книги / Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций

29

мерение параметра затухания линейного сигнала и тем самым контролирует усиление, но и анализирует другие параметры потока Е1, в частности количество кодовых ошибок и ошибок CRC, корректность цикловой и сверхцикловой структуры.

Рис. 6.18. Анализ работы регенераторов

В случае некорректного использования регенератора или его неправильной работы в потоке Е1 на выходе должны возникать кодовые, битовые (CRC) ошибки, или ошибки в цикловой и сверхцикловой структурах.

6.3.5. 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.

Физический уровень потока Е1 описан ранее. Здесь рассмотрены основные подходы к организации измерений параметров физического уровня Е1 . Все приводимые ниже измерения относятся к эксплуатационным, т. е. выполняются на этапе эксплуатации, по возможности, без нарушения работы системы передачи.

Измерения параметров частоты линейного сигнала

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

30

сигнала является 50 ppm. Для измерений анализатор Е1 включается в поток Е1 высокоомно, без нарушения связи и производит измерение параметра частоты линейного сигнала и ее отклонения. Анализируются такие параметры интерфейса, как частота линейного сигнала, выраженная в бит/с, что эквивалентно Гц, а также среднее отклонение частоты линейного сигнала за период измерений, выраженное в ppm. Третьим параметром измерений физического уровня является параметр затухания, который рассмотрен ниже.

Помимо двух перечисленных выше параметров частоты, ряд анализаторов обеспечивает 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. При наличии вандера в системе параметр принимаемой частоты, максимальной частоты и минимальной частоты будут не равны друг другу.

Описанный метод, использующий измерение двух дополнительных параметров, является удобным при организации эксплуатационных измерений на системах передачи, однако не получил пока широкого распространения в конкретных приборах. Таким образом, к параметрам частоты и ее стабильности относятся также измерения джиттера и вандера в цифровых системах передачи Е1.

Измерение уровня сигнала и его затухания

Второй группой параметров при измерении физического уровня Е1 являются параметры уровня сигнала и его затухания при передаче. Как известно, линейный сигнал Е1 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 измеряется уровень сигнала в В или дБм, либо измеряется относительное 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.

31

Измерение времени задержки передачи линейного сигнала Е1

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 сигнала.

Схема организации измерений RTD и пример отображения результатов измерений в мкс представлены на рис. 6.19.

Рис. 6.19. Схема измерения параметра RTD

Как видно из рис. 6.19, измерение параметра RTD делается обычно по шлейфу линейного сигнала Е1. Для измерения используется обычно псевдослучайная последовательность ПСП, анализатор обеспечивает синхронизацию по ПСП, за счет этого становится возможным измерение RTD. Обычно для цифровых систем передачи устанавливаются границы возможных изменений RTD от единиц мкс до 5–10 с. При измерениях RTD необходимо всегда 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.

Анализ формы импульса

В описанных нормах на параметры физического уровня интерфейса G.703 большая часть параметров была 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. Как было показано ранее, в процессе распространения цифрового сигнала по тракту импульсы иска-

32

жаются. В результате рекомендация G.703 формулирует допустимые нормы на параметры импульса.

C 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 аппаратуре систем передачи приводит к появлению шумовых составляющих в импульсе. Джиттер в системе передачи приводит к размыванию правой границы импульса при измерениях по G.703. Факты замыкания кабеля отражаются в появлении пилообразности импульса и т. д. В связи со всем вышеперечисленным эксплуатационные измерения формы импульса в процессе эксплуатации оправданы.

Однако здесь приходится признать, что современный уровень развития техники не позволяет реализовать функции цифрового осциллографа в портативных анализаторах Е1. Конечно, для измерений формы импульса сигнала можно использовать отдельно цифровой осциллограф, и подобные решения в современной практике предлагаются.

6.3.6. Эксплуатационные измерения параметров канального уровня Е1

Группа измерений, относящихся к анализу параметров канального уровня, является наиболее важной при эксплуатации ЦСП. Сюда можно отнести следующие группы измерений:

–измерение битовых ошибок;

–измерение блоковых ошибок, в том числе по CRC;

–измерение кодовых ошибок;

–анализ цикловой и сверхцикловой структуры;

–измерение параметров качества аналоговых сигналов, передаваемых по ЦСП.

Эксплуатационные измерения канального уровня E1 проводятся со-

гласно рекомендациям ITU-T G.821, G.826, M.2100.

6.3.7. Эксплуатационные измерения параметров сетевого уровня Е1

Сетевой уровень включает в себя различные сигналы о неисправностях, которые используются современными системами управления, а также сигналы о возникновении ошибок, которые используются системами самодиагностики. Целью измерений сетевого уровня является проверка корректности генерации и передачи по сети сигналов о неисправностях и возникновении ошибок. В процессе измерений создаются условия для возникновения указанных сообщений, например в анализаторах, а затем по реакции оборудования проверяется их отработка в системе управления.

33

6.3.8. Методы поиска неисправностей в системах Е1

Как уже было сказано выше, поиск неисправностей представляет собой эксплуатационную процедуру с элементами творчества, поэтому он не может быть формализован до конкретного алгоритма. Тем не менее можно говорить о различных подходах к поиску неисправностей, получивших развитие в мировом опыте эксплуатации систем передачи Е1.

В настоящее время имеется два подхода к организации таких эксплуатационных измерений (рис. 6.20). Оба подхода объединяются группой измерений, связанных с измерением параметров канального уровня систем Е1 на соответствие или несоответствие заданным нормам по параметрам рекомендаций G.821/G.826/M.2100.

Рис. 6.20. Подходы к организации поиска неисправностей в системе передачи Е1

В результате проведения измерений делается вывод о приемлемости параметров качества измеряемого канала системы передачи. В случае несоответствия параметров ошибки заданным нормам необходима дополнительная диагностика с целью поиска причины неисправности в системе передачи и локализации точки ухудшения качества. Здесь имеется два подхода.

Подход, представленный слева, предусматривает полный анализ параметров физического и канального уровней тестируемой системы передачи. В первую очередь анализируются параметры физического уровня, поскольку наиболее часто причина неисправности находится на физическом уровне. Затем более детально анализируются параметры канального уровня. Для этого используется описанный в предыдущем разделе метод построения гистограммы. В мировой практике эксплуатации этот подход в настоящее время является наиболее распространенным и считается классическим.

34

Альтернативным подходом является описанный выше новый метод параллельного анализа параметров канального и сетевого уровней. В результате анализа гистограммы и хронограммы оператор получает указание на причину возникновения неисправности и точку локализации неисправности. Действительно, если рассмотреть систему передачи Е1, то можно разделить систему передачи на три секции: мультиплексорную секцию, регенераторную секцию и секцию передачи. Все сигналы о неисправностях сетевого уровня могут быть также разделены на три уровня, каждому сигналу соответствует неисправность в какой-либо секции тракта Е1. В результате при анализе хронограммы можно не только получить указание на причину возникновения неисправности, но и локализовать неисправность, т. е. определить, к какой секции она относится.

Опыт показывает, что метод параллельного анализа результатов измерений в реальной практике эксплуатации более эффективен, поскольку значительно сокращает затраты времени и средств на проведение измерений. Действительно, ведь первый метод представляет собой простой перебор измерений параметров, тогда как второй – целенаправленный и обоснованный выбор измерений.

Контрольные вопросы

1.Рассмотрите структуру и охарактеризуйте основные элементы цифровой сети связи.

2.Проанализируйте стандарты первичной цифровой сети, построенной по современным телекоммуникационным технологиям.

3.Проанализируйте стандарты на эксплуатацию и измерения на первичной цифровой сети, построенной на основе современных телекоммуникационных технологий.

4.Рассмотрите уровни детализации описания технологии измерений Е1.

5.Рассмотрите структуру систем передачи Е1.

6.Проанализируйте наиболее важные эксплуатационные параметры физического уровня Е1.

7.Раскройте цикловую и сверхцикловую структуру потока Е1.

8.Проанализируйте процедуры контроля ошибок передачи с использованием избыточного кода CRC-4.

9.Рассмотрите классификацию сообщений сетевого уровня Е1.

10.Проанализируйте сообщения о неисправностях, а также условия их формирования.

11.Приведите общую концепцию эксплуатационных измерений систем передачи Е1.

12.Рассмотрите основные схемы включения анализаторов цифрового потока Е1.

35

13.Прокомментируйте основные виды и схемы анализа процедур мультиплексирования и демультиплексирования потока Е1.

14.Рассмотрите возможность использования шлейфов для параллельного анализа процедур мультиплексирования/демультиплексирования потока Е1.

15.Укажите основные подходы к анализу работы регенераторов в системах передачи Е1.

16.Рассмотрите способы организации эксплуатационных измерений параметров физического уровня Е1.

17.Рассмотрите способы организации эксплуатационных измерений параметров канального и сетевого уровней Е1.

18.Рассмотрите методы поиска неисправностей в системах передачи Е1.

1

7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СЕТЕЙ, ПОСТРОЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ SDH

Для эксплуатации сетей SDH в достаточно большой степени применимы подходы, выработанные для диагностики сетей PDH. Поэтому рассмотрим лишь те моменты, которые обусловлены особенностями самой технологии SDH [2].

7.1. Методы контроля четности и определения ошибок

Как известно, развитие встроенных систем самодиагностики в составе современных систем передачи привело к появлению и развитию концепции контроля параметров качества цифровой передачи с использованием CRC. Методика измерения параметров ошибок на основе CRC предусматривает оценку параметра ошибки в реально работающем канале. Следует отметить, что методология измерений ошибок по CRC связана с использованием контрольных сумм и идентифицирует наличие ошибки

вконкретном блоке данных. Поэтому параметр ошибки, измеренной методом CRC является параметром ошибки в блоке (BLER), который лишь относительно связан с параметром битовой ошибки (BER). Тем не менее возможность проведения измерений без отключения канала является очень эффективной и получила широкое распространение в диагностике систем

PDH.

Всистеме SDH также используется метод контроля параметров ошибки без отключения канала, который получил название метода контроля четности (Bit Interleaved Parity – BIP). Этот метод, так же как и CRC, является оценочным, но он дает хорошие результаты при анализе систем передачи SDH.

Алгоритм контроля четности достаточно прост (рис. 7.1). Контроль четности выполняется для конкретного блока данных цикла в пределах групп данных по 2, 8 и 24 бита (ВIР-2, ВIР-8 и BIP-24 соответственно). Эти группы данных организуются в столбцы, затем для каждого столбца рассчитывается его четность, т. е. четное или нечетное количество единиц

встолбце. Результат подсчета передается в виде кодового слова на приемную сторону. На приемной стороне делается аналогичный расчет, сравнивается с результатом и делается вывод о количестве ошибок четности. Результат сравнения передается в направлении, обратном передаче потока.

Метод контроля четности является оценочным, поскольку несколько ошибок могут компенсировать друг друга в смысле контроля четности. Однако этот метод дает приемлемый уровень оценки качества цифровой системы передачи.

2

Рис. 7.1. Иллюстрация работы алгоритма контроля четности

7.2. Структура сообщений о неисправностях системы SDH

Эволюция принципов организации цифровых систем привела к значительному увеличению количества сообщений о неисправностях в системах SDH по отношению к системам PDH. Сообщения о неисправностях можно условно разбить на три категории:

–сообщения о наиболее существенных неисправностях, воздействующих на весь маршрут и приводящих к потере канала передачи данных;

–сервисные сигналы, связанные с передачей контейнера высокого уровня (VC-3, VC-4);

–сигналы и сообщения об ошибках при передаче контейнеров низ-

кого уровня (VC-11, VC-12).

Классификация сообщений о неисправностях в системе SDH включает пять уровней:

–физический уровень (LOS – потеря входного оптического сигнала);

–регенераторная секция (LOF – потеря синхронизации);

–мультиплексорная секция (MS-AIS – сигнал индикации аварии на удаленном конце, MS-RDI – сигнал индикации дефекта на удаленном конце);

–маршрут высокого уровня (HP-RDI – сигнал индикации дефекта на удаленном конце, HP-TIM – потеря метки трассы);

–маршрут низкого уровня (LP-RDI – сигнал индикации дефекта на удаленном конце, HP-LOP – потеря указателя).

Между сигналами о неисправностях имеются логические взаимосвязи, определяемые процессами, происходящими в системе передачи, например:

–аварии LOS/LOF вызывают AIS в сторону секций высших уровней,

атакже MS-RDI в направлении, откуда зафиксированы указанные аварии;

–ошибки контроля четности (BIP Errors) вызывают MS-REI в направлении, откуда зафиксированы ошибки;

–авария HP-TIM вызывает AIS в сторону секций высших уровней,

атакже HP-RDI в направлении, откуда зафиксированы указанные аварии;

3

– авария HP-BIP вызывает HP-REI в направлении, откуда зафиксированы указанные аварии.

Сигналы и сообщения о неисправностях в системе SDH возникают каскадно в случае возникновения в одной из секций маршрута.

7.3. Общая концепция измерений в системах передачи SDH

Актуальность измерений в системах SDH

Несмотря на то, что технология SDH получила в последнее время широкое распространение на рынке и стала наиболее распространенной концепцией построения современной цифровой первичной сети, технология измерений на сетях SDH до последнего времени детально не анализировалась. При разработке основ технологии SDH были предусмотрены возможности широкой интеграции в системе SDH оборудования различных фирм-производителей. Тем не менее сама технология SDH строилась не на принципе «plug and play». В результате при установке оборудования SDH и его последующем обслуживании возникает много различных ситуаций, которые не могут быть проанализированы без использования специальной измерительной техники. Распространенная в последнее время практика лабораторного монтажа и тестирования сети перед поставкой оборудования несколько уменьшила проблемы, однако не исключила конфликтов внутри сети и конфликтов с внешним окружением. Поэтому вопрос измерений в системах SDH можно считать чрезвычайно важным для эксплуатации.

Измерения на сетях SDH необходимы как на этапе ввода в строй цифровой первичной сети, так и на этапе эксплуатации. Тому есть несколько причин:

1. SDH является достаточно новой технологией в практике связи. Стандарты SDH не до конца устоялись, в настоящий момент они дорабатываются и детализируются. В результате предлагаемое производителями оборудование соответствует лишь основным требованиям стандартов, и необходима большая работа как на этапе сертификации, так и на этапе внедрения для проверки соответствия стандартам.

2. Программное обеспечение разнообразных систем управления

идиагностики сети SDH на основе TMN, призванное обеспечить автоматический контроль и тестирование системы «изнутри», как правило, представляет собой новую разработку фирмы и не лишено ошибок.

3. Технология SDH намного сложнее технологии плезиохронной цифровой передачи, что требует от обслуживающего персонала глубокого знания всех механизмов работы SDH. На практике изучить эти механизмы

иих взаимовлияние без использования тестового оборудования невозможно.