Возникновение битовых ошибок и их влияние на параметры цифровой передачи
В цифровых системах передачи различные воздействия на цифровой канал снижают ключевой параметр качества — параметр ошибки цифрового канала. Причины ошибок в основном схожи и связаны с помехами, затуханием линии и различными дополнительными шумами.
Основными причинами ошибок цифрового канала являются искажения канала, наличие импульсного шума, аддитивный шум в канале и затухание в линии. Как показано на рисунке 11, наличие искажений в канале может быть связано как с ослаблением сигнала, так и с отражением.
Рисунок 11 — Основные источники ошибок цифрового канала
Первый источник шума — физическое повреждение кабеля (например, разбитые пары), слишком маленькая площадь поперечного сечения, слишком большая дисперсионная емкость кабеля.
Второй источник шума — это импульсы помех или импульсный шум в канале.
Источниками шума являются силовые кабели, расположенные в непосредственной близости от линий связи, сломанные жгуты проводов и наличие сигналов постоянного тока.
Третьим источником шума является наличие аддитивного шума другой природы.
Источниками шума здесь могут быть несимметричные кабели, параметры витой пары, помехи от различных радиочастотных и микроволновых сигналов, звон сигналов, нарушения полярности в кабелях (например, перепутанные жилы, замыкания между жилами). Высокий уровень шума является параметром ошибки.
Четвертым источником шума является затухание в кабелях и линиях передачи, что приводит не только к высокому затуханию, но и к их неоднородным характеристикам. Это вызывает субгармоники и добавляет дополнительный шум.
^ Внутренние ошибки DSP Источник:
- Различные нестабильности во внутренних схемах синхронизации цифровых устройств, смещения во внутренней системе синхронизации устройства и
- нестабильности, связанные с измерением характеристик компонентов во времени.
- Переход в схеме устройства,.
- Возмущения эквалайзера и процесса, связанные с аномалиями в частотной характеристике.
- Увеличение предельного уровня шума из-за изменения параметров блока устройства с течением времени.
Внешние источники ошибок ЦОС.
- Через линию электропередач.
- Колебания в системе электропередач, вызванные
- Электромагнитные помехи (от машин, флуоресцентных ламп и т.д.), от
- Колебания в электропитании устройства, изменения в
- Импульсный шум в канале, обусловленный
- механические повреждения, влияние вибраций, отказы контактов, неисправности.
- Деградация качественных параметров среды передачи (например, электрических или оптических кабелей, радиочастотных каналов)
- Глобальные сбои из-за нарушения работы цифровых каналов передачи данных
Основными параметрами, измеряемыми в двоичных цифровых каналах, являются.
1. AS — время доступности канала (секунды) является вторичным параметром и соответствует разнице между общим временем тестирования и временем недоступности канала.
^ 2. AS (%) — относительное время готовности канала в секундах доступности — параметр, характеризующий готовность канала, выраженный в процентах. В отличие от AS, AS (%) является первичным параметром и одним из основных параметров Рекомендации G.821.
BEE — фоновый блок ошибок Фоновый блок ошибок — это блок ошибок, который не является частью SES и используется в блочном анализе ошибок. Это важный параметр в Рекомендации МСЭ-Т G.826.
^ 5. EB — Ошибки Номер блока — это параметр, используемый при анализе ошибок блока на канале. Он учитывается только тогда, когда канал находится в режиме ожидания.
^ 6. BBER (background block error rate) — это отношение количества блоков с фоновыми ошибками к общему количеству блоков во времени готовности канала, исключая все блоки во времени SES. Это важный параметр Рекомендации ITU-T G.826.
4 BIT или BIT ERR — Ошибка бита — параметр, используемый при анализе битовых ошибок в канале. Он учитывается только тогда, когда канал находится в режиме ожидания.
7 BER или RATE — коэффициент битовых ошибок. Коэффициент битовых ошибок является важным параметром в цифровых системах передачи и равен отношению числа битовых ошибок к общему числу битов, переданных во время теста по готовому каналу. Если в течение 10 секунд подряд обнаруживаются интервалы ошибок с серьезным влиянием (SES), анализатор переходит к подсчету времени простоя канала. Измерения BER являются универсальными в том смысле, что они не требуют циклических и гиперциклических структур в измеряемом потоке, но требуют специальных тестовых последовательностей и могут быть выполнены только при полном или частичном отключении цифрового канала от полезной нагрузки.
^ 8. BLER — Block Error Rate — редко используемый на практике параметр, он соответствует отношению количества ошибочных блоков данных к общему количеству переданных блоков. Блок определяется как определенное количество битов. Неверный блок — это блок, содержащий хотя бы один неверный бит. Учитывая структуру передачи кадров (циклов), имеет смысл проводить измерения только в сетях передачи данных, где информация передается блоками фиксированного размера, а BLER является важной характеристикой канала.
^ 9. CLKSLIP или SLIP — Количество проскальзываний часов — это параметр, характеризующий количество проскальзываний управления синхронизацией, произошедших с начала испытания. Проскальзывание определяется как повторение или стирание группы символов в синхронной или полисинхронной последовательности двоичных символов в результате разницы между скоростями чтения и записи в памяти изолятора. Проскальзывание приводит к потере части информации и, следовательно, к потере периодической синхронизации, поэтому на практике используются упругие изоляторы с контролем проскальзывания. В этом случае проскальзывание называется управляемым проскальзыванием.
10.CRC ERR — счетчик ошибок CRC CRC — это параметр ошибки, измеряемый с помощью кодов циклической избыточности (CRC). Это общий параметр для определения фактической ошибки канала без отключения фактического канала или отправки тестовой последовательности. Необходимым условием для измерения параметра CRC является наличие механизма формирования кода в материале передачи.
^ 11.CRC RATE — коэффициент ошибок CRC Коэффициент ошибок CRC — указывает средний коэффициент ошибок CRC.
12.DGRM — degraded minutes число минут деградации качества — несколько временных интервалов продолжительностью 60 с каждый, когда канал находится в состоянии готовности, но BER=106. Ошибки во время неготовности канала не считаются, а интервалы по 60 с в состоянии готовности канала, пораженные ошибками несколько раз, суммируются.
DGRM (%) — доля деградации в процентах от деградации качества — доля деградации качества, выраженная в процентах от времени, прошедшего с начала испытания.
14. efs — безошибочные секунды — одна из основных метрик, включенных в рекомендации G.821 и M.2100/M.550. Он представляет собой общее время, в течение которого сигнал был правильно синхронизирован и не содержал ошибок, т.е. общее время, в течение которого канал был свободен от ошибок.
15.EFS (%) — процент безошибочных секунд Безошибочное время (секунды) — аналогично предыдущему параметру, но выражается в процентах от общего времени с начала теста.
^ 16. ES — errors seconds длительность поражения сигнала ошибками, количество секунд с ошибками (с) параметр показывает интервал времени поражения всеми видами ошибок в канале, находящемся в состоянии готовности.
Организация измерений, когда канал молчит
Настройте измерение с развязкой каналов, используя генератор и анализатор тестовых последовательностей (рис. 12), подключенные к разным концам цифрового канала. Существует синхронизация тестовых последовательностей между генератором и анализатором тестовых последовательностей. Это процесс, с помощью которого синтаксический анализатор способен предсказать следующее значение каждого входящего бита.
На практике используются два типа тестовых последовательностей: фиксированные двоичные последовательности и псевдослучайные двоичные последовательности (PRBS).
Фиксированные последовательности — это последовательности чередующихся комбинаций битов
