Измерительные технологии, их использование и развитие (стр. 4 из 5)
nr,n BITSerr
ВЕК = , где BITSerr ~ количество битов, пораженных ошибками,
BITS
a BITS - общее количество переданных битов. Эта величина связана с функцией вероятности возникновения ошибки отношением:
представляет собой математическое ожидание функции вероятности. По
значению математического ожидания функция вероятности может быть восстановлена лишь с определенной степенью достоверности.
В описанном примере для того, чтобы на основании результатов можно было бы восстановить функцию вероятности без ошибок, необходимо было бы проводить измерение ВЕЯ в течении бесконечно большого интервала измерений, что практически невозможно. Таким образом, полученное значение всегда оказывается неким приближением теоретического и зависит от условий измерения, которые определяются методологией измерений, ориентированной на минимизацию ошибки оценки теоретической величины.
В нашем примере основными параметрами измерения ВЕЯ выступают: алгоритм проведения измерений, интервал времени измерения и выбор тестовой последовательности для измерения. Значения этих параметров зависят от предполагаемого характера функции р(0 и должны определяться в ходе разработки методики измерений.
Знание методологии измерений не является обязательным для проведения эксплуатационных измерений при обслуживании современных систем связи, которые и составляют предмет настоящей книги. Тем не менее включение этого материала в книгу по технологии измерений необходимо хотя бы потому, что всегда остаются такие вопросы, как: "Когда я измеряю ВЕЯ, что же я действительно измеряю, как я это измеряю и не ошибаюсь ли я при измерении?" Для ответа на эти вопросы необходимо знать основы методологии измерений. Неправильно выбранная методология может привести к ошибке измерений, неправильной трактовке результатов и т.д. Поэтому даже самые общие сведения о методологии могут быть чрезвычайно полезны при организации эксплуатационных измерений.
Автор постарается не перегружать данный раздел математическими выкладками, которые могут быть найдены в специальной литературе по методологии. Цель данного раздела - показать основные методы измерений, которые затем будут встречаться в книге, выделить подходы к разработке методик измерений, нашедших отражение в международных стандартах. Тема методологии охватывает вторую часть книги и главы 4-7. Основной упор в материале делается на описание методологии эксплуатационных измерений цифровых каналов (гл. 6). Специфика цифровых сигналов и возможность их представления в виде диаграммы описана в гл. 5, это рассмотрение полезно, поскольку в дальнейшем приведенные диаграммы будут широко использоваться в материале книги, так что необходимо описание алгоритмов их построения. Широкий интерес к измерениям джиггера у отечественных специалистов привел к необходимости выделить методологию измерений джиггера в отдельную главу - гл. 7. Дополнительно, некоторые специальные вопросы методологии измерений параметров цифровых радиочастотных систем передачи рассматриваются в гл. 10. Представляется нецелесообразным отделять методологию измерений радиочастотных сред передачи от реальных практических методик эксплуатационных измерений.
Следует отметить, что основным предметом настоящего раздела является "внутренняя технология" измерений, а не конкретные методы эксплуатационных измерений. Читатели, ориентированные на изучение технологии эксплуатационных измерений при обслуживании сетей связи, могут без ущерба пропустить этот материал, используя его при необходимости как справочный.
5. Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале
Как уже отмечалось выше, технология измерений параметров бинарного цифрового канала является фундаментом для измерений любых цифровых каналов, в связи с чем практически все параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале, будут встречаться в технологии измерений цифровых каналов первичной и вторичных цифровых сетей.
Прежде чем рассматривать технологию измерений параметров бинарного цифрового канала, необходимо определить эти параметры. Ниже приведены основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале, которые описаны в соответствии с сокращениями, используемыми в меню большинства приборов. В основном это параметры, используемые для анализа характеристик бинарного канала согласно рекомендациям ITU-T G.821, G.826 и M.2100.
AS - availability seconds время готовности канала (с) - вторичный параметр, равный разности между общей длительностью теста и временем неготовности канала.
AS (%) - availability seconds относительное время готовности канала - параметр, характеризующий готовность канала, выраженный в процентах. В отличие от AS, AS (%) является первичным параметром и входит в число основных параметров рекомендации G.821. Его можно интерпретировать как вероятностную меру качества предоставляемого пользователю канала.
ВВЕ - background block error блок с фоновой ошибкой - блок с ошибками, не являющийся частью SES, применяется при анализе ошибок по блокам. Является важным параметром, вошедшим в рекомендацию ITU-T G.826.
BIT или BIT ERR- bit errors число ошибочных битов - параметр, используемый при анализе канала на наличие битовых ошибок, является числителем в выражении для расчета BER. Битовые ошибки подсчитываются только во время пребывания канала в состоянии готовности.
ЕВ - error block число ошибочных блоков - параметр, используемый при анализе канала на наличие блоковых ошибок, является числителем в выражении для расчета BLER. Блоковые ошибки подсчитываются только во время пребывания канала в состоянии готовности.
BBER - background block error rate коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками - отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему количеству блоков в течение времени готовности канала за исключением всех блоков в течении SES. Является важным параметром, вошедшим в рекомендацию ITU-T G.826.
BER или RATE - bit error rate частота битовых ошибок, коэффициент ошибок по битам -основной параметр в системах цифровой передачи, равный отношению числа битовых ошибок к общему числу бит, переданных за время проведения теста по каналу, находящемуся в состоянии готовности. При обнаружении десяти последовательных секундных интервалов, сильно пораженных ошибками (SES), анализатор переключается на подсчет времени неготовности канала. При этом измерение BER прерывается до восстановления работоспособности канала. Таким образом, управляемые проскальзывания, связанные с потерей одного или нескольких циклов информации, практически не влияют на значение BER. Измерения параметра BER универсальны в том смысле, что не требуют наличия цикловой и сверхцикловой структуры в измеряемом потоке, однако требуют передачи специальной тестовой последовательности и могут быть проведены только в случае полного или частичного отключения цифрового канала от полезной нагрузки.
BLER - block error rate частота блоковых ошибок, коэффициент ошибок по блокам - редко применяемый на практике параметр, равный отношению числа ошибочных блоков данных к общему числу переданных блоков. Под блоком понимается заданное количество битов. Ошибочным блоком считается блок, содержащий хотя бы один ошибочный бит. Обычно значение параметра BLER больше (хуже), чем параметра BER. Его целесообразно измерять только в тех сетях передачи данных, где информация передается блоками фиксированного размера, а параметр BLER является важной характеристикой канала с учетом кадровой (цикловой) структуры передачи.
Например, для сетей ATM принята кадровая структура передачи в виде кадров длины 53 бита. Ошибочный кадр уничтожается (дискартируется). В этом случае можно считать кадр ATM как блок длиною в 53 бита, а эквивалентом BLER будет параметр ошибки по кадрам CER (Cell Error Rate). В другом примере в качестве эквивалента блока может выступать сверхцикл ИКМ, а эквивалентом BLER будет ошибка по CRC.
CLKSLIP или SLIP - clock slips число тактовых проскальзываний - параметр, характеризующийся числом синхронных управляемых проскальзываний, появившихся с момента начала теста. Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов в синхронной или плезиохронной последовательности двоичных символов в результате различия между скоростями считывания и записи в буферной памяти. Поскольку проскальзывание ведет к потери части информации, что в свою очередь ведет к потери цикловой синхронизации, на практике используются эластичные управляемые буферы с возможностью управления проскальзываниями. В этом случае проскальзывания называются управляемыми. В наибольшей степени параметр CLKSLIP связан с параметром неготовности канала (UAS). Сопоставление CLKSLIP и UAS позволяет выявить причину неготовности канала, в частности, связана ли она с нарушением синхронизации. Значение параметра CLKSLIP зависит от размера имитируемого прибором буфера, который может быть от 1 бита до нескольких килобайтов.
CRC ERR - CRC errors число ошибок CRC - параметр ошибки, измеренный с использованием циклового избыточного кода (CRC), распространенный параметр определения ошибок реально работающего канала без его отключения и без передачи тестовой последовательности. Необходимым условием измерения параметра CRC является наличие механизма формирования кода в аппаратуре передачи. Встроенные средства самодиагностики современных большей части цифровых систем передачи используют именно этот механизм. Таким образом, при измерении параметра CRC можно не только оценить частоту ошибок, но и проверить работу системы самодиагностики.