Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Телекоммуникационных систем

 

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ

Конспект лекций
для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

 

Алматы 2013

Составитель: Самоделкина С.В., Барсегянц К.В. Современные методы измерения в телекоммуникациях. Конспект лекций для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2013 – 67 с.

 

Данная разработка предназначена для магистрантов специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. В конспекте лекций рассматриваются различные методы и средства измерения в телекоммуникационных системах проводных и беспроводных сетей связи.

Ил. 29 табл. нет, библиогр.13

 

Рецензент: канд. техн. наук, проф. Байкенов А.С.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.

 

          © НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

 

Введение

 

Современное развитие телекоммуникационных технологий характеризуется повышенным требованием к качеству предоставляемых услуг связи, что предполагает грамотную организацию измерений на сети связи. Измерение наряду с анализом, тестированием, мониторингом и контролем являются методами контроля телекоммуникационных систем применительно к качеству обслуживания в электросвязи .

Изучение магистрантами курса «Современные методы  измерений в телекоммуникационных системах» базируется на дисциплинах бакалавриата  «Теория электросвязи», «Вычислительная техника», «Передача дискретных сообщений», «Многоканальные системы передачи», «Линии связи», "Метрология, стандартизация и сертификация". Смежными дисциплинами являются: «Цифровые системы передачи», «Цифровая коммутация», «Волоконно-оптические системы передачи».

В результате изучения дисциплины «Современные методы  измерений в телекоммуникационных системах» магистрант должен:

-   знать основы измерений телекоммуникационных систем, методы и средства измерений аппаратуры телекоммуникационных систем, методы проведения теоретических и экспериментальных исследований в области техники связи, методы оценки параметров устройств и систем связи, передовые методы технического контроля и диагностики в процессе настройки и эксплуатации средств связи;

-   уметь правильно рассчитывать, анализировать и разрабатывать задачи, относящиеся к измерительным технологиям   телекоммуникационных сетей, осуществлять анализ надежности и схем диагностики   телекоммуникационных систем и средств связи;

-   иметь навыки технического контроля и диагностики в процессе  настройки и технической эксплуатации систем и устройств связи.

Основная задача дисциплины «Современные методы измерений в телекоммуникационных системах» - обучить магистрантов основам теории измерений параметров телекоммуникационных систем, а также привить им практические навыки по проведению технического контроля и диагностики и обучить методам технической эксплуатации телекоммуникационных систем и сетей связи.

Предусмотренные программой данного курса  знания являются базой для освоения специальности и формирования дипломированных специалистов направлений телекоммуникации.

 

Лекция 1. Основные принципы измерений. Роль измерительной техники в современных телекоммуникациях

 

Цель: ознакомить магистрантов общими принципами измерений, классификацией измерительных систем, рассмотреть основные методы измерений в ТКС

 

Измерение – получение информации. Сам процесс измерения включает в себя три существенных аспектов.

1    Сбор информации. Измерения производятся для того, чтобы что-то узнать об объекте измерения, т.е. об измеряемой величине.

2    Избирательность. Измерение дает нам сведения только об измеряемой величине, но не о чем-либо другом.

3    Объективность. Исход измерения не должен зависеть от наблюдателя. Любой наблюдатель должен извлекать из измерения одну и ту же информацию и приходить к одним и тем же выводам. Пример объективности цифровое табло.

 

Единицы, системы единиц.

Комиссия по разработке единой Международной системы единиц разработала проект Международной системы единиц, который был утвержден 9-й генеральной конференцией по мерам и весам. Принятая система была названа Международная система единиц СИ (SI – System International). Специалисты исходили из того, чтобы охватить системой все области науки и техники; принять удобные для практики размеры основных единиц, уже получившие распространение; выбрать в качестве основных единиц таких величин, воспроизведение которых возможно с наибольшей точностью.

В системе СИ в качестве основных приняты семь единиц:

Метр – единица длины, килограмм – единица массы, кельвин – единица температуры, кандела – единица сила света, ампер – единица силы тока, секунда – единица времени, моль – количество вещества.

Остальные единицы являются производными.

Классификация измерительных устройств (ИУ)

Все средства измерений делятся на шесть видов : меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, вспомогательные средства измерений, измерительные установки и измерительные системы. Наиболее многочисленной группой средств измерений являются измерительные приборы и преобразователи, которые обобщенно называются измерительными устройствами (ИУ). В силу большого разнообразия их классифицируют по различным признакам :

-     По используемым физическим процессам ИУ разделяют на механические, электромеханические, электронные, оптоэлектронные и т.п.

-     По физической природе измеряемой величины различают вольтметры, амперметры, термометры, манометры, уровнемеры, влагомеры и т.д.

-     По виду измеряемой величины или сигнала измерительной информации, а также по способу обработки сигнала приборы делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых приборах показания являются непрерывной функцией измеряемой величины, т.е. могут также, как и измеряемая величина, принимать бесконечное множество значений. При этом во время показания могут быть как непрерывной, так и дискретной (прерывистой) функцией измеряемой величины, т.е. различают приборы непрерывного и дискретного действия.

-         По структурному принципу различают измерительные устройства прямого действия (преобразования); в котором реализуется метод непосредственной оценки, измерительные устройства, работа которых основана на методе сравнения

-         По структурным признакам ИУ также можно классифицировать по числу каналов и по временной последовательности преобразований входных сигналов. В зависимости от числа входных сигналов, несущих информацию об измеряемой величине, ИУ бывают с одним (например – вольтметр), двумя (фазометр) и более входами, т.е. соответственно одно-, двух- (рис. 3. слева) и многоканальными (см.рисунок 3. справа). В зависимости от временной последовательности преобразований входных сигналов (если их более чем 2) различают ИУ с одновременным (параллельным) и последовательным преобразованием.

-     По точности ИУ делят на образцовые, используемые для поверки других ИУ и утвержденные в качестве образцовых, и рабочие, используемые непосредственно в практических измерениях, не связанных с передачей размера единиц.

-     По частотному диапазону ИУ делят на низкочастотные (НЧ), высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ), по ширине полосы частот – на широкополосные и избирательные (селективные).

-     По месту использования ИУ делят на лабораторные и производственные, которые резко отличаются по условиям эксплуатации, по техническим и метрологическим характеристикам

Основные принципы измерений

Методы измерения

Для точных измерений величин в метрологии разработаны приемы использования принципов и средств измерений, применение которых позволяет исключить из результатов измерений ряд систематических погрешностей и тем самым освобождает экспериментатора от необходимости определять многочисленные поправки для их компенсации, а в некоторых случаях вообще является предпосылкой получения сколько-нибудь достоверных результатов. Многие из этих приемов используют при измерении только определенных величин, однако существуют и некоторые общие приемы, названные методами измерения. Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Обычно метод измерений обусловлен устройством средства измерений. Различают: дифференциальный, нулевой, контактный и бесконтактный методы измерений, а также методы сравнения с мерой и метод непосредственной оценки.

Наиболее просто реализуется метод непосредственной оценки, заключающийся в определении величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например взвешивание на циферблатных весах, определение размера детали с помощью микрометра или измерение давления пружинным манометром.

Измерения с помощью этого метода проводятся очень быстро, просто и не требуют высокой квалификации оператора, поскольку не нужно создавать специальные измерительные установки и выполнять какие-либо сложные вычисления. Однако точность измерений чаще всего оказывается невысокой из-за погрешностей, связанных с необходимостью градуировки шкал приборов и воздействием влияющих величин (непостоянство температуры, нестабильность источников питания и пр.).

При проведении наиболее точных измерений предпочтение отдается различным модификациям метода сравнения с мерой, при котором измеряемую величину находят сравнением с величиной, воспроизводимой мерой. Результат измерения либо вычисляют как сумму значения используемой для сравнения меры и показания измерительного прибора, либо принимают равным значению меры.

Метод сравнения с мерой, заключающийся в том, что измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на измерительный прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между ними, называется методом противопоставления. Примером этого метода является взвешивание груза на равноплечих весах, когда измеряемая масса определяется как сумма массы гирь, ее уравновешивающих. Применение метода противопоставления позволяет значительно уменьшить воздействие на результаты измерений влияющих величин, поскольку они более или менее одинаково искажают сигналы измерительной информации как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой. Отсчетное устройство прибора сравнения реагирует на разность сигналов, вследствие чего эти искажения в некоторой степени компенсируют друг друга.

Разновидностью метода сравнения с мерой является также нулевой метод измерения, который состоит в том, что подбором размера воспроизводимой мерой величины или путем ее принудительного изменения эффект воздействия сравниваемых величин на прибор сравнения доводят до нуля. В этом случае компенсация воздействий влияющих величин оказывается более полной, а значение измеряемой величины принимается равным значению меры.

Нулевой метод измерений (компенсационный метод измерений) - один из вариантов метода сравнения с мерой, в котором на нулевой прибор воздействует сигнал, пропорциональный разности измеряемой и известной величин, причем эту разность доводят до нуля. Пример: измерение электрических величин (электродвижущей силы, электрического сопротивления, емкости и др.) с применением потенциометров и измерительных мостов.

При дифференциальном методе измерения на измерительный прибор (не обязательно прибор сравнения) подается непосредственно разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. Этот метод может быть использован, конечно, только в тех случаях, когда просто и точно реализуется операция вычитания величин (длины, перемещения, электрические напряжения). Дифференциальный метод неприменим при измерении таких величин, как температура или твердость тел.

К разновидностям метода сравнения с мерой относится и метод замещения, широко применяемый в практике точных метрологических исследований. Сущность метода в том, что измеряемая величина замещается в измерительной установке некоторой известной величиной, воспроизводимой мерой. Замещение может быть полным или неполным, в зависимости от чего говорят о методе полного или неполного замещения. При полном замещении показания не изменяются и результат измерения принимается равным значению меры. При неполном замещении для получения значения измеряемой величины к значению меры следует прибавить величину, на которую изменилось показание прибора.

Преимущество метода замещения - в последовательном во времени сравнении измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. Благодаря тому, что обе эти величины включаются одна за другой в одну и ту же часть измерительной цепи прибора, точностные возможности измерений значительно повышаются по сравнению с измерениями, проводящимися с помощью других разновидностей метода сравнения, где несимметрия цепей, в которые включаются сравниваемые величины, приводит к возникновению систематических погрешностей..

Способ компенсации постоянных и периодических погрешностей по знаку. При реализации этого способа процесс измерения строится таким образом, что постоянная систематическая погрешность входит в результат измерения один раз с одним знаком, а другой раз - с другим. Тогда среднее из двух полученных результатов оказывается свободным от постоянной погрешности.

Способ вспомогательных измерений применяется в тех случаях, когда воздействие влияющих величин на результаты измерений вызывает большие погрешности измерений. Тогда идут на заведомое усложнение схемы измерительной установки, включая в нее элементы, воспринимающие значение влияющих величин, автоматически вычисляющие соответствующие поправки и вносящие их в полезные сигналы, которые поступают на отсчетные или регулирующие устройства.

Когерентные выборки

Эта стратегия измерения дает нам возможность обрабатывать измерительный сигнал с шириной спектра F, значительно большей, чем ширина полосы В измерительной системы , при условии что сигнал является периодическим. Беря отсчеты значений  измеряемого сигнала с интервалом, немного превосходящим n периодов сигнала (n – целое число: Тn+δ), можно запомнить форму сигнала и получить верное представление о нем. При когерентных выборках частотный спектр восстановленного сигнала, представляющий собой огибающую пиковых значений, был уже полосы пропускания измерительной системы, применяемой для обработки исходного сигнала, из  которого берутся выборки. Такого рода взятие выборок  осуществляется при стробоскопических  измерениях. Так например в стробоскопических осциллографах с полосой пропускания 20 кГц можно воспроизводить периодические электрические сигналы с частотой до 15 ГГц.

 Случайные выборки

 Если нас интересует только информация о величине , а не форма сигнала, выборки можно брать в произвольнее моменты времени – случайные выборки. Так можно определить среднеквадратическое значение сигнала. С широкополосным спектром. Сигнал не должен быть периодическим. При случайном взятии выборок  полоса пропускания В измерительной системы также может быть меньше ширины спектра F измеряемого сигнала.

Мультиплексирование

Эта стратегия при измерении позволяет одновременно (при частотном мультиплексировании) или последовательно (при временном мультиплексировании) обрабатывать  несколько сигналов. Этим методом можно воспользоваться, когда полоса В измерительной системы много больше ширины частотного спектра F измеряемых сигналов.

Роль измерительной техники в современных телекоммуникациях

С переходом к цифровым технологиям передачи данных с высокой пропускной способностью (SDH и АТМ), к новым системам сигнализации (ОКС 7 и протоколы ведомственных сетей ISDN) и новым концепциям предоставления услуг пользователям (интеллектуальные сети), оборудование и программное обеспечение систем связи стали значительно сложнее. Соответственно повысилась и роль измерительной техники на сетях связи. Измерительные технологии в сетях современных телекоммуникаций должны сыграть конструктивную роль, т. е. помочь в настройке и оптимизации сетей связи, поиске неисправностей, для разрешения конфликтных ситуаций.

Большинство казахстанских операторов цифровой связи сталкиваются с объективной необходимостью проведения измерений на своих сетях: на этапе инсталляции, для проверки соответствия параметров сети заданным техническим условиям и нормам; на этапе эксплуатации, для поиска и устранения неисправностей и мониторинга состояния основных узлов в процессе регламента; на этапе коммерческого использования, для анализа показателей качества работы сети; на этапе модернизации, при вводе нового оборудования и новых услуг, расширении сети и т. д. Все это в сочетании с объективным развитием технологии приводит к комплексным интегрированным измерительным решениям.

 

Лекция 2. Измерительные технологии

 

Цель: ознакомление с технологическим подходом к измерениям на телекоммуникациях, с классификацией и свойствами измерительного оборудования телекоммуникационных систем связи

 

Измерительная техника, применяемая современными операторами, используется не только для проверки на соответствие стандартам (в первую очередь международным), но и для изучения процессов, протекающих в сети. Это позволяет операторам быстро осваивать новые технологии на международном уровне, что является необходимым условием дальнейшей успешной работы.

Еще одна важная особенность современной измерительной техники для телекоммуникаций состоит в том, что с развитием цифровизации сетей связи происходит специализация измерительной техники. Развитие цифровых систем передачи и коммутации привело в тому, что измерительная техника для телекоммуникаций стала высоко специализированной, что означает, что ее в большинстве случаев невозможно использовать в других областях человеческой деятельности. Современные измерительные приборы для телекоммуникаций, такие как анализаторы протоколов сигнализации, анализаторы цифровых систем передачи, измерительные приборы ВОЛС и т.д. составляют рынок специализированной техники, который до последнего времени не рассматривался ни в технической, ни в экономической литературе.

Наконец, важным процессом, связанным с цифровизацией в области систем связи, является изменение принципов и методов проведения измерений. Если раньше технология измерений на сетях связи ориентировалась на измерения параметров сигналов, то теперь в связи с широким внедрением логических устройств появились задачи их сопряжения. В результате методология измерений в современных телекоммуникациях расширилась, появилось новое направление измерительной технологии, ориентированное на анализ логических последовательностей команд и сообщений. В результате, современная методология измерений включает не только технологию измерений параметров сигналов, но и логический анализ алгоритмов работы интеллектуальных устройств и протокол-анализ их взаимодействия.

Процесс совершенствования измерительных технологий подчиняется общей тенденции усложнения высоких технологий в процессе их развития. Основными тенденциями развития являются:

-        миниатюризация,

-        экономичность,

-        широкое внедрение интеллектуальных устройств и, как следствие, усложнение.

Этот процесс наглядно виден на примере развития современных технологий цифровой связи. С переходом к цифровым системам передачи с высокой пропускной способностью (SDH), новым принципам мультиплексирования (АТМ), новым концепциям систем сигнализации (ОКС 7 и протоколы ведомственных сетей ISDN), новым сетевым концепциям предоставления услуг пользователям (интеллектуальные сети) сложность систем связи объективно повышается. Этот процесс связан с увеличением пропускной способности систем передач, снижением стоимости интеллектуальных устройств и внедрением в современные телекоммуникации принципов распределенной обработки информации. В связи с этим возникают задачи контроля и настройки работы интеллектуальных систем, каковыми в настоящее время являются сети связи. Этот процесс идет двумя путями: первый – развитие систем внутренней диагностики интеллектуальных узлов сетей, второй – применение современной измерительной техники.

Учитывая, что развитие средств связи идет очень динамично, разработка систем самодиагностики и их отработка несколько отстают от развития самих средств связи. Таким образом, применение независимых от оборудования систем контроля в ряде случаев является единственно корректным решением. Это приводит к тому, что роль измерительной техники на сети связи повышается с развитием новых технологий. Измерительная техника на сетях современных телекоммуникаций играет важную роль - настройка и оптимизация сетей связи, поиск неисправностей и причин конфликтов, разрешение конфликтных ситуаций.

Измерительная техника для телекоммуникаций стала высоко специализированной, что означает, что ее в большинстве случаев невозможно использовать в других областях человеческой деятельности. Современные измерительные приборы для телекоммуникаций, такие как анализаторы протоколов сигнализации, анализаторы цифровых систем передачи, измерительные приборы ВОЛС и т.д. составляют рынок специализированной техники.

Особенности измерительной технологии.

В целом, развитие измерительной технологии на рынке полностью соответствует описанным выше закономерностям. Например, современный этап развития измерительной технологии характеризуется широкими знаниями в области технологии измерений Е1, PDH, каналов ТЧ, протоколов аналоговой сигнализации. В описанной выше классификации эти технологии находятся на этапе III. На этапе IV находится развитие технологии измерений на аналоговых системах передачи с частотным разделением, эта технология представляется старой и постепенно уходит с рынка. Новые измерительные технологии, такие как технология измерений на сетях ISDN и ОКС 7 находятся на этапе становления (этап II). Новейшие технологии, к которым можно отнести технологию измерений на сетях АТМ, находится в стадии выхода на рынок (этап I), что характеризуется низким уровнем знаний о технологии измерений, малым опытом и отсутствием достаточно широкого рынка измерительных приборов.

Классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций

Как уже отмечалось выше современную измерительную технику для телекоммуникаций отличает узкая специализированность. В результате современные технологии измерений и измерительная техника для телекоммуникаций чрезвычайно разнообразны. Ориентироваться в этом многообразии и искать общие тенденции развития измерительной техники сложно, поэтому необходима классификация измерительной техники и измерительных технологий.

Системное и эксплуатационное измерительное оборудование

Всю измерительную технику современных телекоммуникаций можно условно разделить на два основных класса: системное и эксплуатационное измерительное оборудование.

Требования к обоим классам значительно отличаются, соответственно, отличаются функции приборов, схемы их использования, спецификации тестов и т.д.

К системному оборудованию относится измерительное оборудование, обеспечивающее настройку сети в целом и ее отдельных узлов, а также последующее мониторирование состояния всей сети. Системным оно названо потому, что современное оборудование этого класса имеет широкие возможности интеграции в измерительные комплексы и сети измерительных приборов. Системное оборудование применяется для полнофункциональных тестов в процессе сертификации, лабораторных и опытных испытаний, проверки параметров оборудования и в процессе его производства.

Эксплуатационное измерительное оборудование должно обеспечивать качественную эксплуатацию отдельных узлов сети, сопровождение монтажных работ и оперативный поиск неисправностей.

Для системного оборудования основным требованием является максимальная функциональность прибора: его спецификация тестов должна удовлетворять всем существующим и большинству перспективных стандартов и методологий. В противном случае прибор не обеспечит полной настройки и оценки параметров сети.

Вторым требованием является возможность интеграции в системы приборов и интеграции с вычислительными средствами и сетями передачи данных. Это также существенно в условиях создания TMN, куда должны быть включены и измерительные средства.

Требование модернизируемости важно в силу быстрого развития технологии и принятия новых стандартов. Удобство работы является следующим по важности параметром. Имеется ряд многофункционального системного оборудования в “недружественными” интерфейсами.

 

 

Рисунок 2.1 Иерархия приоритетов современной связи

 

Стоимость для системного оборудования не является первичным критерием выбора, поскольку для приборов этого класса стоимость находится в прямой зависимости от функциональности. Портативность для этого класса оборудования не требуется. В то же время эксплуатационное оборудование в первую очередь должно быть портативным и дешевым, затем надежным и уже после этого многофункциональным.

Следует сразу отметить, что предлагаемая классификация измерительного оборудования является условной, учитывая общую тенденцию к миниатюризации в современной электронной промышленности. В связи с этим системное оборудование становится постепенно портативным, тогда как эксплуатационное оборудование становится все более многофункциональным.

Тем не менее разделение оборудования на системное и эксплуатационное полезно при сравнении оборудования различных производителей.

 

Лекция 3. Обобщенная модель контроля и классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций

 

Цель: изучение средств измерений и анализа параметров диагностирования и контроля телекоммуникационных систем связи.

 

Основные понятия и определения

Диагностирование, контроль в сочетании с измерением, анализом и тестированием служат боле глубокому пониманию физических процессов,  протекающих при передаче информации и нацелены на поддержание используемых для этой цели устройств в состоянии, удовлетворяющим установленным критериям.

Анализ – метод исследования путем рассмотрения отдельных стадий, свойств и составных частей объекта или процесса, в том числе сигнала, с помощью специальных технических средств,  осуществляющих измерения с последующей обработкой по определенному правилу результатов этих измерений.

Средства измерений и анализа параметров физических объектов и величин – устройства, реализующие установление свойств физических величин и их параметров. К первым относятся средства измерений АЧХ и ФЧХ, селективные измерители, измерители тех или иных характеристических параметров;  а ко вторым – широко известные устройства, как анализаторы спектра, анализаторы статистических данных, анализаторы протоколов и т.д. Отнесение протоколов к средствам анализа  объясняется тем, что информационная сущность понятия протокол подразумевает следующее истолкование.

Протокол - набор правил или стандартов, регламентирующих соединения и обмен информацией  с минимальными ошибками, отражается в электросвязи одноименными структурированными сигналами, оперирование с которыми можно рассматривать с позиций выполнения операций над физическими величинами.

Тестирование – установление опытным путем соответствия между состояниями и свойствами объекта или процесса, находящегося под воздействием строго определенных величин, заданной норме и осуществляемое  с помощью специальных средств, хранящих в явном или неявном виде единицы этой величины, определяющие область значений нормы.

Мониторинг – определение параметров  объектов и процессов, которые должны сохраняться в заданных пределах или более точное определение мониторинга – распределенное в пространстве или во времени тестирования, при котором  сравнению с нормой подвергается множество объектов, находящихся под воздействием физической величины (величин) установленного размера или совокупности размеров, в том числе равных нулю, отражая в последнем случае мониторинг с использованием измерений и анализа.

Диагностика и контроль – процесс установления соответствия состояний и свойств объекта или процесса заданной норме путем восприятия физических величин, сопоставления их с предварительно установленными значениями или совокупностями  значений и последующим формированием  вывода. Иными словами диагностике и контролю подвергаются  объекты или параметры процесса  с получением результата, являющегося их качественной характеристикой  в виде вывода о нахождении объекта или процесса в норме или вне нормы, т.е.  исправен или не исправен, соответствует или не соответствует и т.д. Если контроль  выявляет соответствие или несоответствие объекта заданной норме, то при  диагностике должен быть сформулирован вывод о месте и причине  имеющего место несоответствия.

Виды и формы представления физических величин

Физические величины  разделяют на непрерывные и прерывистые (дискретизированные во времени  и пространстве); а также аналоговые и квантованные величины,  разновидностью квантованной величины   являются  кодовые величины.

Дискретизация непрерывного по времени сигнала х(t)  является линейной операцией умножения этого сигнала  на функцию дискретизации во времени.

Квантование по уровню – операция создания сигнала, абсолютные или относительные  размеры параметров которого  имеют ограниченное число заданных значений.

Кодирование – операция перевода по определенным правилам формального  объекта, выраженного кодовыми символами одного алфавита, в формальный объект , выраженный символами другого алфавита (пример: преобразование аналогового сигнала, выраженного в значение в десятиричной системе, дискретизированного по времени, квантованного по уровню и преобразованного в многозначный двоичный код с n символами в каждом отсчете)

 

Логически структурированные сигналы как многомерные матрицы их элементов. N-мерное представление структурированного сигнала

Логически структурированные сигналы современных цифровых систем передачи, как правило имеют довольно сложную структуру и поэтому для их описания наиболее целесообразно математический аппарат N - мерных или пространственных матриц. Сущность данного подхода  заключается в разбиении  цифрового сигнала на элементарные поля информационных битов и их размещении в N-мерных пространственных матрицах. При этом число N измерений матрицы исходного сигнала определяется требуемой степенью приближения её структуры  к структуре самого сигнала.

В общем случае при описании логически структурированного сигнала  с помощью N-мерной  матрицы взаимосвязь её элементов  и информационных битов фрагментов реализации  может быть задана  различными способами, что определяется способом структурирования  исходных данных.

Существует два подхода к тому, как организовать  данные в многомерный массив:

-    страничная интерпретация – когда в основу берутся двухмерные массивы, считающиеся размещенными на страницах, затем организованные в трехмерные,     4-хмерные и т.д. массивы.

-    пространственная интерпретация – многомерные данные, когда рассматриваются измерения физических величин в точках трехмерного пространства.

Первый подход  позволяет реализовать более широкие возможности  при моделировании, например, отразить процессы  анализа протоколов взаимодействия открытых систем.

Элементы матрицы можно отождествлять с соответствующими фрагментами реализации сигнала в соответствующем интервале наблюдения. Данное соотношение  можно использовать для решения различных задач, в том числе для моделирование процессов  анализа логически структурированных сигналов при их обработке в процессе взаимодействия открытых систем.

Основные контрольно-измерительные операции.

Процедура контроля основана на сопоставлении величины Х с получением результата  в виде соответствует/не соответствует. Контроль и измерение представляют собой  многооперационные процедуры, которые включают метрологические операции и отличаются наличием знаковой операции при контроле.

Основные измерительные операции и средства их реализации.

Важнейшей операцией процесса измерения является воспроизведение величин заданного размера, которое реализуется посредством меры. Данная процедура может быть представлена как преобразование кода в заданную физическую величину. Регулирование меры может осуществляться  по детерминированному или случайному закону с одновременным воспроизведением одной или многих однородных величин требуемых размеров – одноканальных или многоканальных. Таким образом,  следует различать:

-      одноканальную нерегулируемую меру – воспроизводящую величину неизменного размера с уравнением преобразования                                                                              хN=NmΔxk= const,                           Nm=const,      Δxk=const;

-      одноканальную регулируемую меру, воспроизводящую в данный момент величину одного известного размера, который может изменяться в соответствии с детерминированным или случайным законом при временном разделении входных величин

-      хN=NmΔxk= const,                    Nm= var,     Δxk=const;

-      многоканальную нерегулированную меру, воспроизводящую одновременно несколько одноименных величин с известными неизменными размерами при их пространственном разделении

-      хN=NmΔxk= const,                  хN=NmΔxk= const;

-      многоканальную регулируемую меру, воспроизводящую величину с несколькими известными размерами, которые можно одновременно изменять, осуществляя как пространственное, так и временное разделение выходных величин меры

-      хN=NmΔxk= var,                     Nm= var,     Δxk= var

Другой важнейшей операцией измерения является сравнение, заключающееся в определении отношения порядка или соотношения между размерами однородных величин вида больше – меньше или приблизительно равно. Сравнение осуществляется путем  вычитания величин, в результате чего создается разностная величина, знак которой содержит информацию о соотношении между сравниваемыми величинами.

Измерительное преобразование является важной измерительной операцией, обеспечивающей согласование характеристик сигнала, полученного в результате измерительного преобразования, с характеристиками входного сигнала при максимальном сохранении информации о входном сигнале, позволяя тем самым проводить его дальнейшую обработку.

Измерительное преобразование включает в себя:

-        изменение физического рода сигнала;

-        линейное и нелинейное согласование по размеру параметра входного сигнала с выходным сигналом – линейное и нелинейное преобразование

-        согласование по импедансу для достижения минимального искажения исследуемого физического процесса

-        согласование по частному и временному диапазонам

Частным случаем измерительного преобразования является масштабирование, которое  представляет собой преобразование входного сигнала Х  в однородный выходной сигнал с размером. Пропорциональным размеру информативного параметра входного сигнала.

 

Лекция 4. Уровни службы эксплуатации в телекоммуникационной компании. Информационная модель системы измерений для телекоммуникационной компании

 

Цель: ознакомить магистрантов с моделью системы эксплуатации телекоммуникационной компании и  системы измерений корпоративного уровня

 

Для телекоммуникационной компании процессы измерений, анализа и диагностики являются достаточно важными элементами при создании эффективной системы эксплуатации, контроля и обеспечения качества.

Рассмотрим модель и особенности системы эксплуатации телекоммуникационной компании, место системы измерений в данной модели, решаемые задачи и подходы к построению централизованной, унифицированной, интегрированной информационной системы измерений, анализа и диагностики корпоративного уровня.

Модель системы эксплуатации телекоммуникационной компании

Все телекоммуникационные компании тратят немалые средства на построение эффективной системы контроля и обеспечения качества. На уровень последнего влияет множество факторов, начиная от качества обслуживания абонентов и предоставляемых им услуг, и заканчивая качеством телекоммуникационного оборудования, телефонной канализации, кабельной сети и телефонного аппарата абонента.

Уровень качества связи напрямую зависит от эффективности функционирования службы эксплуатации компании.

Модель службы эксплуатации телекоммуникационной компании можно рассматривать как организационно-технологическую систему, состоящую из нескольких уровней .

Первый уровень. Организационно-управленческая инфраструктура (УОИ).  Отвечает на вопрос: «Кто и на каком уровне участвует в процессах деятельности компании».

Содержание уровня:

организационно-административная инфраструктура;

-      административно-функциональная подчиненность;

-      распределение функций обязанностей и ответственности;

-      штатное расписание; 

-      персонал.

Второй уровень. Нормативно-справочные и регламентирующие документы (НСРД). Отвечает на вопрос: «На основании чего и по каким правилам осуществляется деятельность и принимаются решения в компании».

Содержание уровня: стандарты, инструкции, правила, приказы, распоряжения, справочники, методики.

Третий уровень. Организационно-технологические процедуры (ОТП). Отвечает на вопрос: «Что и для чего исполнять, какие процессы необходимы  для деятельности компании».

Содержание уровня: формализация процессов деятельности компании с учетом УОИ и НСРД. Например:

-        прием заявок на бюро ремонта;

-        контроль состояния телекоммуникационной сети услуг ADSL;

-        контроль состояния  цифровой первичной сети.

Четвертый уровень. Технологические процессы. Отвечает на вопрос «как и в какой последовательности необходимо исполнять процессы деятельности компании».

Содержание уровня: формализация технологических процессов исполнения ОТП. Например:

-        ТП приема заявок на бюро ремонта;

-        ТП контроля состояния телекоммуникационной сети услуг ADSL;

-        ТП контроля состояния цифровой первичной сети.

Пятый уровень. Корпоративно-информационная система (КИС). Отвечает на вопрос: «Какими инструментами должны исполняться ТП в компании ».

Содержание уровня: множество взаимосвязанных и автоматизированных систем компании различного уровня и назначения. Например:

-        биллинговая система;

-        система технической паспортизации (учет телекоммуникационных сооружений, объектов, сетей);

-        система поддержки процессов эксплуатации (бюро ремонта, линейно-кабельные и станционные службы);

-        система поддержки принятия решений;

-        система измерений анализа и диагностики.

Шестой уровень. Технические (ТС) и измерительные средства (ИС). Отвечает на вопрос: «на чем должна функционировать КИС компании».

Содержание уровня: множество технических и измерительных средств, на которых функционирует КИС. Например:

-        серверное оборудование;

-        клиентское оборудование;

-        сетевое оборудование;

-        измерительные приборы и комплексы, специализированные измерительно-диагностические системы.

Особенностью данной модели является то, что под системой эксплуатации в данном случае подразумевается не только совокупность технических средств либо КИС. В систему включена также организационно-управленческая инфраструктура, нормативно-справочные и регламентирующие документы, организационно-технологические процедуры, технологические процессы.

Эффективность системы эксплуатации зависит от эффективности и полноты каждого из уровней приведенной модели, а также от согласованности между ними. Например:

-        состояние технических и измерительных средств влияет на эффективность функционирования КИС;

-        функциональность КИС определяет, насколько обеспечивается поддержка автоматизации и полноты необходимых технологических процессов эксплуатации в компании;

-        полнота и эффективность технологических процессов определяет, насколько эффективно будут выполняться организационно-технологические процедуры;

-        полнота и эффективность организационно-технологических процедур определяется полнотой и непротиворечивостью нормативно-справочных и регламентирующих документов и эффективной организационно-управленческой инфраструктурой компании.

Из вышеперечисленного можно сделать следующие выводы.

Какими бы современными не были технические средства, как бы хорошо не функционировали корпоративные информационные системы сами по себе – если они не в полном объеме обеспечивают поддержку необходимых технологических процессов и не позволяют эффективно исполнять организационно-технологические процедуры – общий уровень эффективности системы эксплуатации будет низким. Причем, независимо от организационно-управленческой инфраструктуры и полноты нормативно-справочных и регламентирующих документов.

Данная модель является универсальной для анализа эффективности построения в компании любой системы и на любом уровне, начиная от анализа эффективности отдельной информационной системы специального назначения и заканчивая анализом эффективности построения компании в целом.

Модель системы измерений корпоративного уровня

Если применить описанную выше модель к системе измерений корпоративного уровня, то для ее эффективности должны существовать и функционировать следующие компоненты для каждого из уровней модели.

Уровень 1. Организационно-управленческая инфраструктура

Для исполнения всех процессов деятельности компании, связанных с измерениями, должна быть создана организационно-управленческая инфраструктура (централизованная или регионально-распределенная). Имеется в виду, что в существующей инфраструктуре должны быть учреждены либо идентифицированы подразделения, причастные к процессам измерений. Эти подразделения должны иметь административно-функциональную подчиненность, необходимое распределение функций и ответственности, штатное расписание и персонал соответствующей квалификации. Иными словами, этот уровень отвечает на вопрос, кто и где участвует в процедурах и процессах измерений, анализа и диагностики.

Уровень 2. Нормативно-справочные и регламентирующие документы

Этот уровень должен отвечать на вопросы:

-        по каким правилам и на основании чего должны выполняться необходимые процедуры/процессы и приниматься решения, связанные с измерениями?

-        какие параметры, показатели, состояния объектов измерений должны замеряться и чему они должны соответствовать?

-        какие тесты, испытания, измерительные процедуры должны проводиться, в каких случаях и при каких условиях?

-        какие используются алгоритмы анализа и правила диагностики?

Наполнением данного уровня являются различные стандарты (государственные, ведомственные, корпоративные), приказы, инструкции, правила, методики, справочники различного применения и назначения.

Уровень 3.  Организационно-технологические процедуры

Здесь должны быть формализованы организационно-технологические процедуры различного уровня, назначения и применения, которые регламентируют:

-        для каких целей необходимо проводить измерения;

-        что необходимо измерять, при каких условиях;

-        кто должен быть задействован в соответствующих измерительных процедурах/процессах.

Степень полноты и детализации организационно-технологических процедур определяет уровень эффективности корпоративной системы измерений и эксплуатации в целом.

Уровень 4.  Технологические процессы

На данном уровне должны быть разработаны, описаны и формализованы технологические процессы измерений, анализа и диагностики различного применения и назначения.

Технологические процессы определяют как, в какой последовательности и при каких условиях необходимо проводить измерения, контроль, тестирование, испытания различных параметров оборудования либо сетей связи.

В общем случае технологические процессы разрабатываются на основе организационно-технологических процедур. Хотя возможны ситуации, когда на них могут влиять особенности технологического процесса.

Степень полноты и детализации технологических процессов также определяет уровень эффективности корпоративной системы измерений и системы эксплуатации в целом.

Уровень 5. Корпоративные информационные системы (КИС)

КИС определяют уровень автоматизации процессов деятельности компании.

С КИС работают практически все сотрудники современной корпорации. О ней сотрудники компании знают все и ничего. Все – о той части системы, с которой они работаю непосредственно, а как функционирует корпоративная информационная система в целом – в деталях никто не знает.

В контексте описанной модели, КИС являются одним из уровней системы эксплуатации. В общем случае КИС – это множество взаимосвязанных автоматизированных информационных систем компании различного уровня и назначения. Они должны поддерживать технологические процессы компании и тем самым обеспечивать исполнение организационно-технологических процедур в среде управленческой инфраструктуры. И все это – на основе нормативно-справочных и регламентирующих документов.

Не имеет значения, как функционирует КИС сама по себе, важно, насколько она обеспечивает поддержку технологических процессов и исполнение организационно-технологических процедур компании. Только это будет определять эффективность деятельности компании в целом.

Корпоративная система измерений как составная часть КИС компании должна иметь информационные, функциональные, технологические возможности для решения всех задач, связанных с измерениями, анализом и диагностикой телекоммуникационных сооружений, объектов и сетей компании.

Корпоративная система измерений должна обеспечивать:

-        автоматизацию технологических процессов измерений различного назначения (оперативные; периодические пакетные/мониторинговые; измерения, связанные с контролем состояний объектов, специализированные виды измерений);

-        унификацию результатов измерений, которые могут быть получены от различных измерительных приборов (измерительного оборудования);

-        интеграцию и взаимодействие с множеством различных измерительных приборов, измерительного оборудования, измерительных комплексов, специализированных измерительных систем;

-        хранение, анализ, диагностику, аналитическую обработку результатов измерений;

-        взаимодействие с другими информационными системами компании, как для получения необходимой информации от них, так и для предоставления результатов измерений другим системам.

Другими словами, корпоративная система измерений должна быть:

-        универсальным инструментом измерения, анализа и диагностики;

-        единым корпоративным источником данных и функций по измерениям для всех потребителей компании (для персонала и для информационных систем);

-        самостоятельной и самодостаточной информационной системой, но в тоже время иметь возможности быть составной частью других систем.

Уровень 6. Технические и измерительные средства

Данный уровень определяет те технические средства (серверы, ПК, сетевое оборудование, принтеры и т.д.), на которых функционируют информационные системы КИС, а также измерительные приборы, оборудование, комплексы, специализированные измерительные системы, которые непосредственно измеряют, контролируют, тестируют различные объекты либо сети.

Состояние технических средств определяет эффективность функционирования КИС, а состав и функциональные возможности измерительного оборудования различного применения и назначения определяют, насколько полно и эффективно будут выполняться операции по измерению, поддерживаться технологические процессы.

Важными функциональными возможностями измерительного оборудования является наличие интерфейсов и протоколов взаимодействия с внешними системами. Это важно для обеспечения внешнего управления и интеграции конкретного измерительного прибора либо оборудования в систему измерений корпоративного уровня.

Измерения в телекоммуникациях

Немного остановимся на вопросе – какие измерения проводятся в телекоммуникационной компании?

Классификацию измерений можно проводить по множеству параметров. Например:

-        по среде передачи:  оптический кабель, электрический кабель,  радиочастотные системы передачи;

-        по типам сетей:  первичная сеть, вторичная сеть (магистральная, распределительная);

-        по виду сетей:  аналоговая, цифровая;

-        по применению: телефонная сеть общего назначения, WAN,  LAN, ATM;

-        по видам услуг: телефония проводная, телефония беспроводная, xDSL, ISDN,  Wi-Fi,  IPTV,

-        по назначению: приемо-сдаточные, периодические, мониторинговые, регламентные, определение характера и места повреждений, проверка качества ремонтных работ.

Это далеко не полная классификация измерений, проводимых в телекоммуникационной компании, но и этот вариант систематизации говорит о многообразии процессов измерений различного назначения и применения, большого количества объектов измерения, множества параметров, тестов, методов измерений, массы алгоритмов анализа и процедур обработки результатов измерений.

Базовые принципы построения корпоративной системы измерений:

1        возможности корпоративной системы измерений должны обеспечивать решения всех задач служб эксплуатации компании;

2        все объекты телекоммуникационной инфраструктуры компании (которые возможно) необходимо контролировать, тестировать, измерять их параметры;

3        технологические процессы измерений должны быть максимально автоматизированы;

4        все результаты тестирования, контроля и измерений должны сохраняться в корпоративном хранилище данных для дальнейшего анализа, обработки и принятия решений;

5        полученные результаты измерений от множества различных разнотипных измерительных средств должны быть унифицированы;

6        система измерений должна обеспечивать взаимодействие и обмен информацией с другими информационными системами компании, как для получения необходимой информации от них, так и для предоставления данных по измерениям другим системам.

Потребителями результатов измерений могут быть пользователи – персонал соответствующих служб или информационные системы -внешние по отношению к системе измерений.

Методологическая информационная модель системы измерений

Основными сущностями данной модели являются:

Службы (подразделения) компании, которые причастны к каким-либо процессам измерений. Данная сущность определяет список всех служб/подразделений, которые должны решать определенные задачи эксплуатации, и для выполнения последних им необходимо выполнять какие-либо измерительные процедуры либо выполнять обработку результатов измерений, которые исполняли другие службы или подразделения

Примеры служб (подразделений):

-    операторская служба бюро ремонта;

-    диспетчерская служба бюро ремонта;

-    кабельные подразделения;

-    служба мониторинга состояния кабельной сети.

Объекты измерений

Под объектами измерений понимаются объекты телекоммуникационной инфраструктуры, которые необходимо контролировать, тестировать, измерять какие-либо параметры. Степень детализации объектов измерений определяется наличием у конкретного объекта каких-либо параметров, которые каким-либо способом возможно измерить, протестировать или проконтролировать.

Примеры объектов измерений: абонентская пара; кабель; кабельная сеть; станционное оборудование; абонентское оборудование; цифровой канал ADSL; DSLAM; модем.

Задачи эксплуатации

Под задачами эксплуатации понимается список задач, которые должны выполнять службы эксплуатации, и для которых необходимо проводить какие-либо измерительные процедуры либо выполнять обработку и анализ результатов измерений.

Примерами задач эксплуатации могут быть, например:

-        оперативные измерения параметров абонентской пары;

-        мониторинг состояния параметров кабельной сети;

-        поиск неисправностей, определение характера и места повреждений;

-        паспортизация объектов с точки зрения возможности предоставления услуг (например, ADSL).

Методики измерений

Для решения каждой из задач службы эксплуатации должна использоваться формализованная методика измерений, обработки и анализа результатов измерений. Данные методики должны основываться на различного рода нормативных документах, стандартах, руководящих документах компании. Данная сущность определяет список методик, включающий все возможные методики измерений, контроля, тестирования всех объектов измерений.

Примерами методик могут быть:

-        методика оперативных измерений для объекта;

-        методика мониторинга состояния для объекта;

-        методика поиска и устранения неисправностей.

Параметры измерений

Все параметры, которые можно измерить, протестировать либо контролировать для всех объектов телекоммуникационной инфраструктуры компании. Например: постороннее напряжение; сопротивление изоляции;

емкость; сопротивление шлейфа; скорость передачи канала связи; затухание в линии связи; количество ошибок передачи

Тесты

Любая измерительная процедура заключается в выполнении какого-либо измерительного теста. Выполнение одного теста может включать измерение одного либо нескольких параметров. При этом одни и те же параметры могут входить в различные тесты. На уровне теста может проводиться диагностика состояния объекта измерений.

 

Лекция 5 Измерения в различных частях современной системы электросвязи

 

Цель: рассмотреть методы измерений в первичных и вторичных сетях  системы электросвязи, параметры измерительных систем.

 

В современной электросвязи среда распространения сигнала используется для создания типовых трактов первичной сети связи. Цифровая первичная сеть может строиться на основе принципов плезиохронной цифровой иерархии PDH или синхронной цифровой иерархии SDH.

 

Рисунок 5.1 – Структура цифровой системы электросвязи

Группы измерений, характерные для вторичных сетей связи

Группа измерений канального уровня — это измерения интерфейсов с первичной сетью, характеристик каналов вторичных сетей и цикловой (пакетной) структуры передаваемых сообщений. Как правило, эта группа измерений относится к измерениям на первичных сетях.

Группа измерений, связанная с анализом протоколов, обязательна для всех вторичных сетей, так как при использовании различных протоколов необходим анализ корректной работы устройств и выявления возможных противоречий в их работе.

Отдельно от группы измерений протокол-анализа стоят измерения, связанные с измерениями трафика. Эти измерения необходимы для анализа способности сети связи передавать и коммутировать заданные сообщения.

Измерения параметров качества предоставляемых услуг связи являются довольно разнородными для разных вторичных сетей, так как индивидуально предоставляемая услуга напрямую связана с системой связи.

Наиболее актуальным являются организация и проведение измерений в волоконно-оптических системах передачи (ВОСП). При этом различаются две категории задач: промышленный и эксплуатационный анализ ВОС

Использование семиуровневой модели взаимодействия открытых систем

Служба электросвязи – это комплекс средств, обеспечивающий представление пользователям услуг. Вторичные сети обеспечивают транспортировку, коммутацию сигналов в службах электросвязи, первичные снабжают вторичные каналами. Составной частью соответствующей службы является оконечное оборудование, которое располагается у пользователя. Служба передачи данных может предоставлять и услуги телефонной сети. Она входит в состав служб ДЭС, которые обеспечивают передачу разнообразной нетелефонной информации.

Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ВОС) – наиболее общее описание структуры построения стандартов. Она определяет принципы взаимосвязи между отдельными стандартами и представляет собой основу для обеспечения возможности параллельной разработки множества стандартов, которые требуются для взаимосвязи открытых систем.         

Стандарт ВОС должен определять не только эталонную модель, но и конкретный набор услуг, удовлетворяющих эталонной модели, а также набор протоколов, обеспечивающих удовлетворение услуг, для реализации которых они разработаны.

В качестве эталонной модели в 1993 году утверждена семиуровневая модель, в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни. Уровень с меньшим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень потребляет услуги, самый нижний только предоставляет их.

В семиуровневой модели протоколы нижних уровней (1-3 физический, канальный, сетевой) ориентированы на передачу информации, верхних (5-7 прикладной, уровень представлений, сессий) – на обработку информации. 4 (транспортный) уровень ближе по свои функциям к трем нижним уровням (1-3), чем к трем верхним (5-7), поэтому его относят к нижнему уровню.

Задача всех семи уровней – обеспечение надежного взаимодействия прикладных процессов. При этом под прикладными процессами понимают процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информации для пользователя. Каждый уровень выполняет свою задачу. Уровни подстраховывают и проверяют работу друг друга.

На каждом уровне используются определенные протоколы (см. рисунок 5.2), которые стандартизируются Международной Организацией по Стандартизации ITU-TS. Протоколы ITU-TS используются для общественных сетей и частных. Функции уровней 4-7 почти идентичны.

 

Рисунок 5.2 - Структура эталонной модели ВОС

 

Характеристики измерительных систем.

Характеристики измерительных систем могут влиять на правильность результата измерения. Если один или большее число параметров отражающих эти характеристики, не соответствует требуемым (или заданным)значениям, то при измерении будут происходить ошибки.

Измерительная система

Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству.

Измерительная система предназначена для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и/или использования в автоматических системах управления.

В зависимости от назначения измерительные системы подразделяются на: измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие и др.

Метрологическая характеристика средства измерений - характеристика одного из свойств средства измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность. Основными метрологическими характеристиками являются диапазон измерений и различные составляющие погрешности средства измерений

Чувствительность.

Чувствительность средства измерений – свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины . Чувствительность S  линейной измерительной системы - это отношение величины выходного сигнала  y   к величине входного сигнала х    S= y/x

Различают:

- абсолютную чувствительность = отношение изменения выходного сигнала к абсолютному изменению измеряемой величины; и

- относительную чувствительность = отношение изменения выходного сигнала к относительному изменению измеряемой величины.

Чувствительность зависит от частоты

Порог чувствительности.

Порог чувствительности средства измерений - наименьшее изменение измеряемой величины, вызывающее заметное изменение выходного сигнала средства измерений. Порог чувствительности  препятствует обнаружению сколь угодно малых сигналов. При случайных флуктуациях (шумах) малый по величине входной сигнал «тонет» в этом шуме.

 Общепринятой мерой  порога чувствительности является величина входного сигнала, для которого отношение сигнал/шум равно 1. Тогда в случае шума с нормальным распределением мгновенных значений, вероятность обнаружения равна примерно70%.

Порог чувствительности улучшается, когда мы выносим решение на основании нескольких выборок. Порог чувствительности можно увеличить, сужая ширину полосы измерительной системы..

Порог чувствительности – наименьший сигнал, который можно обнаружить с определенной степенью достоверности на фоне собственного шума измерительной системы. Шум уменьшается с уменьшением ширины полосы системы, тем самым увеличивая порог чувствительности.

Чувствительность к форме сигнала.

Сигнал на входе измерительной системы служит носителем информации о значении физической величины, которая должна быть измерена. Отклик системы на входной сигнал в общем случае зависит от формы (вида и структуры) этого  входного сигнала. Периодические сигналы легче измерять, чем непериодические.

 

Разрешающая способность.

Разрешающая способность (разрешение) ИС – это размер шага, на который может быть настроена система, или шага, с которым на индикатор выводится результат действия системы. РС – это наименьший интервал Δх, который все еще вызывает изменение результата измерения у.  Численно РС выражается в виде R = x _max/Δх . Разрешающая способность имеет конечное значение для всех систем, в которых результат измерения не увеличивается непрерывно с ростом измеряемой величины х.

Нелинейность.

В измерительной системе с независящей от частоты чувствительностью соотношение между выходным сигналом у  и входным сигналом х линейно, когда функция у=f(х) представляет собой прямую линию. Такие системы называются статическими системами. Системы с частотно зависимой чувствительностью называют динамическими системами. Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции.

Если на вход нелинейной системы подать два  синусоидальных сигнала разных частот, то на выходе появятся высшие гармоники этих сигналов и комбинационные частоты. Кроме этого выходной сигнал может иметь постоянную составляющую. Степень нелинейности измерительной системы  характеризуется нелинейными или гармоническими искажениями. Искажения такого рода измеряются путем подачи  на вход измерительной  системы одиночного синусоидального колебания. 

Пределы измерений. Динамический диапазон.

Пределы измерений определяются интервалом (х_min х_max), внутри которого с помощью данной системы можно измерить  нужную величину с требуемой точностью. Динамический диапазон измерительной системы равен отношению х_min /х_max. Величина х_max обычно определяется предельным значением допустимой нелинейности, которая проявляется при больших входных сигналах. Величина х_min как правило, определяется ошибками из-за смещения  нуля и шумом, который становится тем более значительным, чем меньше сигнал. х_min – это наименьшее значение х, для которого может быть обеспечена заданная точность.

Отклик системы.

Реакция измерительной системы на приложенное ко входу воздействие  называется откликом системы. Отклик измерительной системы должен давать верное представление о воздействии; цель измерения, состоит не только в том, чтобы определять хар-ки ИС. Когда значение измеряемых физических величин меняются со временем важно точно знать, как ИС будет отслеживать эти изменения: поведение системы в динамике должно обеспечивать верное воспроизведение измеряемой величины. Динамические свойства линейной ИС целиком определяется ее откликом на единичный скачок на входе (ее переходной характеристикой). Зная переходную характеристику можно найти время установления или время считывания  ИС.

Лекция 6. Особенности представления цифровых сигналов (ЦС). Методы представления сигналов в виде диаграмм

 

Цель: изучение методов представления цифровых сигналов в виде диаграмм для анализа простых бинарных цифровых сигналов и сложных сигналов современных цифровых телекоммуникаций

 

Отличие цифровых сигналов от аналоговых заключается в том, что параметры аналоговых сигналов меняются непрерывно, а цифровые – дискретно. Эта особенность цифровых сигналов позволяет использовать для их анализа специфические методы. В методологии ЦС широкое распространение получили специальные диаграммы, что определяется дискретной природой сигналов. При проведении измерений используются  два класса диаграмм: диаграммы физических параметров цифрового сигнала, к которым относятся глазковые диаграммы, диаграммы состояний, а также алгоритмические, к которым относятся древовидные диаграммы и различные виды диаграмм Треллиса.

Диаграммы физических параметров используются для анализа как простых бинарных цифровых сигналов, так и сложных сигналов современных цифровых телекоммуникаций – многоуровневых (сигналы линейного кодирования ISDN и др.), модулированных сигналов (в радиочастотных системах передачи и системах радиосвязи). Алгоритмические диаграммы используются для анализа сигналов дифференциальных модуляций и современных алгоритмов кодирования информаций.

Глазковые диаграммы (ГД)

Для анализа параметров ЦС используются глазковые диаграммы, как при проведении лабораторных измерений (системное оборудование), так и эксплуатационных. ГД являются модификацией осциллограмм, с той разницей, что используют периодическую структуру ЦС. Для построения двухуровневой глазковой диаграммы (см. рисунок 6.1) цифровой битовый поток подается на осциллограф, а синхронизация внешней развертки производится от битового потока с частотой f_b. при построении многоуровневых диаграмм сигнал должен проходить, через многоуровневый конвертер, а синхронизация производится от символьного потока с частотой  f_s . Для калибровки глазковой диаграммы сигнал часто подают в обход фильтра, ограничивающего диапазон сигнала. В этом случае возникает диаграмма в виде прямоугольника (рис.6.2 слева). Фильтр, ограничивающий полосу передаваемого сигнала, вносит существенные изменения в форму импульса, в результате чего возникает диаграмма в виде «стандартного глаза» (см. рисунок 6..2 справа «бинарный глаз»). ГД используют периодическую структуру ЦС. За счет внешней синхронизации развертки получаемые осциллограммы волнового фронта накладываются друг на друга с периодом одного отсчета. В результате проведения измерений с накоплением получается ГД , на которую по оси Y откладывается амплитуда сигналов по уровням (см. рисунок 6.3)

Рисунок 6.1 – Структурная схема измерения глазковой диаграммы.

 

Процесс формирования диаграммы цифрового бинарного сигнала без фильтрации и с фильтрацией на передаваемую полосу (см. рисунок 6.2) позволяет реально продемонстрировать процесс формирования ГД. Реальная осциллограмма сигнала (например двухуровневого ЦС) «разрезается» посимвольно в соответствии с тактовыми импульсами синхрогенератора, а затем ГД «складывается» из полученных кусков. В идеальном случае при отсутствии цепей фильтрации в результате такого сложения получится квадрат «квадратный глаз» (представлен на рисунке 6.2 внизу слева).  Но ГД реального сигнала значительно отличается от     квадрата, поскольку содержит составляющие нарастания и спада фронтов импульса ЦС, прямоугольный импульс имеет форму колокола.  В результате получается диаграмма более похожая на глаз (на рисунке 6.2 внизу справа)

Рисунок 6.2 – Глазковая диаграмма сигналов с фильтрацией и без фильтрации

Исследование ГД позволяет провести детальный анализ ЦС по параметрам непосредственно связанным с формой волнового фронта: параметру межсимвольной интерференции (ISI), джиттеру (дрожанию) передачи данных и джиттеру по синхронизации.

Диаграммы состояний. Диаграммы состояний представляют собой диаграммы в полярных координатах с накоплением, ЦС проходит на диаграмме состояний характерные для него точки. Цифровая форма сигнала определяет точечную структуру диаграммы состояний сигнала. Для каждого типа модуляции диаграмма своя и несет информацию о параметрах тракта в целом, работе модемов, эквалайзеров и т.д.

Алгоритмические диаграммы. При анализе процессов кодирования и анализе дифференциальных методов модуляции, в которых передача цифровой информации осуществляется не сигналом, а сменой одного сигнала другим,  необходимо  иметь представление о динамике  изменения состояний сигнала. Для этих целей используют диаграмму Треллиса, которая  является модификацией диаграммы состояний. На ней показывается кроме состояний ЦС и траектория изменений состояний.

Методология измерений параметров цифровых каналов

Понятие бинарного канала и методы анализа его параметров

Под каналом передачи понимается комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу сигнала электросвязи в полосе частот и скоростью, характерных для данного канала. Если в канале информация передается в цифровом виде, такой канал называется цифровым каналом.

Рассмотрение методологии начнем с описания методов измерения цифровых каналов с передачей информации в простой двоичной форме (без линейного кодирования) - бинарных цифровых каналов (см.рисунок 6.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.3 – Бинарный цифровой канал

 

Методология измерений бинарного канала составляет фундамент изме­рений цифровых каналов связи и имеет особенное значение.

Основное назначение бинарного цифрового канала - это передача цифровой информации в двоичной форме, т.е. в виде битов. Поэтому основные параметры качества такой цифровой передачи связаны с параметром ошибки по битам (Bit Error Rate - BER) и его производными. Измерения по параметру BER вошли в методики измерений всех первичных и вторичных сетей.

Различают два типа измерений бинарного канала - с отключением и без отключения канала. Измерения с отключением канала предусматривают, что канал не используется в процессе изме­рений для' передачи реального цифрового трафика. В этом случае в качестве источника и прием­ника двоичного сигнала используются анализаторы цифрового канала. Измерения без отключения канала предусматривают использование специальных алгоритмов анализа параметров канала при передаче реального трафика.

При измерениях с отключением канала сигнал передается в виде тестовой последовательно­сти, которая на другом конце канала (приемник) принимается и затем проводится анализ ошибок, вносимых каналом. Для проведения измерений анализатор приемника должен обеспечивать пред­сказание структуры последовательности, т.е. требуется так называемая синхронизация тестовой последовательности.

Измерения без отключения канала часто называются мониторингом, поскольку измерения производятся в режиме работающего канала, а анализатор в этом случае подключается параллельно и осуществляет пассивный мониторинг канала. 

 

Лекция 7. Возникновение битовых ошибок и их влияние на параметры цифровой передачи

 

Цель: изучить причины, характер возникновения битовых ошибок, рассмотреть источники шумов при цифровой передаче сигнала

 

Характер битовых ошибок в цифровом канале

В цифровых системах передачи различные воздействия на цифровой канал приводят к снижению основного качественного параметра - параметра ошибки в цифровом канале. Причины возникновения ошибок имеют аналоговую природу, так как связаны с интерференцией, затуханием в линии и различными аддитивными шумами (см. рисунок 7.1).

Основные источники ошибок в цифровом канале:

-        искажения в канале,

-        наличие импульсных помех,

-        аддитивный шум в канале,

затухание в линии.

Как видно из рисунка 7.1, наличие искажений в канале может быть связано как с затуханием, так и с отражением сигнала.

 

Рисунок 7.1 – Основные источники ошибок в цифровом канале

 

Первый  источник шумов:

-        физически разрушенный кабель (например, разбитая пара),

-        слишком малое поперечное сечение,

-        большая распределенная емкость в кабеле.

Второй источник шумов – интерферирующие импульсы или импульсные помехи в канале.

Источниками ошибок  могут явиться силовые кабели, проложенные в непосредственной близости от линии связи, нарушение обвязки кабелей, наличие сигнализации по постоянному току.

Третий источник шумов – наличие аддитивных шумов различной природы.

Источниками ошибки здесь могут быть нарушения балансировки кабеля, параметра скручивания витой пары, интерференция с различными радиочастотными и СВЧ-сигналами, сигналы вызова, нарушения полярности кабеля (перепутанные жилы, короткое замыкание между жилами и т.д.) Высокий уровень шумов может привести к значительному увеличению параметра ошибки.

Четвертый источник шумов – затухание в кабелях и линиях передачи, причем не только высокий уровень затухания, но и его неравномерная характеристика, которая приводит к появлению субгармоник, вносящих дополнительный аддитивный шум.

Внутренние источники ошибок в ЦСП

-        различные нестабильности во внутренних цепях синхронизации цифровых устройств, дрейф в системе внутренней синхронизации устройства;

-        нестабильности, связанные с измерением характеристик компонентов со временем;

-        перекрестные помехи в цепях устройств;

-        нарушения в работе эквалайзеров и в процессах, связанных с неравномерностью АЧХ;

-        повышение порога по шуму, связанное с изменением параметров модулей устройств со временем.

Внешние источники ошибок в ЦСП:

-      перекрестные помехи в каналах передачи;

-      джиттер в системе передачи;

-      электромагнитная интерференция (от машин, флуоресцентных ламп и т.д.);

-      вариации питания устройств;

-      импульсные шумы в канале;

-      механические повреждения, воздействие вибрации, плохие контакты;

-      деградация качественных параметров среды передачи (электрического или оптического кабеля, радиочастотного канала и т.д.);

-      глобальные нарушения, связанные с разрушением канала цифровой передачи.

Влияние всех перечисленных источников ошибок и интерференции значительно повышается при снижении параметра отношения сигнал/шум.

Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале

1 AS - availability seconds время готовности канала (с) - вторичный параметр, равный разности между общей длительностью теста и временем неготовности канала.

2 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.

3 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.

5 ЕВ - error block число ошибочных блоков - параметр, используемый при анализе канала на наличие блоковых ошибок. Подсчитывается только во время пребывания канала в состоянии готовности.

6 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.

7 BIT или BIT ERR- bit errors число ошибочных битов - параметр, используемый при анализе канала на наличие битовых ошибок. Подсчитывается только во время пребывания канала в состоянии готовности.

8 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. 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.

9 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. 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.

10 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

Организация измерений с отключением канала

Для организации измерений с отключением канала используется генератор (см. рисунок 7.2) и анализатор тестовой последовательности, подключенные к разным концам цифрового канала. Между генератором и анализатором тестовой последовательности существует синхронизация по тестовой последовательности, т.е. процедура, в результате которой анализатор имеет возможность предсказания следующего значения каждого принимаемого бита.

В практике используются два типа тестовых последовательностей - фиксированные и псевдослучайные последовательности (ПСП, PRBS - Pseudorandom Binary Sequence).

Фиксированными последовательностями являются последовательности чередующихся повторяемых комбинаций битов.

Рисунок 7.2 –  Генератор псевдослучайной последовательности

 

Принцип работы генератора ПСП

В основе принципа работы генератора ПСП лежит процедура сверточного кодирования с использованием N регистров сдвига с одной обратной связью перед регистром N. Это эквивалентно кодеру сверточного кодирования с полиномом DN+DN-1+1. Соответственно длина кодированной последовательности зависит от количества регистров сдвига и составляет 2N-1. Процедура предусматривает циклическое повторение последовательности через 2N-1 тактовых импульсов ( битов). Большее количество регистров определяет меньшую повторяемость последовательности.

Метод анализа ПСП с обратной связью

Синхронизация последовательности осуществляется следующим образом:  петля обратной связи размыкается, производится загрузка данных в регистры сдвига до полного заполнения, затем петля обратной связи замыкается и производится синхронизация по тестовой последовательности. Две ПСП, находящиеся не в синхронизме, имеют  относительный параметр BER приблизительно равным 0,5. Таким образом, для достижения синхронизации по тестовой последовательности критерий синхронизации выбирается ниже этого значения.

 

Лекция 8. Методы вычисления параметров ошибок в цифровых каналах

 

Цель: изучение методов расчета основных параметров при измерении цифрового бинарного канала, параметров тестирования любых цифровых каналов и систем.

 

Помимо технологии выбора тестовой последовательности и параметров измерений, которые могут значительно влиять на результаты измерений, рассмотрим еще один фактор, существенно влияющий на результаты измерений - алгоритм подсчета результатов.

Основными параметрами при измерении цифрового бинарного канала являются BITS (количество ошибочных битов), BER (параметр ошибки по битам) и ES (количе­ство секунд, пораженных ошибками). Все остальные параметры являются производными этих трех параметров. Выше описывалась методология подсчета количества ошибочных битов. Рассмотрим теперь методы вычисления параметра BER и параметра ES.

Методы расчета параметра BER. Параметр BER считается основным параметром тестирования любых цифровых каналов и систем. Параметр BER является наиболее распространенной статистической характеристикой каче­ственных параметров канала. По отношению к измеряемым величинам этот параметр является вторичным и вычисляется на основании данных о количестве принимаемых ошибок в тестовой последовательности в различные периоды времени. Поэтому необходимо говорить о методах расчета параметра BER по данным о количестве ошибок.

Существует несколько алгоритмов анализа ошибок в принимаемом потоке с ПСП. На рисунке 8.1 представлены три основных алгоритма такого расчета.

Известно, что в процессе измерения существует две точки синхронизации измерений: начало измерения и время, при котором достигается заданный порог ошибки (на рисунке - 100 ошибок).

 

Рисунок 8.1 – Методы подсчета параметра ES

 

Все время измерений разбивается на два интервала: от начала измерений до точки ERR=100 и после этой точки. Соответственно различаются три метода подсчета BER.

Методы расчета параметра ES

Вторым наиболее часто используемым параметром (вторым по важности после BER) при анализе цифровых каналов является параметр количества секунд с ошибками (ES).

Если параметр BER определяет средний интегральный уровень качества цифровой передачи в канале, то параметр ES и, в особенности, обратный к нему параметр EFS определяет долю общего времени, в течении которого канал является свободным от ошибок, т.е. время, в течении которого оператор гарантирует бесперебойную цифровую передачу по каналу. Таким образом, этот параметр является крайне важным для операторов цифровых систем передачи, первичной и вторичных сетей.

По отношению к измеряемому параметру - количеству принятых ошибочных битов, параметр ES так же, как и параметр BER является вторичным. Метод его подсчета тесно связан с определениями, даваемыми этому параметру в европейской (одобренной ITU-T) и американской практике.

Как видно из рисунка 8.1, применение двух описанных методов к реальной. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Преимуществом асинхронного метода измерения является простота его реализации в конкретных приборах. Преимуществом метода синхронного подсчета является его инвариантность относительно выбора времени начала измерения, что приводит к следующим важным следствиям:

-        результаты, измеренные разными приборами одновременно на одном канале точно совпадают;

-        результаты, полученные при измерениях в различных частях цифрового канала, точно совпадают при условии, что канал не вносит дополнительных ошибок;

-        результаты, полученные методом синхронного подсчета, более отражают смысл измерения ES как общего времени негарантированной цифровой передачи, и могут использоваться операторами для гибкого регулирования тарифной политики и т.д.

Методология измерений без отключения канала

Для проведения измерений без отключения цифрового канала используются алгоритмы анализа избыточного циклового кода. Алгоритм такого анализа представлен на рисунке 8.2.

 

Рисунок 8.2– Алгоритм использования избыточного цифрового кода

 

Процедура деления потока данных на блоки и передача их с рассчитанным остатком от деления приводит к необходимости использования в аппаратуре передачи цикловой структуры. Таким образом, измерения параметров ошибки без отключения канала возможны только для систем передачи с цикловой структурой. Остаток от деления передается в составе цикла в виде контрольной суммы. На приемной стороне делаются аналогичные вычисления остатка от деления. Результат расчета сравнивается с переданной контрольной суммой. В случае расхождения результатов делается вывод о наличии битовой ошибки в блоке.

Главным преимуществом методики измерения без отключения канала является возможность измерения на реально работающем канале, несущем рабочий трафик. Именно такие алгоритмы измерений используются во встроенных системах самодиагностики современных цифровых систем передачи и во вторичных сетях передачи данных. В зависимости от типа цикловой структуры используются различные типы цикловых кодов.

Объективность измеренных результатов

Проблема выбора времени проведения измерения

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.

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.

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 в цифровых каналах связи ТКС

 

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 -  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 (см. рисунок 9.1).

 

Рисунок 9.1– Нормализованная гистограмма джиттера

 

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. 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.

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 первичного канала иерархии PDH канала Е1с цикловой и сверхцикловой структурой.

 

Канал Е1 (первичный канал иерархии PDH) является основным каналом, используемым во вторичных сетях телефонии, передачи данных и ISDN. По сравнению с остальными каналами иерархии PDH этот канал имеет несколько особенностей, связанных с его использованием, а именно сверхцикловую структуру и канал сигнализации, используемый во вторичных сетях цифровой телефонии и ISDN. Остальные каналы иерархии PDH имеют только цикловую структуру. Такое отличие канала Е1 обусловлено его функцией в современной первичной сети – канал Е1 обычно является «пограничным» каналом между первичной и вторичной сетями.

Структура систем передачи Е1 включают три уровня эталонной модели OSI: физический, канальный и сетевой. Физический уровень описывает электрический интерфейс потока Е1, а также параметры сигнала Е1. Канальный уровень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов более низкого уровня иерархии (ОЦК 64 кбит/с и каналов ТЧ) в поток Е1, цикловую и сверхцикловую структуру потока Е1, встроенные процедуры контроля ошибок и т.д. Наконец, сетевой уровень описывает процедуры управления каналами Е1 в первичной сети, а также контроль параметров ошибок на сетевом уровне. Этот уровень является относительно неполным и включает всего лишь несколько процедур. Основным же для рассмотрения систем передачи Е1 является структура канального уровня. Рассмотрим более подробно структуру каждого из трех уровней систем Е1.

Измерения потока Е1 могут включать в себя несколько подходов. Измерения качества и основных параметров потока Е1 – это измерения параметра BER и производных параметров по рек. G.821/G.826/М.2100. Эти параметры считаются обязательными и обеспечиваются всеми анализаторами Е1. Спорным Измерение джиттера:

-      измерения Е1 с джиттером;

-      измерения Е1 без джиттера.

Наиболее редкой задачей при измерениях потока Е1 является задача комплексных измерений оборудования ИКМ, включая характеристик АЦП-ЦАП преобразователей, однако с улучшением качества последних необходимость в измерении их характеристик постепенно отпадает. Тем не менее, такая задача может возникнуть.

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 10.1 - Схема измерения при мультиплексировании

Рисунок 10.2 – 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 (см.рисунок 10.1) 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.

Процедура демультиплекcирования

Методы анализа процедур демультиплексирования во многом аналогичны описанным выше. Меняются только направления передачи и приема информации (см. рисунок 10.2).

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.

Параллельный анализ процедур мультиплексирования /демультиплексирования

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

Схема на рисунке 10.3,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 рисунке 10.3,б предусматривает организацию шлейфа по потоку Е1. В этом случае производится анализ сигналов каналов ТЧ и ОЦК.

 

Рисунок 10.3 – Схемы тестирования систем передачи с применением шлейфов: а – по каналам ТЧ, ПД; б – по потоку Е1

 

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 рисунке 10.4. 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  10.4 - 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 является проверка правильности генерации и передачи сигналов об ошибках и неисправностях с контролем в ключевых узлах сети.

 

Лекция 11. Измерительные технологии SDH, PDH. Состав эксплуатационных измерений SDH

 

Цель: изучение технологий измерения SDH, PDH, ознакомление с системами мониторинга состояния и системами удаленной диагностики и управления.

 

Цифровая первичная сеть строится на основе принципов плезиохронной цифровой иерархии, PDH или синхронной цифровой иерархии SDH. Состоит из узлов мультиплексирования, исполняющих  роль преобразователей между каналами различных уровней иерархий стандартной пропускной способностью, регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, цифровых кроссов (коммутация каналов и трактов первичной сети).

Организация измерений SDH

Все системы передачи SDH оснащаются системами мониторинга состояния и системами удаленной диагностики и управления, поэтому необходимость в мониторинге систем SDH в магистральном канале отсутствует.

Поэтому эксплуатационные измерения необходимо  выполнять в точках сопряжения колец SDH разных фирм-производителей или разных операторов, т.е. на коммутаторах DXC . Поэтому эксплуатационное решение необходимо привязывать к реальным точкам мониторинга. В качестве примера на рисунке 11.1 представлена схема сети SDH уровня STM-16 и STM-4.

Технологический подход показывает, что измерения целесообразно производить на коммутаторе между оборудованием двух фирм производителей для поиска причин взаимного несопряжения и ухудшения качества.

Схема сети SDH уровня STM-16 STM-4

Первый уровень измерительных технологий—это тестирование среды распространения сигнала.

Второй уровень измерительных технологий — это измерения цифровых трактов первичных сетей PDH и SDH.

Третий уровень измерительных технологий — измерения на вторичных сетях связи, включающие в себя измерения канального уровня, протокол-анализ работы устройств, измерение трафика и анализ качества предоставления услуг связи.

 

Рисунок 11.1 - Схема сети SDH уровня STM-16 STM-4

 

Важным вопросом при измерениях в системах SDH является вопрос об измерениях джигтера. Джиттер в системе передачи по оптическому сигналу отсутствует, поскольку все линейные устройства в системе SDH проектируются с подавлением джиттера. Джиттер может возникать на выходе из системы SDH, т.е. на уровне потоков PDH, загружаемых в нее. Обычно используется поток Е1, поэтому контроль джиттера осуществляется на уровне Е1. ­ последнее время получила распространение практика использования специальных микросхем для подавления джиттера. Эта практика устраняет наличие джиттера даже на уровне PDH.

Тестирование сетей SDH внешними анализаторами - актуальная задача на этапе их создания, пуска и эксплуатации.

Важные участи измерений:

-        точки сопряжения сетей SDH разных производителей; точки сопряжения сетей SDH разных операторов;

-        точки сопряжения сетей SDH с сетями PDH; участки соединения “островов” SDH через сеть PDH.

Для анализа работы сети SDH характерно несколько видов измерений: измерения мультиплексорного оборудования; измерения каналов цифровых систем передачи; эксплуатационный мониторинг параметров работы сети.

 

Измерение мультиплексорного оборудования

Основным элементом сети SDH является мультиплексор ввода-вывода ADM, выполняющий следующие основные функции:

-        создание виртуальных контейнеров с нагрузкой PDH;

-        восстановление нагрузки PDH из виртуального контейнера, включая удаление заголовка, стаффинговых битов и компенсацию полученного джитгера;

-        мультиплексирование-демультиплексирование потоков STM-M в поток STM-N (N > М), компенсация возможностей рассинхронизации входящих потоков. Эти функции определяют три основные группы тестов мультиплексоров SDH.

Измерение анализатором

В простейших тестах анализатор измеряет полученные на выходе ADM джиттер и BER. Внося в канал SDH ошибку передачи, можно проанализировать работу системы контроля SDH и индикации ADM. Внося джиттер, можно определить уровень компенсации вносимого джиттера мультиплексором. Имитацией процессов рассинхронизации в сети измеряется джиттер и BER на выходе ADM.

Анализ каналов SDH

После тестирования мультиплексоров проводится тестирование сети SDH в целом, а именно: мониторинг и сбор статистики на участках сети и сопоставление ее со статистикой, полученной системой контроля; исследование различных механизмов работы сети, в первую очередь компенсации джиттера.

Мониторинг сети SDH осуществляется в комплексе с мониторингом PDH. Такой мониторинг включает в себя сбор основных параметров цифровых потоков согласно рекомендациям ITU-T G.821, М.2100. При этом анализатор подключается к сети SDH через оптические разветвители и не оказывает влияния на ее работу.

Джиттер в сетях SDH и PDH

Следует учитывать принципиально разную природу появления джиттера в сетях PDH и SDH. В сетях PDH фазовое дрожание сигала (джиттер) возникает из-за некорректной работы аппаратуры передачи или вследствие особенностей среды распространения сигнала. Таким образом, джиттер в сетях PDH имеет физическую природу.

 Особенности  измерения джиттера в сетях SDH и PDH

Импульсная структура джиттера в сетях SDH определяет особенности его измерения. На сетях PDH может использоваться метод измерений джиттера с накоплением данных и анализом среднего значения параметра. Применение этого метода к измерениям джиттера в системах SDH не дает эффекта, поскольку в этом случае всплеск джиттера оказывается нефиксируемым.

Возможности измерения:

-        одновременное проведение двух сеансов измерения коэффициента битовых ошибок (BERT) ;

-        анализ показателей ошибок и аварийных сигналов во времени с представлением в виде гистограмм;

-        возможность выбора типа загрузки и размещения от STM-64c до VC12, включая E4/E3/E2/E1;

-        измерение времени распространения сигналов для всех скоростей передачи, анализ прерываний в обслуживании;

-        измерение уровня и частоты линейного сигнала, в том числе оптического;

-        анализ и настройка байтов заголовков SDH, генерация последовательностей байтов, измерение BERT в каналах DCC;

-        мониторинг движений указателей SDH, генерация испытательных последовательностей указателей;

-        измерение временных характеристик APS (автоматическое переключение на резерв) в системах SDH;

-        анализ импульсов сигналов PDH на соответствие стандартным маскам для скоростей 2 и 34 Мбит/с.

Тестирование с прекращением связи.

-        Генерация аварийных сигналов и ввод ошибок в передаваемый сигнал.

-        Проведение долговременных измерений в процессе ввода сети в эксплуатацию.

-        Измерения показателей ошибок в соответствии с рекомендациями M.21xx.

-        Измерения APS.

Тестирование без прекращения связи.

Возможности тестирования без прекращения связи.

-        Сканирование компонентных потоков.

-        Измерение коэффициента битовых ошибок и анализ показателей ошибок.

-        Мониторинг байтов заголовков.

-        Анализ прерываний в обслуживании.

Основные схемы подключения анализаторов

Существуют три основных схемы подключения анализаторов к цифровому каналу: с отключением канала, высокоомное подключение без отключения канала; режим «через себя».

1) Режим с отключением канала. Анализатор цифрового потока имитирует оконечное линейное оборудование ЛО передачи-приема. Такая схема используется для проведения всей спецификации измерений физического и канального уровней на этапе развертывания сети.

2) Режим высокоомного подключения. Анализатор цифрового потока подключается высокоомно к каналу без нарушения обмена цифровыми потоками. Такая схема обеспечивает полный анализ обмена, применяется для проведения стрессового тестирования на этапе эксплуатации сети.

3) Режим “через себя”. Цифровой поток передается с порта приема анализатора на порт передачи. Для такой схемы включения необходимо две пары портов передачи-приема на анализаторе, что реализовано не во всех приборах этого класса. Такая схема обеспечивает полный анализ обмена и позволяет вносить изменения в исследуемый канал для проведения стрессового тестирования. Схема используется на этапе развертывания, эксплуатации сети и в случае проведения аварийных измерений.

Измерение каналов цифровых систем передачи

Наиболее простым способом измерений является измерение по схеме “точка-точка”. Для измерения необходимы два анализатора потока Е1, включенные по схеме с отключением канала, один в качестве генератора тестовой последовательности, другой—анализатора параметров цифрового канала. Генератор тестовой последовательности посылает в сеть по заданному каналу поток Е1. Этот поток проходит через первичную сеть и поступает на анализатор-приемник. Синхронизация тестовой последовательности обеспечивает проведение измерений физического и канального уровня.

Метод высокоомного подключения анализаторов к измеряемому каналу

Этот метод позволяет не допустить воздействия на работающие цифровые каналы. Анализ потоков Е2, ЕЗ и Е4. Потоки Е2, ЕЗ и Е4, в отличие от El, не имеют сверхцикловой структуры, а мультиплексорное оборудование PDH не выполняет функции аналого-цифрового преобразования.

Стрессовое тестирование

При проведении стрессового тестирования задаются следующие параметры воздействия: внесение битовой и цикловой ошибки; имитация низкого качества канала из-за высокого процента ошибок во входящем сигнал; имитация нарушений в цикловой структуре входящего сигнала; внесение сдвига по частоте входящего сигнала; внесение джиттера; внесение ослабления цифрового сигнала по уровню.

При выполнении измерений анализируют следующие параметры отклика:

-        работу световой индикации мультиплексора;

-        его самодиагностирования;

-        входных сигналов индикации неисправностей;

-        выходной параметр ошибки (BER);

-        последовательности ошибок (SES);

-        джиттер на выходе;

-        амплитуду передаваемого сигнала.

Анализ параметров отклика при стрессовом тестировании

Для анализа работы мультиплексора в условиях высокого входного джиттера вносят джиггер и измеряют выходной параметр BER. Для анализа работы мультиплексора в сети с нарушениями цепей синхронизации вносят сдвиг по частоте и измеряют частоту передаваемого мультиплексором сигнала, BER, джиггер, неравномерность возникновения ошибок (SES) и т. д. В результате анализа мультиплексорного оборудования определяется его соответствие техническим условиям, действующим нормам, а также потенциальный резерв на устойчивость к внешним воздействиям.

 

Лекция 12 Общие принципы измерений абонентских кабельных систем. Основные параметры абонентских кабельных систем

 

Цель: изучение параметров и принципов измерений абонентских кабельных систем, эксплуатационных измерений кабелей «последней мили»

 

Использование металлических кабелей в современных системах связи

Классические кабельные системы на основе металлического  (электрического) кабеля можно разделить на три группы:

-        линейно-кабельные сооружения;

-        металлический кабель для xDSL;

-        структурированные кабельные системы (СКС).

Обслуживание и эксплуатация  этих сооружений  ведется специальными подразделениями операторов.

Классификация  измерений кабельных линий

-        Приемо-сдаточные измерения.

-        Периодические (профилактические, регламентные).

-        Измерения, определяющие характер и место повреждения.

-        Измерения  по проверке качества  ремонтных работ.

Классификация  технологий измерений по методикам измерений

1        Группы параметров, измеряемые переменным током – собственное затухание сети, затухание несогласованности, защищенность сети на дальнем конце, емкостная связь и асимметрия, параметры волнового сопротивления.

2        Группы параметров, измеряемые постоянным током  (параметры сопротивления – сопротивление изоляции, омическая асимметрия сети, электрическая прочность изоляции).

Эксплуатация «классических» линейно-кабельных систем

Основными направлениями  измерений металлического кабеля являются следующие группы:

-        определение места повреждения средствами  удаленной диагностики;

-        трассо-поиск – определение места повреждения кабеля на местности;

-        определение параметров кабеля;

-        прозвонка кабеля при его коммутации.

 

Определение места повреждения средствами удаленной диагностики

Ориентировочное определение места повреждения (рефлектометр, мостовые методы измерения).

Кабельный анализатор TelScout TS2000.

Определение места неисправности на местности

1 Трассо-поисковый прибор (ПОИСК-210Д2) – для обнаружения залегания кабелей связи или силовых кабелей. Включает в себя  генератор одночастоноготного сигнала и приемника сигнала.

2  Металлоискатель – КОРНЕТ 7250.

3  Маркероискатель – Metromark.

4  Течеискатель – БГТИ

Поиск повреждений в магистральных кабелях связи (см. рисунок 12.1)

 

Рисунок 12.1 – Определение места неисправности в кабелях связи

 

Эксплуатационные измерения кабелей «последней мили»

Сети доступа и зоновые сети в  построены преимущественно на металлических кабелях связи. В связи с повышением требований к бесперебойности и качеству предоставления услуг как со стороны операторов связи, так и со стороны абонентов особое значение приобретает использование передовых средств измерения параметров электросвязи (СИЭ). В последнее время на рынке появился ряд новых и усовершенствованных приборов - особенно в сегменте, предназначенном для оценки линии при передаче информации по технологиям xDSL и Ethernet.

Средства измерений для металлических кабелей связи можно условно разделить на три группы по виду измеряемых параметров:

-        приборы для измерения первичных (физических) параметров кабеля и определения расстояния до места повреждения преимущественно мостовыми методами;

-        приборы для определения расстояния до места повреждения методом рефлектометра;

-        приборы для измерения вторичных параметров кабеля и оценки кабеля на возможность передачи цифровой информации при организации сетей абонентского доступа или Ethernet (они могут иметь также оптические интерфейсы).

Универсальные приборы предназначены для оценки: возможности соединения по соответствующей сети или на ее участке; максимально допустимой скорости передачи цифровой информации на линии. Универсальные приборы имеют дополнительные режимы (или дополнительные встроенные модули) для измерения как вторичных, так и первичных параметров кабеля, что позволяет не только отобрать подходящие пары, но и устранить причину непрохождения цифровой информации.

Приборы специально предназначенные для технологий xDSL и Ethernet, можно условно разделить на две подгруппы:

В первую подгруппу входят приборы для оценки линии передачи цифровых сигналов xDSL по соотношению сигнал/шум или при наличии в приборе модема по совокупному действию на него всех мешающих факторов. Оценка качества кабеля производится в диапазонах частот, зависящих от применяемого вида технологии xDSL (АDSL, НDSL, VDSL, SНDSL и др.).

Во второй подгруппе - приборы для оценки состояния линии на уровне услуги: то есть для установления факта соединения с другим концом линии, определения параметров передачи пакетов информации иногда для трассировки маршрута, позволяющей определить сегмент сети, вызывающий задержку.

Основные виды измерений параметров абонентской линии

1) Измерение базовых параметров абонентской линии.

Измерение постоянного/переменного напряжения в линии.

Измерение постоянного/переменного тока в линии.

Измерение сопротивления шлейфа.

Измерение сопротивления изоляции.

Измерение реактивных сопротивлений.

2) Обнаружение дефекта сопротивления изоляции мостовым методом.

3) Рефлектометрия.

Основные параметры:

-        Скорость распространения импульса рефлектометра (VOP).

-        Ширина импульса рефлектометра.

-        Уровень сигнала рефлектометра.

-        Согласование с тестируемой линией.

-        Цифровая фильтрация.

4) Тональное тестирование.

Диапазоны тестирования:

-        Голосовой: от 300 Гц до 3.4 кГц.

-        Широкий: от 200 до 2 МГц .

5) Измерительная техника для «последней мили».

-        Измерители базовых параметров линии.

-        Мосты, рефлектометры.

-        Анализаторы ТЧ.

-        Измерители физических параметров линии + анализаторы ТЧ – универсальные анализаторы xDSL.

-        Эмуляторы модемов xDSL.

Рефлектометр во временной области (TDR)

Типичный TDR предназначен для наблюдения участка кабеля и определения места повреждения кабеля, включая: обрыв провода, короткое замыкание проводов, попадание влаги, повреждение оболочки, плохие спайки проводов, изгибы, разбитость пар и восстановление пар, отводы, емкостные схемы, пупиновские катушки, вставку кабеля и множество других повреждений.

Это универсальный современный прибор (с отображением результатов в цифровой и графической форме) для измерений характеристик аналоговых групповых и линейных трактов, каналов тональной частоты и металлических кабелей в диапазоне частот от 0,1 до 4096 кГц, позволяющий производить выполнение с помощью гармонического, двухчастотного, многочастотного или псевдослучайного измерительного сигнала следующие измерения абонентских кабелей: измерения частотной характеристики остаточного затухания, переходного затухания (защищенности от переходов), затухания асимметрии, импеданса нагрузки, электрического сопротивления, электрической емкости; рефлектометрические измерения (защищенности от отражений, задержки отраженного импульса, расстояния до неоднородностей); анализ спектра сигналов и шумов в кабеле; анализ случайных событий (превышений установленного порога уровня максимального шума).

 

Лекция 13. Технологии измерений в ВОСП

 

Цель: изучение особенностей промышленного и эксплуатационного анализа, измерения потерь  в ВОСП.

 

Измерения проводимые на волоконно-оптических линиях связи

Типовая схема волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) представлена на рисунке 13.1.

В состав ВОСП входят: оптический передатчик или генератор сигнала, интерфейс оптического генератора, оптическое волокно или кабель с характерными местами сопряжения различных кабелей и сварок и неоднородностями, промежуточные станции или ретрансляторы, оптический приемник сигнала, система передачи, принимающая электрический сигнал и аппаратура сопряжения, обеспечивающая преобразование электрического сигнала в оптический.

Рисунок  13.1 -  Типовая схема волоконно-оптической системы передачи

 

Наиболее существенными для измерений в ВОСП являются параметры оптического волокна, точки соединения с аппаратурой передачи/приема и регенерации, места сопряжения различных кабелей и сварочные соединения, а также возможные неоднородности в кабелях, которые обычно служат основной причиной деградации качества связи.

В анализе оптоволоконных кабелей и узлов существенно различаются две категории задач: промышленный и эксплуатационный анализ.

Промышленный анализ

При промышленном анализе измеряются узлы и параметры кабелей перед укладкой. Измерения этого класса проводятся при разработке нового оборудования, в процессе производства оптических кабелей и при подготовке кабелей к укладке для определения соответствия характеристик кабеля заданным нормам (анализ кабелей в бухтах).

Промышленный анализ кабелей включает измерения следующих параметров:

-        погонное затухание в оптическом волокне;

-        полоса пропускания и дисперсии;

-        длина волны отсечки;

-        профиль показателя преломления;

-        числовая апертура;

-        диаметр модового поля;

-        геометрические и механические характеристики оптоволоконного кабеля;

-        энергетический потенциал и чувствительность фотоприемного устройства;

-        уровни оптической мощности устройств.

Эти измерения, требующие высокой точности и автоматизации, выполняются системным измерительным оборудованием.

Эксплуатационный анализ

Включает в себя измерения в процессе прокладки кабеля и на этапе эксплуатации. При прокладке кабелей необходимы пошаговые измерения участков кабелей, характеристик участков сварок и сопряжения кабельных сетей, а также измерения развернутой кабельной сети на этапе приемосдаточных испытаний и паспортизации кабельного хозяйства и ВОСП. При этом измеряют затухание, вносимое сростками кабелей, затухание оптических волокон, а также уровни мощности оптического излучения на выходах передающих и входах приемных оптоэлектронных модулей.

Затухание оптических волокон измеряется в обоих направлениях передачи на участках регенерации, что позволяет учесть различия значений измеряемых величин, обусловленные неоднородностями, и выбрать оптимальный вариант использования волокон кабеля.

Эксплуатационные измерения

Эксплуатационные измерения делятся на профилактические, аварийные и контрольные. Аварийные измерения включают в себя быструю локализацию точек деградации качества кабельной сети. Профилактические и контрольные измерения могут выполняться с помощью специально встроенных в аппаратуру линейного тракта контрольно-измерительных устройств.

Спецификация эксплуатационных измерений кабелей включает:

-        измерение уровней оптической мощности;

-        измерение переходного затухания;

-        определение места и характера повреждения оптоволоконного кабеля;

-        стрессовое тестирование аппаратуры ВОСП.

Измерения потерь в волоконно-оптических линиях связи

Измерения потерь проводятся для оценки качества ВОЛС. В большинстве случаев потери излучения (а не дисперсия) являются основным фактором, ограничивающим длину ретрансляционного участка линии связи.

Полные потери α, вносимые линией связи длиной L, складываются из потерь в строительных длинах оптического кабеля q_BL_ст, потерь в сварных соединениях волокон и волокон α_св и потерь в разъемных соединениях пигтейлов на концах линии α_р (см. рисунок 13.2).

 

Рисунок 13.2-  Схема распределения потерь в ретрансляционном участке линии

 

Измерительная техника для эксплуатационных измерений ВОСП

Для анализа волоконно-оптической среды передачи применяются:

-        оптические измерители мощности;

-        стабилизированные источники сигнала;

-        визуальные дефектоскопы;

-        измерители потерь в оптической линии;

-        перестраиваемые оптические аттенюаторы;

-        оптические рефлектометры;

-        анализаторы возвратных потерь;

-        переговорные устройства;

-        кабельные идентификаторы;

-        микроскопы.

Дополнительно в системном оборудовании тестирования оптических кабелей используются перестраиваемые оптические рефлектометры и оптические переключатели.

Оптические рефлектометры        

Оптические рефлектометры (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR) являются наиболее полнофункциональным прибором для эксплуатационного анализа оптических кабельных сетей.

Рефлектометр представляет собой комбинацию импульсного генератора, разветвителя и измерителя сигнала и обеспечивает измерение отраженной мощности при организации измерений с одного конца. Рефлектометры действуют по принципу радара: в линию посылается импульс малой длительности, который распространяется по оптическому кабелю в соответствии с релеевским рассеянием и френелевским отражением на неоднородностях в оптическом кабеле (дефекты материала, сварки, соединители и т.д.). Управляющий процессор обеспечивает согласованную работу лазерного диода и электронного осциллографа, создавая возможность наблюдения потока обратного рассеяния полностью или по частям. Для ввода импульсов в волокно используются направленный ответвитель и оптический соединитель. Поток обратного рассеяния через оптический соединитель и направленный ответвитель поступает на высокочувствительный фотоприемник, где преобразуется в электрическое напряжение. Это напряжение подается на вход Y электронного осциллографа, вызывая соответствующее мощности потока обратного рассеяния отклонение луча осциллографа. Ось X осциллографа градуируется в единицах расстояния, а ось Y - в децибелах.

 

Лекция 14. Измерения в различных системах передачи

 

Цель: изучение особенностей эксплуатации  радиочастотных систем и АТС, рассмотрение методов анализа, спектрального контроля РЧ систем,

 

Радиочастотные системы передачи. Основные технические решения

К радиочастотным СП относятся все средства связи, использующие в качестве среды передачи  радиоэфир. РЧ СП включают в себя два типа:

а) радиорелейные системы передачи  (РРЛ);

б) спутниковые системы передачи (ССС).

 Измерения для обоих технологий практически одинаковы, но имеются некоторые различия, обусловленные диапазонами измерений и условиями распространения сигнала.

Эксплуатация радиочастотных систем передачи

РЧ измерения входят составной частью в комплекс измерений на первичной сети. В технологию РЧ измерений включаются измерения параметров цифровых трактов СП, так как они связаны  с анализом цифровой первичной сети. Основу РЧ измерений составляют измерения радиоэфира, которые связаны с анализом электромагнитной обстановки во всем спектре, используемом СП. Особенно важно измерения по оценке эффективности использования радиоэфира.

Анализ РЧ систем

Анализ работы  узловых РЧ устройств – ретрансляторов – является существенной частью проведения  РЧ измерений. После анализа ретрансляторов производится анализ РЧ трактов систем передачи в целом. Для ССС сюда будут относиться  измерения каналов  передачиэ.

Группы технических решений для РРЛ

При формировании технических решений для эксплуатации РРЛ, необходимо учитывать специфику развертывания и эксплуатации последних. Радиорелейные системы передачи представляют собой очень широкий класс оборудования, предлагаемый различными компаниями-производителями. Гибкость РРЛ заключается в следующих параметрах:

-        частотный диапазон;

-        уровень иерархии формируемого канала.

Спектральный контроль радиочастотного ресурса

РРЛ настроена на определенный рабочий диапа­зон, который теоретически должен быть свободен от посторонних сигналов. ­ В случае их возникновения для РРЛ это означает появление шумов в рабочем диапазоне, что должно влиять негативно на работу системы. Поэтому наблюдение за спектром в рабочей полосе частот позволяет:

-        ­выявить радиочастотные сигналы, интерферирующие с рабочими сигналами РРЛ;

-        определить влияние РРЛ за пределами рабочего диапазона;

-        по анализу рабочего сигнала РРЛ проверить правильность настройки последней на рабочий диапазон.

Для проведения измерений анализатор спектра может быть подключен к тракту ПЧ, тракту РЧ или через тестовую антенну непосредственно поставлен для измерения мощности поля в заданной точке. Также эффективно оказывается включать ана­лизатор в тестовые гнезда трактов ПЧ или РЧ на оборудовании и проводить измерения непосредственно в реально работающей системе.

 

 

Измерения частоты и мощности сигнала РЧ

Вторым важным типом измерений являются измерения таких параметров РЧ-сигнала как частота его несущей и мощность. Эти измерения дублируют спектральный анализ, однако если спектральный анализ позволяет измерять относительную мощность, прямые измерения мощности позволяют измерять абсолютную величину передаваемой/принимаемой мощности сигнала.

Комплексные измерения тракта РРЛ

При эксплуатации РРЛ существует группа специфических измерений, по результатам которых мож­но точно настраивать параметры системы передачи и рассматривать влияние тех или иных факторов на качество формируемого канала первичной сети.

В качестве таких измерений можно привести:

-        измерения тракта РРЛ в целом и его параметров: АЧХ, Г­З, отношения сигнал/шум, DADE и т.д.;

-        измерения компонентов тракта РРЛ (модемов, антенного тракта, усилительного тракта, конвертерных цепей по линии вверх и вниз и т.д.)

 

Тракт РРЛ

Рисунок 14.1- Принципы измерения параметров

Метод измерения всех перечисленных параметров достаточно прост (см. рисунок 14.1). Для измерений используются два прибора, подключаемые с разных сторон измеряемого тракта. Генератор на переда­ющей стороне обеспечивает генерацию тестового сигнала (им может быть сканирующий, гармоничес­кий или композитный сигнал сложной структуры). На приемной стороне устанавливается тестовый при­емник, в роли которого обычно выступает анализатор спектра со специальным программным обеспече­нием. Тестовый приемник принимает из канала сигнал, обеспечивает его обработку и отображение измеряемых величин в скалярной или векторной форме.

Измерения участков радиочастотного тракта

В случае выявления несоответствия параметров «прозрачности» РЧ-канала заявленным для нормальной эксплуатации РРЛ возникает необходимость «пошагового» измерения параметров РЧ-тракта. Для этой цели оператор рассматривает РЧ-тракт уже не как единый канал, а как составную РЧ-систему передачи, в состав которой входят различные компоненты (гетеродины, фильтры, конвертеры по линии вверх и вниз, модуляторы, демодуляторы, кодеры, антенные системы и т.д.).

«Пошаговые» измерения радиочастотных трактов включают в себя не только анализ параметров аппаратуры тракта, но и параметров прохождения рабочего сигнала по нему. Рассматривая эти параметры, можно выделить соответствующие им группы измерений участков радиочастотного тракта:

1)      контроль возможных нарушений работы модемов приводит к необходимости измерений параметров модуляции;

2)      учет возможной нелинейности в усилительных элементах приводит к необходимости контроля усилителей и измерения характеристик усиления этих элементов;

3)      определение вероятности межсимвольной интерференции требует анализа фильтров ПЧ и РЧ.

Измерения на цифровых АТС

Все измерения, проводимые на цифровых АТС, можно разделить на три основные группы:

-        тестирование аналоговых абонентских линий и окончаний;

-        тестирование цифровых абонентских окончаний;

-        тестирование цифровых потоков МСС и доступа.

Тестирование абонентских линий и окончаний

Этот вид измерений является наиболее общим для всех видов коммутаторов. При тестировании медных абонентских линий требуется измерение как первичных, так и вторичных параметров медной пары. Для стандартной аналоговой телефонии достаточным будет измерений шлейфа, балансировки, емкости пары и затухания ее в полосе частот от 300 Гц до 3,4 кГц.

Тестирование цифровых абонентских окончаний

Этот вид тестирования необходим при обслуживании ЦАТС, применяющих ISDN-коммутацию, а также УПАТС, подключенных по цифровым стыкам ISDN PRI/BRI. Существует широкая номенклатура приборов, с помощью которых проводится подобное тестирование на различных уровнях:

-        базового доступа (ISDN BRI): IBT-5, IBT-100, IBT-300 (Acterna), Aurora (Trend Communications), SunSet ISDN (Sunrise Telecom);

-        первичного доступа (ISDN PRI): IBT-200/300, 8630/8631 (Acterna), Any Test E1 (LinkBit), Aurora (Trend Communications), SunSet ISDN (Sunrise Telecom).

Тестирование цифровых потоков МСС и доступа

Это один из самых распространенных видов тестирования ЦАТС всех уровней. При анализе цифровых потоков проверяются стыки Е1 на двух уровнях: физическом и канальном. На физическом уровне измеряются такие параметры, как: структура и состояние потока, синхронизация, коэффициент ошибок, джиттер, физические параметры стыка (по уровню и маске импульса). На канальном уровне проверяется правильность прохождения сигналов взаимодействия различных коммутационных систем между собой. Для этого необходимо производить декодирование команд протоколов взаимодействия сетевых элементов.

Измерительное оборудование для цифрового телевидения

Анализаторы качества декомпрессированного изображения:

PQA300 Tektronix – Прибор позволяет заменить группу наблюдателей, т.к производит оценку качества изображения практически также как человеческий глаз. Обеспечивает быстрые, точные измерения: PQR, PSNR, представление результатов данных в табличной форме; прибор представляет  измерительную систему для анализа качества ТВ изображения. Анализирует качество картинок в режиме повторяемых объективных измерений, что напрямую дублирует субъективное человеческое восприятие.

Система мониторинга CATV+

Система обеспечивает централизованный контроль аналоговых и цифровых сигналов телевидения в ключевых точках системы распределения видеосигналов сети.

 

Лекция 15. Эксплуатация  глобальных сетей передачи данных (WAN)

 

Цель: изучение особенностей эксплуатации, методов тестирования и мониторинга глобальных сетей передачи данных (WAN)

 

Глобальные сети передачи данных и их эксплуатация

Глобальные сети передачи данных на сети связи Казахстана (см. рисунок 15.1) начали создаваться недавно.

Рисунок 15.1 - Эксплуатация WAN

 

Решение задачи информатизации общества приводит к широкому проникновению компьютерных технологий все сферы деятельности человека, и, как следствие, встает насущная задача организации взаимодействия распределенных вычислительных систем. Решить эту проблему призваны сети передачи данных, которые разделяются на локальные (LAN) и глобальные (WAN). Следует отметить, что, несмотря на широкий интерес к информатизации и Интернет, сети передачи данных в Казахстане  в настоящее время только начинают формироваться. Поэтому технология эксплуатации сетей передачи данных в отечественной практике менее отработана, а соответствующие технологии измерений только начинают внедряться.

Рассматривая современные технологии формирования сетей передачи данных, можно указать, что наиболее доминирует технология Frame Relay, после которой идет технология ATM. На третьем месте находятся другие технологии (X.25, SNA и т. д.), которые здесь можно не рассматривать ввиду их редкого использования. Таким образом, для формирования комплексных решений будем рассматривать сеть передачи данных как сеть Frame Relay.

Технология измерений в сетях передачи данных включает три уровня тестирования: анализ интерфейса, анализ канала передачи данных и анализ протоколов. Часто функции измерений разных уровней интегрированы в одном измерительном приборе, однако, задачи измерений, принципы их организации и методы интерпретации результатов для каждого уровня свои.

Измерения на интерфейсах

Анализ интерфейсов сетей передачи данных представляет собой удобную эксплуатационную процедуру для поиска неисправностей на физическом уровне. Очень часто проблемы в сетях передачи данных связаны с неправильным функционированием интерфейсов, в которых используются различные служебные сигналы: квитирования, синхронизации и т.д. При анализе интерфейса могут быть найдены проблемы, связанные с поляризацией кабелей, а также проанализированы режимы работы DTE и DCE. Опыт пока­зывает, что наибольшее количество проблем, имеющих место в современных сетях передачи данных – это проблемы с неправильной распайкой интерфейсов ПД. Поэтому анализ интерфейсов в последнее время стал чрезвычайно актуальным для операторов сетей передачи данных. Для проведения измерений используются анализаторы интерфейсов, получившие в практике название «интерфейсных коробок». Обычно это анализаторы, настраиваемые в зависимости от типа диагностируемого оборудования.

Для проведения измерений на уровне интерфейсов предлагается семейство интерфейсных коробок BlueBox.

Анализ качества каналов

На канальном уровне диагностируется основной параметр цифровых каналов – параметр ошибки (BER). В качестве основной методологии измерений здесь выступает рек. G.821. Анализаторы канального уровня представляют собой различные приборы, выступающие в качестве генератора и анализатора псевдослучайной последовательности (ПСП). Анализаторы могут быть как простыми, поддерживающими один или несколько интерфейсов, так и сложными и даже совмещенными с анализаторами ИКМ. Часто многофункциональные анализаторы BER имеют в своем составе индикаторы интерфейсных сигналов, позволяющие диагностировать точку подключения, что является залогом успешных измерений.

При выборе прибора для измерений в сетях передачи данных необходимо внимательно рассмотреть спектр поддерживаемых им интерфейсных сигналов. Проблемы в интерфейсах часто мешают эф­фективному проведению измерений по BER. В ряде случаев имелся негативный опыт использования анализаторов каналов передачи данных, когда их стыковка с оборудованием оказывалась сама по себе проблематичной для оператора. Во избежание проблем с эксплуатацией прибора необходимо, чтобы последний поддерживал полностью все интерфейсные сигналы, которые в случае необходимости могут быть подключены или отключены. Только тогда стыковка прибора с оборудованием не будет представлять проблемы. Из всего многообразия измерительных приборов для анализа каналов передачи данных по этой причине были выбраны два, наиболее отвечающих корректности реализации интерфейсов передачи данных.

В качестве наиболее мощного решения предлагается использовать анализатор PUMA в модификации 4100Е. Помимо полной корректности (а этот анализатор один из немногих, у которого полностью и корректно реализован интерфейс V.35) анализатор удобен в эксплуатации, имеет большой экран и дружественное меню.

Более дешевым вариантом, однако, менее удобным в эксплуатации, является прибор LYNX.

Анализ протоколов в сетях передачи данных

Третьим уровнем измерений и эксплуатации является анализ протоколов с целью поиска и устранения логических противоречий при взаимодействии различных устройств. Отечественные связисты редко сталкивается с проблемой, требующей анализа протоколов. К таким проблемам могут быть отнесены:

-      Логические нарушения взаимодействия в точках стыка разнородного оборудования

-      Нарушения в работе приложений. Обычно они связаны с логическими противоречиями в точках подключения оконечного оборудования к сети.

Обычно анализ протоколов включает в себя анализ основного протокола (например, Frame Relay или X.25) и инкапсулированных протоколов (например, TCP/IP, DecNet и т. д.). В качестве решения для комплексного анализа протоколов предлагается использовать модель Advisor, хорошо себя зарекомендовавшую на отечественных сетях передачи данных.

Список литературы

 

1.          Бакланов И.Г. Технология измерений первичной сети. Часть  1.Системы Е1,PDH, SDH.- М.: ЭКО-Трендз, 2007.-  142 с.

2.          Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. - М: ЭКО-Трендз, 2008. - 196 с.

3.          Бакланов И.Г. ISDN и FRAME RELAY: технология и практика измерений. - М.: ЭКО-Трендз, 2009. -   187 с.

4.          Бакланов И.Г. Современные принципы построения систем эксплуатации. Пособие для операторов, системных интеграторов и проектных организаций. – М. METROTEK, 2009 – 329 с.

5.          Сигов А.С., Белик Ю.Д.. Метрология и электроизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2009 - 262 стр.

6.          Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2007 - 354 стр.

7.          Тихонов Б.Н., Дементьев Н.В., Боридько С.И. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебное пособие для вузов. – М.:Горячая линия-Телеком, 2012 – 363 стр.

8.          Классен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. М.: Постмаркет, 2009. - 352 с.

9.           Иванов А.Б. Волоконная оптика:  компоненты, системы передачи, измерения - М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 2007.-460с.

10.      Контроль качества в телекоммуникационных системах / Под ред. Иванова А.Б.- М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 2008. -336 с.

11.      Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Уч. Для вузов. -2-е изд., перераб. И доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА,           2008. – 204 с.

12.      Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Основы метрологии. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2009 – 157 с.

13.      Самоделкина С.В., Барсегянц К.В. Методы и средства измерения в телекоммуникационных системах Конспект лекций для магистрантов  специальности  6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2011 - 72 с.

Содержание

 

Введение	3
Лекция 1. Основные принципы измерений. Роль измерительной техники в современных телекоммуникациях	4
Лекция 2. Измерительные технологии	9
Лекция 3. Обобщенная модель контроля и классификация измерительных технологий современных телекоммуникаций	12
Лекция 4. Уровни службы эксплуатации в телекоммуникационной компании. Информационная модель системы измерений для телекоммуникационной компании	16
Лекция 5. Измерения в различных частях современной системы электросвязи	24
Лекция 6. Особенности представления цифровых сигналов (ЦС). Методы представления сигналов в виде диаграмм	29
Лекция 7. Возникновение битовых ошибок и их влияние на параметры цифровой передачи	32
Лекция 8. Методы вычисления параметров ошибок в цифровых каналах	36
Лекция 9. Методология измерения джиттера в ЦСП	40
Лекция 10. Эксплуатация и технология измерения систем первичного потока E1	43
Лекция 11. Измерительные технологии SDH, PDH. Состав эксплуатационных измерений SDH	47
Лекция 12 .Общие принципы измерений абонентских кабельных систем. Основные параметры абонентских кабельных систем	52
Лекция 13. Технологии измерений в ВОСП.	45
Лекция 14. Измерения в различных системах передачи	58
Лекция 15. Эксплуатация  глобальных сетей передачи данных (WAN)	62
Список литературы	65

 

Св. план 2012., поз. 336