Эксплуатация и технология измерений систем Е1

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СИСТЕМ Е1


1. Поток Е1



Системы передачи Е1 получили широкое распространение в современных телекоммуникациях. Поток Е1 используется не только в первичной сети, но и во вторичных сетях. Наиболее общая схема системы передачи Е1 представлена на рис. 1.





Аппаратура линейной передачи

Регене-ратор

Мультиплек-
сор

каналы ТЧ

цифровые каналы ПД

Коммутатор

Аппаратура линейной передачи

Мультиплек-
сор

каналы ТЧ

цифровые каналы ПД

Мультиплексор

каналы ТЧ

цифровые каналы ПД

Аппаратура линейной передачи

Рисунок 1 – Структурная схема системы передачи Е1



Изложение технологии эксплуатационных измерений на системах передачи Е1 выполняется на основе концепции многоуровневой детализации, представленной на рис. 1. Для этого рассмотрим концепцию организации измерений на цифровых системах передачи, основные группы измерений, а затем приведем для каждой группы измерений свою методологию.

Начнем с общей концепции эксплуатационных измерений на системах передачи Е1.


2. Общая концепция измерений цифровых систем передачи Е1



Общая концепция эксплуатационных измерений систем передачи Е1 представлена схематически на рис. 2. Все измерения потока Е1 делятся на два больших класса: измерения компонентов системы передачи и эксплуатационные измерения, относящиеся к сети в целом.





Измерения E1

Анализ компонентов системы передачи

Эксплуатационные измерения системы передачи

Анализ мультиплексоров

Анализ регенераторов

Измерения параметров физического уровня

Измерения параметров канального уровня

Измерения параметров сетевого уровня

Рисунок 2 – Общая концепция организации измерений систем передачи E1





Во время эксплуатации наибольшее значение представляют мультиплексоры и регенераторы. Работа коммутаторов обычно при эксплуатации систем Е1 и вообще систем PDH не анализируется. Таким образом, измерения, связанные с анализом компонентов цифровой системы передачи, включают две группы измерений: анализ работы мультиплексоров и анализ работы регенераторов. 

Обе группы представляют собой функциональные измерения, которые проводятся с отключением устройства от сети, поэтому условно их можно отнести к предынсталляционным измерениям.

Класс измерений, связанных с анализом параметров цифровой системы передачи в целом, более соответствует эксплуатационным измерениям, выполняемым в процессе работы и поиска неисправностей в цифровой системе передачи. 

Для описания этого класса измерений используется семиуровневая модель OSI, т.е. разделение всех измерений этого класса на три группы в соответствии с измерениями параметров различных уровней архитектуры Е1. Архитектура цифровых систем передачи включает три уровня OSI: физический, канальный и сетевой. Соответственно при рассмотрении эксплуатационных измерений Е1 рассматриваются группы измерений параметров физического, канального и сетевого уровней отдельно.

Ниже рассмотрим каждую группу измерений, представленных на рис. 2. Однако, вначале приведем несколько типовых схем включения анализаторов Е1 в системы передачи, единые для всех групп измерений.


3. Типовые схемы подключения анализаторов к цифровому потоку





Тестируемое оборудование

Анализатор

Линейное оборудование

Линейное оборудование

Анализатор

Линейное оборудование

Линейное оборудование

Анализатор

а) схема включения б) схема высокоомного включения в) схема включения

 с отключением канала анализатора анализатора в режиме THRU

Рисунок 3 – Различные схемы подключения анализаторов



Существует три основных схемы подключения: с отключением канала, высокоомное подключение без отключения канала и режим подключения в разрыв (THRU).

Схема подключения прибора в режиме с отключением канала представлена на рис. 3.а (стрелками на рисунке показаны передача и прием цифрового потока Е1). Согласно схеме, анализатор цифрового потока имитирует оконечное линейное оборудование передачи/приема. Такая схема используется для проведения всей спецификации измерений физического и канального уровня. Схема актуальна на этапе развертывания сети, а также на этапе эксплуатации в качестве схемы паспортизации каналов Е1 и схемы поиска неисправностей.

Схема использования прибора в режиме высокоомного подключения представлена на рис. 3.б. В этом случае анализатор цифрового потока подключается высокоомно к цифровому каналу без нарушения цифрового обмена. Такая схема обеспечивает полный анализ обмена, однако не позволяет вносить изменения в исследуемый канал, что важно для проведения стрессового тестирования. Схема обычно используется на этапе эксплуатации сети. Особенностью схемы является повышенные требования к анализатору Е1. Для реализации в полной мере схемы рис. 9.3.б необходимо два приемных входа потока Е1, что реализовано не всеми анализаторами. Простые анализаторы Е1 обеспечивают, как правило, один выход генерации Е1 и один приемный вход. В этом случае схема рис. 9.3.б может быть реализована только частично, по одному каналу Е1.

Схема подключения прибора в разрыв (режим THRU) представлена на рис. 3.в. В этом случае анализатор цифрового потока подключается к цифровому каналу так, что цифровой поток проходит через анализатор. При этом весь цифровой поток передается с порта приема анализатора на порт передачи. Для реализации такой схемы включения в полной мере необходимо две пары портов передачи/приема на анализаторе, что реализовано не во всех приборах этого класса. Иногда подобная схема реализуется частично – по одному потоку Е1, тогда может использоваться обычный анализатор Е1. Такая схема называется схемой работы "Ввода-Вывода" или Drop&lnsert. Схема рис. 3.в обеспечивает полный анализ обмена и позволяет вносить изменения в исследуемый канал для проведения стрессового тестирования. Схема обычно используется на этапе развертывания, эксплуатации сети и в случае проведения аварийных измерений.


4. Эксплуатационные измерения параметров физического уровня Е1



Наиболее важными параметрами физического уровня потока Е1 являются параметры:

- частоты линейного сигнала и ее вариации;

- уровня линейного сигнала и его затухания;

- времени задержки передачи линейного сигнала;

- формы импульса сигнала.

Измерения, относящиеся к эксплуатационным (т.е. на этапе эксплуатации), выполняются по возможности без нарушения работы системы передачи. 



4.1 Измерения параметров частоты линейного сигнала



На рис. 4 представлена схема измерения параметров частоты и пример экрана с результатами измерений.







Основными параметрами измерений частоты линейного сигнала являются непосредственно сама частота линейного сигнала (скорость цифровой передачи) и ее отклонение от стандартной, измеренное в единицах ppm. Максимально допустимым значением отклонения частоты линейного сигнала является 50 ppm. На схеме рис. 4 анализатор Е1 включается в поток Е1 высокоомно, без нарушения связи и производит измерение параметра частоты линейного сигнала и ее отклонения. 

На рисунке представлено также соответствующее меню анализа параметров интерфейса анализатора VICTOR, где отображается значение частоты линейного сигнала (Input frequency), выраженное в бит/с, что эквивалентно Гц, а также среднее отклонение частоты линейного сигнала за период измерений (Frequency deviation), выраженное в ppm (в нашем примере - 1 ppm, что эквивалентно 2 Гц отклонения и близко к пределу точности портативного прибора). 

Помимо двух перечисленных выше параметров частоты ряд анализаторов обеспечивают измерение параметров максимальной и минимальной частот за время измерения. 

Эти два параметра могут помочь при анализе важного эксплуатационного параметра - вандера, отражающего стабильность синхросигнала. При наличии вандера в системе передачи параметр отклонения частоты линейного сигнала будет периодически изменяться. Для точного измерения уровня вандера в системе передачи необходимо применение специальных измерительных средств.

Однако при проведении эксплуатационных измерений оказывается эффективной следующая процедура: анализатор не только фиксирует частоту линейного сигнала, но также максимальную и минимальную частоты за весь период измерений (см. трассу 1). При наличии вандера в системе параметр принимаемой частоты (RCV), максимальной частоты (МАХ) и минимальной частоты (MIN) будут не равны друг другу (в примере трассы 1 вандер в системе отсутствует).

Описанный метод, использующий измерение двух параметров, является удобным при организации эксплуатационных измерений на системах передачи.






4.2 Измерение уровня сигнала и его затухание



Второй группой параметров при измерении физического уровня Е1 являются параметры уровня сигнала и его затухание при передаче. Линейный сигнал должен иметь амплитуду сигнала 3 В (для симметричного интерфейса 120 Ом) или 2,37 В (для коаксиального интерфейса 75 Ом). В реальной практике измерения уровня сигнала выполняются двумя способами: либо непосредственно измеряются уровень сигнала в В или дБм, либо измеряется затухание сигнала в дБ. С точки зрения практики оба метода являются эквивалентными. Для измерения уровня сигнала или затухания анализатор подключается к потоку Е1 высокоомно и производятся измерения. 



4.3 Измерение времени задержки передачи линейного сигнала



Измерение задержки распространения сигнала (Round Trip Delay - RTD) является дополнительным параметром измерений физического уровня. Это измерение оказывается важным в случае эксплуатации систем передачи со значительными задержками распространения сигнала, обычно это спутниковые системы передачи. В этом случае необходимо тщательное тестирование участков цифровой системы передачи, поскольку даже незначительный вклад каждого сетевого элемента системы передачи может ухудшить общий параметр задержки сигналов.

Схема организации измерений RTD и пример отображения результатов измерений в мкс представлены на рис. 5.







Как видно из рисунка, измерение параметра RTD делается обычно по шлейфу линейного сигнала Е1. Для измерения используется обычно псевдослучайная последовательность PRBS, анализатор обеспечивает синхронизацию по PRBS, за счет этого становится возможным измерение RTD от единиц мкс до 5-10 с. При измерении RTD необходимо учитывать, что в шлейфовых измерениях сигнал проходит двойной путь, таким образом, результаты RTD с определенной степенью точности необходимо делить на 2, чтобы получить реальную задержку распространения сигнала по линейному тракту.

Для тестирования различных участков по параметру RTD обычно делаются пошаговые измерения с установкой различных шлейфов. Так, в примере рис. 5 можно было бы вначале установить шлейф за линейным оборудованием и измерить RTD1 = 2 Т1 + ТЗ, а затем измерить RTD2 = 2Т1+2Т2+ТЗ. Предполагая малость параметра ТЗ, можно на основании этих двух измерений оценить параметры Т1 и Т2.


4.4 Анализ формы импульса



В нормах на параметры физического уровня интерфейса G.703 большая часть параметров связана с искажениями в форме импульса. Такие параметры, как номинальная ширина импульса, отношение амплитуд положительного и отрицательного импульсов и отношение ширины положительного и отрицательного импульсов непосредственно связаны с формой импульса линейного сигнала. В процессе распространения цифрового сигнала по тракту цифровые импульсы искажаются. Рекомендация G.703 формулирует допустимые нормы на параметры импульса.

С точки зрения эксплуатационных измерений анализ формы импульса чрезвычайно привлекателен. Действительно, все возможные неисправности на физическом уровне, будь то нарушения работы линейных устройств, повреждения кабеля или интерференция с внешними электромагнитными сигналами должны отражаться на форме импульса. Например, плохой контакт в системе передачи приводит к появлению шумовых составляющих в импульсе. Джиттер в системе передачи приводит к размыванию правой границы импульса при измерениях по G.703. Факты замокания кабеля отражаются в появлении пилообразности импульса и т.д. 

Анализаторы отображают форму импульса с маской Е1 (рис.6). 






В результате отображаются следующие параметры формы импульса: Width — номинальная ширина импульса, Rise — ширина фронта нарастания импульса, Fail — ширина фронта спада импульса, Over — процент импульса над маской, Undr — процент импульса под маской, Level — относительная нестабильность уровня сигнала импульса.

Каждая точка на экране соответствует дискрету в 8 нс. Вся процедура измерений занимает 3-4 с. 

Измерения носят довольно случайный характер, т.е. анализатор производит захват нескольких импульсов из цикла и их последующее усреднение. Результаты такого усреднения будут довольно далеки от реального усредненного импульса в цифровой системе передачи.