Помимо алгоритма подсчета параметров ошибок в цифровом канале на результаты измерений может оказывать существенное влияние время проведения измерений, причем как длительность этого времени, так и выбор времени проведения тестов по отношению к загруженности трафиком сети.
Проблемы, связанные с выбором параметров длительности проведения тестов, связаны с необходимостью объективации результатов измерений.
^ Влияние времени проведения измерения
При проведении измерений полученные результаты могут существенно варьироваться по времени суток, что связано с влиянием трафика в системе передачи. Результаты, измеренные в часы неиспользуемой сети, сильно отличаются от результатов, измеренных в периоды пиковой нагрузки. Для объективности используются методы долговременного анализа в течение суток. Это единственный корректный способ объективности результатов, поэтому он является основой для разработки методологии измерений цифровых каналов. В результате основные рекомендации, связанные с методологией измерения параметров цифрового канала, включают обязательные требования долговременных измерений
В реальной практике долговременные измерения выполняются только для проведения приемо-сдаточных испытаний систем передачи. Для устранения проблем и эксплуатационного тестирования обычно выполняются кратковременные измерения, в этом случае объективация результатов выполняется методом оценки с использованием коэффициента достоверности (см. выше). При этом точное значение параметра BER остается неизвестным, а имеются лишь оценочные значения.
Сформулируем основные положения, используемые современной методологией нормирования цифровых каналов.
В основе нормирования лежит использование гипотетических моделей эталонных соединений в современных сетях.
Для каждой такой модели формулируются основные параметры в соответствии с категориями качества канала, параметрами готовности и типами трафика, передаваемыми в канале.
Параметры реального цифрового канала рассчитываются на основании параметров эталонного соединения методом линейной аппроксимации.
^ Лекция 9. Методология измерения джиттера в ЦСП
Цель: изучение причин возникновения фазовых дрожаний и методов их измерений
Джитером или фазовым дрожанием называется явление фазовой модуляции принимаемого сигнала (аналогового и цифрового).
Джиттер - вариации частоты принимаемого сигнала.
Основные параметры джиттера – частота и амплитуда
^ Различают два типа изменений частоты
быстрые колебания частоты, характеризующиеся - джиттер (фазовое дрожание); медленные колебания частоты - вандер.
Разделение девиации частоты на джиттер и вандер связаны с тем, что эти два параметра возникают вследствие разных причин и по-разному влияют на параметры качества цифровой передачи
Единицы измерения джиттера – единицы времени - микросекунды
Приведенные единичные интервалы - Unit Interval – UI
Единичный интервал – время, необходимое для передачи одного бита информации при заданной скорости передачи
^ Влияние джиттера на параметры качества сигналов ТКС
При передаче оцифрованного аналогового сигнала наличие джиттера приводит к тому, что восстановленный сигнал становится неравномерно дискретизированным, а это может привести к значительным нарушениям в структуре аналогового сигнала, особенно на системы с ЧР и аналоговые каналы сетей IDN.Джиттер вызывается амплитудным и фазовым шумом, как внутреннего, так и внешнего происхождения. Джиттер сигнала имеет разные характеристики в зависимости от его причин и источников. Джиттер разделяют на две основные категории: случайный (random jitter – RJ) и регулярный (deterministic jitter – DJ).
^ Регулярный джиттер
Системный (регулярный) джиттер обусловлен процессами в системном оборудовании при мультиплексировании и регенерации.
Его влияние предсказуемо, носит аддитивный характер и компенсируется регенераторами и мультиплексорами. Зависит от характеристик цифровой системы.Возникает при неправильной работе эквалайзера или нарушениях в настройке цепей восстановления данных.
Источники системного джиттера:
перекрестные помехи от излучаемых или передаваемых сигналов;
влияние дисперсии при распространении сигнала;
рассогласование сопротивлений
Случайный джиттер. Обусловлен шумовыми процессами, происходящими во всех полупроводниках и компонентах
Характеризуется статистическими величинами: средним значением и среднеквадратическим отклонением
^ Источниками случайного джиттера являются:
- тепловой шум (thermal noise) - связан с потоком электронов в проводниках и растет с увеличением полосы пропускания, температуры и теплового сопротивления;
- дробовый шум (shot noise) - шум электронов и дырок в полупроводниках, который увеличивается в зависимости от тока смещения и измеряемой полосы частот;
- шум мерцания (flicker noise) – шум, спектр которого обратно пропорционален частоте, т.н. розовый шум;
- электромагнитные воздействия и интерференция с внешними источниками сигнала (шум, отражения, перекрестные помехи, интерференция с цепями питания и др.)
^ Общий джиттер. Общий джиттер сигнала состоит из детерминированной и случайной компонент. Детерминированная компонента подсчитывается путем сложения максимальных величин задержек и опережений, вносимых всеми источниками детерминированного (регулярного) джиттера. Случайная компонента вычисляется определением функции Гаусса, характеризующей случайный джиттер, и оценкой ее среднего значения и среднеквадратического отклонения.
^ Джиттер стаффинга. В технологии PDH принята методика выравнивания входящих в мультиплексор потоков за счет вставки битов (методика битового стаффинга), которая производится в определенные промежутки времени считывания информации из эластичного буфера.
Для того, чтобы процесс битового стаффинга мог работать, информация, поступающая в приемный эластичный буфер, принимается со скоростью, меньше скорости передачи
^ Основные принципы битового стаффинга:
скорость считывания из приемного эластичного буфера должна быть больше скорости записи в буфер;
вставка битов (вставка битов) должна производиться в заранее установленные интервалы времени для обеспечения эффективного удаления стаффинговых битов.
^ Методы измерения джиттера
Джиттер можно измерить разными способами. Самый простой и интуитивно понятный — оценка по глаз-диаграмме. Глаз-диаграмма цифрового сигнала с малым джиттером имеет близкую к симметричной форму с плавными переходами и характеризуется практически полностью открытым «глазом», позволяющим точно идентифицировать биты данных. Если точка стробирования сигнала совпадает с центром «глаза», где сигнал достигает своего максимума или минимума, то вероятность возникновения битовой ошибки близка к нулю. В то же время присутствие на глаз-диаграмме множества отдельных фронтов и спадов говорит о наличии существенного джиттера, зависящего от данных, а ее размытость и малая открытость являются признаком значительного случайного джиттера
Способ оценки результирующего джиттера (Total Jitter, TJ) — его нормализованная гистограмма, которая представляет собой зависимость коэффициента битовых ошибок BER от положения точки стробирования на единичном временном интервале UI. Точке стробирования, находящейся в середине единичного интервала, где UI=0.5 соответствует практически безошибочная передача (рис. 15). По мере смещения этой точки, что указывает на увеличение джиттера, величина BER возрастает. Кривую зависимости BER от амплитуды джиттера называют U-образной кривой (bathtub curve). В соответствии с общепринятым соглашением джиттер не должен приводить к битовым ошибкам с коэффициентом больше 10-12. На U-образной кривой этой величине BER отвечает диапазон джиттера + 0,2 UI.
Рисунок 15. Нормализованная гистограмма джиттера