Принципы нормирования и измерения параметров ошибок

Выше уже было показано, что существует два метода измерений параметров соответственно BER и BLER. Рассмотрим теперь, каким образом эти методы накладываются на реальные методики измерений цифровых систем передачи.

Прежде всего, следует четко понять, что сами по себе параметры BER и BLER не могут быть использованы для нормирования качества в цифровых системах передачи. Возникает это потому, что оба параметра являются ин­тегральными.

По определению, параметр BER представляет собой частное от деления количества ошибок на общее количество переданных битов:

Такое определение не учитывает природу возникновения ошибок и структуру их распределения. В то же время от структуры распределения битовых ошибок зависит окончательный вывод о том, качественный или некачественный канал системы передачи мы измеряем.

Для иллюстрации этого тезиса рассмотрим два случая возникновения ошибок в канале цифровой системы передачи (рис. 6.4).

На рисунке 6.4 слева представлен «пакет» ошибок, возникающий обычно вследствие наводок на кабель системы передачи. На рисунке 6.4 справа показан случай появления случайных ошибок, которые обусловлены самим качеством системы передачи и в большинстве случаев не связаны с какой-либо конкретной причиной.

В обоих случаях параметр BER оказывается очень высоким, например BER=10^-5. Но сказать о практическом качестве цифровой системы передачи этот параметр не может. В рассмотренных примерах при одинаковом BER канал слева – это очень качественный канал. Все возникшие в нем ошибки помещаются в течение 6 сек, а других ошибок в канале нет. Если мы мысленно «вырежем» эти 6 секунд, то мы получим идеальный канал. В противоположность этому при BER=10^-5 для канала справа мы имеем совершенно неприемлемое качество, т.к. появление единичных ошибок в таком канале – это слишком частое явление.

Эта иллюстрация показывает, что интегральная природа параметра BER (следовательно, и BLER) не позволяет использовать его в качестве корректного параметра нормирования и характеристики качества. Для полноты картины необходимо знать еще и характеристику распределения ошибок.

Лучше всего было бы просто нарисовать графики возникновения ошибок в канале, это сразу бы решило многие проблемы. Но вопрос об измерениях параметров BER и BLER решался в середине 70-х годов, когда появились первые цифровые системы передачи. Тогда само понятие графического экрана прибора еще не существовало, это была эра электронно-лучевых трубок, на которых отображать BER в графике было бы затруднительно.

Тогда был придуман следующий метод. Для того, чтобы оценить распределение ошибок было предложено считать отдельно секунды с ошибками (ES) и секунды, пораженные ошибками (SES). Секунды с ошибками – это все секунды в течении которых были ошибки, тогда как SES - это секунды, в течении которых BER был хуже, чем 10^-3. Переход от анализа интегрированного параметра BER к дифференцированным значениям этого параметра в течении односекундных интервалов позволяет учесть распределение параметра ошибок. Например, на рисунке 6.4 представлены значения не только параметра BER, но и соответствующие ситуации значения параметров ES и SES. По соотношению параметров ES и SES можно оценить кучность возникновения ошибок в измеряемом канале. Речь идет именно об оценке, а не о точном измерении параметров распределения ошибок, но для целей эксплуатации этого оказывается достаточно.

Следует отметить, что относительно измерений BER параметры ES, SES, а также другие параметры методики (AS, UAS и пр.) являются вторичными, т.к. непосредственно измеряется параметр BER в односекундных интервалах. Но именно эти параметры представляют интерес для отчетности по качеству в цифровом канале.

Результат применения рассмотренного метода – это огромное здание методик G.821, G.826 и М.2100, на основе которых был написан отечественный стандарт по измерениям в цифровых системах передачи - Приказ №92.

Но прогресс в области приборостроения шел своим чередом. К началу 90-х годов в измерительной технике начался переход к графическим средствам представления данных. Современные тому времени тенденции в развитии микропроцессорной техники, актуальные и сейчас, требовали ориентации на графические методы представления информации. Рынок предложил недорогие графические дисплеи приборов. В результате произошел переход от приборов, которые могли отображать лишь несколько строк текстовой информации к приборам, обеспечивающим отображение самой детализированной графики. В результате возник вопрос, не устарели ли методики, основанные на ES/SES. Теперь вместо многострочных отчетов, включающих вторичные параметры, оператор мог увидеть интегральный BER и график возникающих ошибок (гистограмму). В ряде случаев операторы действительно были полностью удовлетворены таким соединением интегрального параметра BER и дифференцированных данных о распределении ошибок. Однако, для целей нормирования появление графики в приборах не дало ничего нового. Оказалось, что нормировать и классифицировать различные гистограммы намного сложнее, чем оставить в качестве нормативов устаревшие технически отчеты по ES и SES.

Поэтому в настоящее время имеет место разделение методики на две части. Старая методика отчетности по ES/SES используется для паспортизации качества и других официальных отчетов, но для оперативных измерений операторы используют синтез данных интегрального BER и гистограммы. Такая методика получила название гистограмм-хронограммного анализа (ГХА).

Литература

1. Митрохин В. Е. Измерения в волоконно-оптических системах передачи: Учебное пособие для студентов вузов ж.-д. транспорта. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. – 197 с.

2. Оптические волокна для линий связи / А.В. Листвин, В.Н. Листвин, Д.В. Швырков. - М.: ЛЕСАРарт, 2003. - 288 с.

3. Рефлектометрия оптических волокон / А.В. Листвин, В.Н. Листвин.- М.: ЛЕСАРарт, 2005. - 208 с.

4. Бакланов И.Г. Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.-268 с.

5. Воронцов А.С., Турин О.И., Мифтяхетдинов С.Х., Нокольский К.К.,Питерских С.Э. Оптические кабели связи российского производства. Справочник. - М.: Эко-Трендз, 2003. - 288 с.

6. Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. - М.: Эко-Трендз, 2002.

7. Гринфилд Девид. Оптические сети. - К.: ООО «ТИД ДС», 2002. – 256 с.

8. Семенов А.Б. Волоконные световоды для оптических кабелей СКС //Фотон-Экспресс. - 2003. - №5(31). - стр. 22 - 26.

9. Семенов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях. - М.: КомпьютерПресс, 1998. - 302 с.

10. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. - М.: Эко-Трендз, 1998. - 267 с.

11. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. - М.: Компания Сайрус Системе, 1999.

12. Бурдин В. А. Основы моделирования кусочно-регулярных волоконно-оптических линий передачи. - М.: Радио и Связь, 2002. - 360 с.

13. Оптика и связь: Пер. с фр. / А. Козанне, Ж. Флере, Г. Мэтр, М. Руссо-М.:Мир, 1984.-504 с.

14. Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. - М.: Радио и
связь, 1989.-504 с.

15. Снайдер А., Лав Дж. Тория оптических волноводов: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987. - 656 с.

15. Андреев В.А., Бурдин В.А., Баскаков B.C., Воронков А.А. Измерения на ВОЛП. Учебное пособие для ВУЗов. - Самара, СРТТЦ ПГАТИ. - 2004 г. -164 с.

16. Основы технической эксплуатации ВОЛП. Учебное пособие для вузов / В,А. Андреев, В.А. Бурдин, А.А. Воронков, СР. Есин, Н.С. Лиманский. - Самара, СРТТЦ ПГАТИ, 2003. - 197 с.

17. Аварийно-восстановительные работы на ВОЛП. Учебное пособие для вузов / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, А.А. Воронков, В.В. Инякин. - Самара, СРТТЦ ПГАТИ, 2004. - 62 с.

18. Монтаж муфт и оконечных устройств волоконно-оптических кабелей. Учебное пособие для вузов / В.А.Андреев, В.А. Бурдин, Б.В. Попов, В.Б. Попов, А.Н. Платонов / под ред. В.А. Андреева. - Самара, СРТТЦ ПГАТИ. 2004. -159 с.

19. Измерения на ВОЛП методом обратного рассеяния. Учебное пособие для вузов / Андреев В.А., Бурдин В.А., Баскаков B.C., Косова А.Л. - Самара, СРТТЦ ПГАТИ, 2003. - 107 с.

20. Стерлинг Д. Волоконная оптика: Пер. с англ. - М.: Лори, 1998. – 288 с.

21. Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, P.M. Шарифутдинов и др. - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.

22. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: Учебник для вузов / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, Б.В. Попов, А.И. Польников; Под ред. Б.В. Попова. - М.: Радио и связь, 1995. - 200 с.

23. Основы измерений оптическим рефлектометром MW9060A: Учебное пособие для вузов / В.А. Бурдин, В.И. Иванов, В.П. Носуля, В.Ф. Можанов, В.Н. Родин; Под ред. В.А. Бурдина. - Самара, ПИИРС, 1996. - 94 с.

24. Оптические системы передачи: Учебник для вузов / Б.В. Скворцов, В.И. Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И. Иванова. - М.: Радио и связь, 1994.-224 с.

25. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов / В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко, Г.Н. попов и др.; Под ред. В.И. Иванова. - М.: Радио исвязь, 1995.-232 с.

26. Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. - М: Эко-Трендз, 1998. - 139 с.

27. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи / Л.М. Андрушко, В.А. Вознесенский, В.Б. каток и др.; Под ред. СВ. Свечникова и Л.М. Андрушко. - К.: Тэхника, 1988. - 239 с.

28. Бейли Д., Райт Э Волоконная оптика: теория и практика / Пер. с англ. - М.: Кудий-образ, 2006. - 320 с.