тестирования) LT (Low Tester) - средство тестирования нижнего уровня MA (Medium Adapter) - адаптер среды MAN (Metropolitan Area Network) — общегородская сеть M-SAP (Management Service Access Point) — точка доступа услуги управления

MS (Metasignaling) — метасигнализация

NT (Network Termination Type) — сетевое оконечное оборудование (сетевое окончание)

OSI (Open System Interconnection) — взаимодействие открытых систем OSTC (Open System Testing Consortium) - консорциум тестирования открытых систем

РСО (Point of Control and Observation) — точка управления и наблюдения РСТ (Protocol Conformance Testing) — аттестационное тестирование протокола

PRI (Primary Rate Interface) - интерфейс первичного доступа ISDN RP (Reference Point) — контрольная точка (стандартная или опорная точка)

PRM (Protocol Reference Model) — эталонная модель протокола RS (Remote Single-layer (Test Method)) - удаленный одноуровневый (метод тестирования)

RSE (Remote Single-layer Embedded (Test Method)) — удаленный одноуровневый вложенный (метод тестирования) SAP (Service Access Point) - точка доступа услуги SP (Service Primitive) - примитив услуги

SPAG (Standard Promotion and Application Group) - группа продвижения и применения стандарта SUT (System Under Test) - тестируемая система SVC (Signaling Virtual Channel) - виртуальный канал сигнализации ТА (Terminal Adapter) - терминальный адаптер

TCP (Test Coordination Procedures) — процедуры координации тестирования

TDM (Time Division Multiplexing) — временное мультиплексирование ТЕ (Terminal Equipment) — терминальное оборудование (аппаратура пользователя)                                                                                                           

TSS&TP (Test Suite Structure and Test Purpose) - структура тестового набора и цели тестирования

UNI (User Network Interface) — интерфейс пользователя сети U-PCO (Upper Point of Control and Observation) — верхняя точка управления и наблюдения

U-SAP (Upper Service Access Point) - верхняя точка доступа услуги  . UT (Upper Tester) — средство тестирования верхнего уровня VCI (Virtual Channel Identifier) — идентификатор виртуального канала VPI (Virtual Path Identifier) - идентификатор виртуального маршрута YL (Loop-back (Test Method)) — метод тестирования со шлейфом YT (Transverse (Test Method)) - поперечный метод тестирования