Методы оценки качества цифрового сигнала. Критерии качества АТМ, плезиохронных и синхронных систем передачи

Требования к показателям ошибок для всей гипотетической эталонной цепи (ГЭЦ) в соответствии с G.826 приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Требования к показателям ошибок для ГЭЦ в соответствии с G.826.

Нормы ESR, согласно G.826, увеличиваются с ростом скорости передачи, однако не пропорционально скорости, а с заметным отставанием. Отсюда следует, что допустимая вероятность ошибки с увеличением скорости снижается — например, для тракта VC-4 она составляет около 10-9. Эта величина примерно на три порядка жестче той, что приведена в G.821.

Непропорциональное повышение нормы ESR с увеличением скорости в рекомендации G.826 сделано намерено. Как показывает опыт, секунды с ошибками вызваны не только неизбежным фоновым шумом в системе передачи, но и часто возникают из-за нестационарных внешних помех. Последние имеют постоянную длительность, которая не зависит от скорости передачи рассматриваемого тракта.

Сравнение обсуждаемых рекомендаций показывает, что при переходе от скорости 64 Кбит/с в G.821 (что более чем достаточно для передачи качественного голоса в телефонной гарнитуре) к минимальной скорости 2,048 Кбит/с в G.826 требования к вероятности ошибок ужесточаются более чем в 60 раз. Распределение норм ошибок в ГЭЦ, согласно G.826, приведено в Таблице 2.

Таблица 2. Распределение норм ошибок в ГЭЦ согласно G.826.

Таким образом, в G.826 применяется (как на национальном, так и на международном участке) комбинированный способ нормирования, при котором норма содержит два вида составляющих: постоянную и зависящие от длины. Это отклонение от постоянной части в расчете на 1 км было введено на основе практического опыта. Поэтому норма ошибок участка передачи определяется не только его протяженностью, но и сложностью (например, с учетом накопления ошибок мультиплексоров).

ГЭЦ ITU-T представляет собой инструмент практического проектирования систем передачи для национальных администраций. Каждая страна имеет собственную ГЭЦ на основе ГЭЦ ITU-T, где учитываются особенности конкретной территории. Обычно в качестве магистрального участка, соответствующего международному участку ГЭЦ ITU-T, выбирают максимальный линейный размер территории. Так, в РФ протяженность магистрального участка национальной ГЭЦ равна 12 500 км, что примерно соответствует протяженности РФ с запада на восток, а в США — 6400 км, таково расстояние между восточным и западным побережьем. ГЭЦ РФ имеет расчетную протяженность в 13 900 км, куда входят магистральный участок длиной 12 500 км плюс участки внутризоновой сети (по 600 км) и местной сети (по 100 км) с каждой стороны.

ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ПРАКТИКЕ КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА

Указанные в Таблице 1 нормы ошибок являются универсальными и поэтому не относятся к конкретному оборудованию. Для практического применения рекомендация G.826 содержит три приложения, где учитываются свойства конкретных видов оборудования, и потому работать с ними более удобно. При этом различают аномалии и дефекты, приводящие к различным типам ошибок.

Аномалией называют расхождение между текущим и требуемым (допустимым) значением параметра объекта. Пример аномалии — ошибка в цикловом синхросигнале.

Дефект — это ограниченный перерыв в выполнении объектом требуемой функции; он может предполагать или не предполагать действий по технической эксплуатации в зависимости от результатов дополнительного анализа (см. рекомендацию ITU-T М.20). Таковым является потеря цикловой синхронизации вследствие трех последовательных аномалий, представляющих собой три последовательных ошибочных синхросигнала.

КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ПЛЕЗИОХРОННОЙ СИСТЕМЫ

Для систем PDH определены следующие аномалии и дефекты.

Аномалии:

• а₁ — ошибка в цикловом синхросигнале;
• а₂ — опознание блока с ошибками.

Дефекты:

• d₁ — пропадание сигнала (LOS);
• d₂ — прием сигнала индикации аварийного состояния (СИАС, или AIS);
• d₃ — потеря циклового синхронизма (LOF).

Эти критерии используются для оценки событий ошибки, причем возможности оценки зависят от структуры сигнала PDH. Наиболее полная оценка возможна, если передаваемый сигнал имеет как блочную, так и цикловую структуру. Тогда появление любой аномалии (а₁ или а₂) или любого дефекта (d₁, d₂ или d₃) ведет к возникновению ошибки.

Секунда с сильными ошибками (SES) фиксируется при большом числе аномалий (например, не менее 805 в первичной ЦСП 2048 Кбит/с) или по меньшей мере одного дефекта. Почти все плезиохронные системы PDH разрабатывались до принятия рекомендации G.826, поэтому пороговые величины опознания ошибки SES, установленные для них, отличаются от требований рекомендации G.826, согласно которым ошибка SES фиксируется при наличии 30% пораженных блоков.

Если же сигнал имеет исключительно цикловую структуру, то оценке доступна только аномалия а₁. Все другие условия совпадают с предыдущим сигналом.

Наконец, для неструктурированного сигнала возможно лишь опознание дефектов (а значит, только ошибок SES).

КРИТЕРИИ ДЛЯ СИНХРОННЫХ СИСТЕМ

В системах SDH применяемые устройства контроля ошибок принципиально рассчитаны на цикл (BIP-n = паритет чередующихся бит из n бит). Поэтому естественно установить одинаковые размеры цикла SDH и блока G.826.

Теоретический расчет коэффициента пересчета между ошибкой BIP и ошибкой блока обычно основывается на определенных моделях ошибок и приводит лишь к незначительным отклонениям от единицы. Поэтому опознанные ошибки BIP интерпретируются как блоки с ошибками (или как секунды с ошибками).

Рекомендация G.826 содержит точные указания для опознания секунд с сильными ошибками. Таким образом, выбранные пороги соответствуют 30% блоков с ошибками. Это значение согласуется с величинами, приведенными в Таблице 3.

Таблица 3. Пороги для опознания секунд с сильными ошибками.

В системах SDH интервал времени, в котором появляется один дефект, рассматривается как секунда с сильными ошибками. Критериями для определения дефекта служат «дефекты уровня тракта» (Path Layer Defects) из рекомендаций ITU-T G.709 и G.783. Например, прием аварийного сигнала или потеря указателя (Loss of AU Pointer, Loss of TU Pointer).

КРИТЕРИИ ДЛЯ СИСТЕМ АТМ

Понятия аномалий и дефектов определены и в этих системах, причем в качестве блока здесь выступает последовательность ячеек между двумя ячейками ОАМ, т. е. теми, которые используются для контроля качества систем АТМ (Operation, Administration and Maintenance, ОАМ). Нужно отметить, что при контроле цифрового тракта применяются OAM-ячейки F₃.

Аномалии:

• а₁ — поврежденные ячейки АТМ (опознаваемые посредством OAM-ячеек F₃);
• а₂ — поврежденный или исправленный заголовок;
• а₃ — поврежденная ячейка F₃;
• а₄ — потеря ячейки F₃.

Дефекты:

• d₁ — потеря двух последовательных ячеек ОАМ;
• d₂ — прием сигнала извещения;
• d₃ — потеря синхронизации ячеек;
• d₄ — потеря сигнала.

Появление по крайней мере одной аномалии или одного дефекта — это признак поврежденного блока. Секунда, содержащая 30% поврежденных блоков или один дефект, считается секундой с сильными ошибками (SES).

Рекомендации G.821 и G.826 применяются, главным образом, при испытаниях нового оборудования. Длительность таких измерений составляет не менее 30 суток. Тестирующая система практически однозначно выдает по результатам проверки обобщенную оценку «да» (pass), если параметр находится в допустимых пределах, или обобщенную оценку «нет» (fail), если допустимые пределы превышены.

Столь продолжительный период мониторинга обоснован для только что разработанной техники. Очевидно, что это время избыточно при мониторинге соединений, для организации которых использовалось серийное оборудование. Считается, что для адекватного тестирования любого соединения достаточно одних суток.

Это обусловило потребность в рекомендациях, где нормировались бы временные параметры процессов тестирования при вводе соединения в эксплуатацию, а также при нарушении его нормальной работы. Ими стали рекомендации М.2100 и М.2101, представляющие собой развитие G.826 для условий ввода в эксплуатацию плезиохронных PDH и синхронных соединений SDH соответственно. Согласно этим документам, перед вводом в нормальную эксплуатацию соединение тестируется в течение 15 мин. Если во время этого сеанса ошибок не обнаружено, то соединение включается в нормальную работу, и его мониторинг осуществляется в условиях нормальной эксплуатации еще в течение суток. Если в результате значение параметра окажется в переходной зоне между порогами 2 и 3, то время мониторинга увеличивается до недели, чего вполне достаточно для выявления любых проблем, связанных с качеством соединения. Таким образом, сокращение периода тестирования соединения потребовало введения переходной зоны между областями обобщенных оценок «да» (pass) и «нет» (fail), при попадании в которую производится дополнительное тестирование.

Две другие рекомендации определяют пороговые значения параметров при вводе соединения в эксплуатацию (М.2110) и в процессе его текущего функционирования (М.2120). Причем в рекомендации М.2120 регламентированы процедуры обнаружения повреждений и их локализации.

Специфика нормирования цифровых соединений сети связи в России приведена в документе Министерства связи РФ «Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральной и внутризоновых первичных сетей» (1996 г.).