Анализ BER по гистограмме

Рисунок 16. График зависимости частоты ошибок по битам (BER) от положения пробной точки на единичном интервале (UI).

Чем дальше находится левая сторона кривой от правой стороны при определенном BER, тем больше запас устойчивости к джиттеру у разработанной системы. Соответственно, чем ближе становятся края, тем меньше запас устойчивости (рис.16).

Спектральные способы измерения джиттера представляют собой очень тонкий и точный инструмент, который как нельзя лучше подходит для оценки джиттера разрабатываемых приборов и поиска сложных повреждений в цифровом оборудовании в лабораторных условиях.

Для измерения джиттера необходимы генератор тестовых последовательностей и анализатор джиттера. В качестве измерителя могут выступать осциллограф, спектрометр и анализатор битовых ошибок. Генераторы, используемые при тестировании, должны обеспечивать генерацию псевдослучайных последовательностей с минимальным собственным джиттером (Intrinsic Jitter, IJ).

При анализе джиттера ширина диапазона частот должна в 1,8 раза превышать максимальную скорость передачи битов для последовательного сигнала без возврата к нулю. Поскольку DSO работают в диапазоне до 6 ГГц, они могут измерять джиттер на скоростях до 3,2 Гбит/с.

^ Тестеры битовых ошибок (BERT). В качестве анализаторов джиттера используются также тестеры битовых ошибок (BERT). Конфигурации современных BERT позволяют регулировать положение момента стробирования и уровень принятия решения. Эти возможности необходимы для построения точечных глаз-диаграмм и диаграмм iso-BER. При помощи тестеров BER можно создать U-образную кривую и ее интерполяцию (что ускоряет построение), а также разделять случайный и детерминированный джиттеры.

^ Схема измерения джиттера. Простейшая схема измерения джиттера представляет собой схему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с выходным фазовым компаратором. У фильтра нижних частот (ФНЧ) полоса пропускания очень узкая, и поэтому схема ФАПЧ, основным элементом которой является управляемый напряжением генератор ГУН, не реагирует на кратковременные фазовые дрожания сигнала тактовой частоты (рис. 17)

Рисунок 17 - Схема измерения джиттера

.

^ Счетчик скачков фазы. При измерении джиттера часто фиксируются так называемые скачки фазы (phase hit), появляющиеся при превышении джиттером заданного порога (+ «пик-пик»). Подобные события записываются с помощью счетчика. Измерение скачков фазы дает пользователю более полное представление о работе его линии.

Максимально допустимый джиттер (Maximum Tolerable Jitter, MTJ) представляет собой максимальную величину джиттера, которая не вызывает появления ошибок или аварийных сигналов. На вход измеряемого объекта от генератора джиттера подается цифровой сигнал, модулированный синусоидальным джиттером. Амплитуда джиттера увеличивается ступенчато до появления в приемнике ошибок или срабатывания аварийной сигнализации.

^ Измерение передаточной функции джиттера JTF

Под JTF понимают отношение выходного и входного джиттера цифрового устройства или системы, т. е. модуль JTF фактически представляет собой амплитудно-частотную характеристику джиттера соответствующей системы.

На вход тестируемого устройства подаются сигналы различных частот с джиттером постоянной амплитуды, а величина джиттера измеряется на выходе устройства

^ Лекция 10. Эксплуатация и технология измерения систем первичного потока E1

Цель: изучение особенностей измерений и контроля систем Е1

Контроль каналов Е1 представляется очень важным как при проведении пусконаладочных работ, так и при эксплуатации оборудования ЦСП. В этом случае контроль включает такие методы, как измерение ошибок,, анализ цикловой и сверхцикловой структуры сигнала, а также тестирование канала путем генерирования тестовых последовательностей.

^ Классификация измерений на Е1:

Физический уровень:

• 
  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 –TG.703 на физический интерфейс 2 Мбит/с;

Канальный уровень

• 
  Анализ структуры цикла, а также измерения ошибок цикловой синхронизации и битовых ошибок, которые определяют структуру цикла (ITU –TG.704, G.706), качества передачи и предоставление этих каналов, соответственно

Сетевой уровень

• 
  Анализ битов Е, при использовании процедуры CRC, позволяет выявить глобальные аварии типа потери сигнала на входе

Мультиплексоры и регенераторы являются предметом измерений на потоке Е1 как представляющие наибольшее значение для целей эксплуатации.

^ Схемы измерений систем передачи при мультиплексировании и демультиплексировании

Рисунок 18 - Схема измерения при мультиплексировании

Рисунок 19 - Схема измерения при демультиплексировании

Анализатор (тестер) должен генерировать тестовые сигналы в аналоговой (синусоидальной) и цифровой (ПСП, фиксированные последовательности) формах со скоростью n х 64 кбит/с, 2048 кбит/с.

При анализе процедуры мультиплексирования (рис. 18) проводится диагностика сигналов неисправности: подсчитывается количество сигналов неисправности цикловой структуры (EFAS), ошибок по CRC (ECRC) и сигналов блоковой ошибки на удаленном конце (REBE), измеряются параметры ошибок – количество битовых ошибок (ЕВIT), блоковых ошибок (ЕВLОС) и коэффициента ошибок ВЕR.

При проведении измерений необходимо правильно выбрать способ синхронизации прибора: от внутреннего генератора, принимаемого информационного потока, внешнего синхросигнала, вырабатываемого эталонным генератором.

Если процедура мультиплексирования не вносит ошибок и система передачи не генерирует в составе потока Е1 сообщений о неисправностях, то она работает корректно, в противном случае необходимо проводить дополнительные измерения для поиска причины ее неисправности.

Анализ работы систем передачи можно проводить путем стрессового тестирования. Для этого анализатор имитирует различные варианты внешних неисправностей, и делается анализ устойчивости работы системы передачи в нестандартных ситуациях. Например, при вводе в систему передачи ПСП сигналов с заданными величинами дрожания или дрейфа фазы можно найти предел устойчивой работы синхронизации системы передачи. Информации о “запасе прочности аппаратуры” в паспортных данных на системы передачи нет.

^ Процедура демультиплекcирования. Методы анализа процедур демультиплексирования во многом аналогичны описанным выше. Меняются только направления передачи и приема информации (рис. 19).

Как и в случае измерений процедуры мультиплексирования, к анализатору Е1 выдвигаются дополнительные требования, теперь уже приема ПСП последовательностей по каналам передачи данных и приема и анализа параметров канала ТЧ.

Основным отличием измерений систем передачи при демультиплексировании является устанавливаемый режим синхронизации анализатора Е1: анализатор должен синхронизироваться от внутреннего или внешнего источника синхронизации. Тестируемая система передачи должна синхронизироваться от генерируемого анализатором потока Е1.

Так же, как и в случае тестирования систем передачи в режиме мультиплексирования, если в процессе демультиплексирования не вносятся битовые или кодовые ошибки и нет сигналов о неисправностях на стороне пользователя, система передачи работает нормально. В противном случае необходимо анализировать причину сбоя в оборудовании демультиплексирования.

Анализатор можно использовать для следующих методов стрессового тестирования систем передачи:

– вставки битовой, кодовой или блоковой ошибки – в этом случае можно проанализировать формирование сигнала “Ошибка СRС-4” – Е-битов – в принимаемом от системы передачи сигнале Е1, а также оценить работу световой индикации системы передачи;

– использования в ряде случаев генерации сигнала неисправности RЕВЕ;

– вставки ошибки СRС-4 (ЕСRС) для анализа генерации Е-битов и сигналов о неисправностях;

– имитации большого затухания в передаваемом сигнале (имитация длинной линии) и измерении параметра ошибки (ВЕR) в принимаемом сигнале, позволяющем оценить функции системы передачи как регенератора цифрового потока;

– имитации проскальзываний и рассинхронизации входящего цифрового потока, для этого анализатор должен быть засинхронизирован от системы передачи, затем вносится частотный сдвиг в передаваемый сигнал и анализируется влияние проскальзываний на параметры передачи цифрового потока Е1 (появление ошибок в форме последовательностей, срыв цикловой и сверхцикловой синхронизации и т. д.), а также на параметры аналогового сигнала (появление выбросов сигнала в виде щелчков);

– имитации ошибки цикловой и сверхцикловой структур входящего потока и последующего анализа параметров восстановления цикловой синхронизации системой передачи (время восстановления цикловой синхронизации, количество ошибок в процессе ресинхронизации, количество секунд неготовности канала вследствие сбоя цикловой синхронизации и т. д.);

– генерации различных сигналов о неисправностях, используемых в ИКМ при мультиплексировании и демультиплексировании.

^ Параллельный анализ процедур мультиплексирования /демультиплексирования

Помимо описанных выше методов отдельного анализа процедур мультиплексирования и демультиплексирования существуют методы параллельного анализа параметров обеих процедур.

Рисунок 20 - Схемы тестирования систем передачи с применением шлейфов: а – по каналам ТЧ, ПД; б – по потоку Е1

Схема на рис. 20,а предлагает следующую процедуру анализа системы передачи. Анализатор Е1 подключается к системе передачи по схеме с отключением канала. При этом по одному или нескольким аналоговым каналам системы передачи организуется шлейф. Затем производится полный анализ потока Е1.

Схема на рис. 20,б предусматривает организацию шлейфа по потоку Е1. В этом случае производится анализ сигналов каналов ТЧ и ОЦК.

^ Анализ работы аналого-цифрового оборудования

Наличие аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей в мультиплексорах определяет необходимость измерения их характеристик.

Известно, что качество преобразования аналогового сигнала в ИКМ форму определяется операциями дискретизации по времени, квантованием по уровню и кодированием.

В реальных условиях на выходе канала имеют место суммарные искажения, включающие шум квантования, шум перегрузки и обычные нелинейные искажения, которые определяются как групповым, так и индивидуальным оборудованием.

Мерой этих искажений является отношение мощности сигнала на выходе канала к мощности продуктов искажений. Указанное отношение нормируется рекомендацией МСЭ-Т G.712. Так как наиболее специфичным среди перечисленных видов искажений является шум квантования, это отношение называется отношением сигнал/шум квантования (ОСШК).

Для измерения ОСШК на вход канала подается измерительный сигнал (ИС) определенного уровня. При этом на выходе канала возникает сигнал, содержащий ИС и продукты искажений. С помощью фильтрации выделяются продукты искажений и определяется отношение мощности ИС на выходе канала к мощности продуктов искажений.

В соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.712 в динамическом диапазоне уровней измерительных сигналов ОСШК может быть измерено с использованием двух типов ИС: псевдошумового либо гармонического. В современных приборах наиболее распространено применение псевдошумового ИС, позволяющего получить в широком диапазоне уровней малые колебания значений ОСШК.

Измерение ОСШК с помощью псевдошумового ИС. Применение псевдошумового (в отличие от шумового) ИС позволяет легко получить необходимую стабильность его параметров.

^ Анализ работы регенераторов. На длинных линиях с большим затуханием требуется восстановление и усиление цифровых сигналов. Эту функцию выполняют регенераторы. Анализ работы регенераторов включает в себя измерение коэффициента усиления сигнала, параметров импульсов, параметров битовых, кодовых ошибок, ошибок CRC, нарушения цикловой структуры сигнала, устойчивости работы при фазовых искажениях входных сигналов и т. д.

^ Измерение параметров физического уровня Е1. Измерение скорости передачи цифрового сигнала может производиться путем измерения с помощью частотомера:

тактовой частоты сигнала на отдельном выходе стыка;

на выходе цифрового канала или тракта при подаче на вход измерительного сигнала в виде потока единиц.

Схема измерения приведена на рис. 21. В генераторе должна быть предусмотрена регулировка расстройки частоты в пределах, соответствующих данному стыку. В зависимости от кода испытываемого стыка измеренное значение частоты должно быть равно или кратно номинальному значению тактовой частоты для данного стыка. Проверяют, укладывается ли в допуск измеренное значение частоты сигнала.

Рисунок 21 - Схема для измерения скорости цифрового сигнала

Измерение параметров формы импульсов цифрового сигнала на выходе стыка можно производить с помощью осциллографа

^ Измерение параметров канального уровня. На канальном уровне производятся измерение параметров битовых, кодовых, блоковых ошибок, в том числе ошибок CRC; диагностика цикловой и сверхцикловой структуры потока Е1; измерение параметров аналоговых сигналов, переданных методами ИКМ; тестирование систем передачи на устойчивость к фазовому дрожанию линейного сигнала.

^ Измерение параметров сетевого уровня. На сетевом уровне обеспечивается управление первичной сетью путем обмена между системами передачи сигналами о неисправностях в оборудовании и зафиксированными путем неразрушающего контроля ошибками в принимаемом сигнале. Эта информация накапливается и используется в узлах управления сетью. Целью измерений сетевого уровня Е1 и является проверка правильности генерации и передачи сигналов об ошибках и неисправностях с контролем в ключевых узлах сети.

^ Лекция 11. Измерительные технологии SDH, PDH.