Методы вычисления параметров ошибок в цифровых каналах


Цель:изучение методов расчета основных параметров при измерении цифрового бинарного ка­нала


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 13 представлены три основных алгоритма такого расчета.

Известно, что в процессе измерения существует две точки синхронизации измерений: нача­ло измерения и время, при котором

Рисунок 13 – Методы подсчета параметра ES

достигается заданный порог ошибки (на рисунке - 100 оши­бок). Выбор параметра ERR = 100 основан на предположении нормального распределения возник­новения ошибок. В этом случае относительная погрешность измерений определяется как:

, где N - количество ошибок. Учитывая, что для большей части эксплуатационных изме­рений относительная погрешность в 10% является вполне допустимой в качестве границы интер­вала синхронизации может быть выбрано время ERR = 100.

Таким образом, 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 13, 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 14.

Рисунок 14 – Алгоритм использования избыточного цифрового кода

Информационный поток, передаваемый затем по цифровому каналу, разбивается на не­сколько блоков данных фиксированного размера. Для каждого блока данных выполняется операция деления последовательности битов на полином заданного вида (в зависимости от типа кода). В результате деления образуется остаток, который передается вместе с блоком данных в составе цикла (кадра) в канале. 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



r.php"; ?>