книги / Методы борьбы с помехами в каналах проводной связи

Характер распределения длительности временных интервалов между импульсными помехами показывает, что их целесообразно объединять в пачки с т='0,5 или 20 с. Таким образом, поток им­ пульсных помех можно представить в виде лачек помех, объеди­ ненных с т=0,5 с, которые, в свою очередь, группируются в пачки с т = 20 с. Такая структура потока импульсных помех объясняется физическими особенностями причин, их вызывающих. Например, при наличии плохого контакта структура нарушений связи опреде­ ляется как «дребезгом» контакта при его однократном возбужде­ нии, так и характером причины, которая вызвала эти возбуждения.

Анализ потока пачек импульсных помех с т=20 с позволил сделать вывод о том, что пачки можно считать независимыми и поток пачек импульсных помех можно рассматривать как пуассо­ новский, так как он удовлетворяет условиям ординарности и отсут­ ствия последействия.

На рис. 3.19 и 3.20 приведены функции распределения числа импульсных помех в пачке и длительности пачек с т=20 и 0,5 с.

Рис. 8.19. Функция распределения числа импульсных помех в пачках

Исследования показывают, что поток пачек импульсных помех

Рис. 3.29. Функция распределения длительностей >пачек

единицу времени — изменяется в широких пределах. Однако этот поток можно разбить на отрезки времени, внутри которых поток можно считать стационарным, т. е. Х'=const. Средняя продолжн-

71

тельность интервалов стационарности составляет 3 ч 40 мин. На ос­ новании этих свойств потока пачек импульсных помех предложена методика оценки качества канала по результатам кратковремен­ ных измерений интенсивности появления пачек импульсных помех (экспресс-измерения) [24].

Определение качества канала по интенсивности потока пачек импульсных помех сводится к определению частости действия при­ чин, вызывающих импульсные помехи. Такой подход к оценке ка­ чества канала удобен при отыскании источников возникновения импульсных помех и, как показано в [24], позволяет определять и прогнозировать с хорошей точностью интенсивность появления па­ чек помех по результатам кратковременных измерений (от 5 до 15 минут). Однако поскольку число импульсных помех в пачке мо­ жет изменяться в широких пределах, при таком способе нормиро­ вания трудно оценить ожидаемую достоверность передачи. Иначе говоря, оценка величины интенсивности потока импульсных помех

(А) по интенсивности потока пачек импульсных помех (А/) и сред­ нему числу помех в пачке (пср) может привести к большой погреш­ ности.

Наблюдение и изучение свойств отдельных источников импульс­ ных помех позволяют предположить, что среднее число импульсных помех пачки в интервале стационарности зависит от интенсивности потока пачек. Предварительные результаты показывают, что су­ ществует довольно тесная корреляционная связь между интенсив­ ностью потока пачек импульсных помех (А') и средним числом им­ пульсных помех в пачке (пср). Коэффициент корреляции равен 0,61. Поэтому была сделана попытка найти функциональную связь, ко­ торая наилучшим образом согласовалась бы с экспериментальным материалом.

Как показали расчеты, экспериментальная зависимость пср от

Таким образом, методика определения интенсивности потока помех (ожидаемой частости ошибок) по результатам измерения ин­ тенсивности потока пачек помех сводится к следующему: изме­ ряется количество пачек импульсных помех за определенный отре­ зок времени, по величине интенсивности потока пачек определяет­ ся лСр и полученные значения перемножаются, т. е.

(3.29)

Внастоящее время характер зависимости псp=if(A') уточняется

ипроводятся работы по определению эффективности этой методики.

3.5.Допустимые значения параметров потока импульсных помех

В материалах МККТТ приводятся следующие нормы па импульсные помехи, возникающие в каналах ТЧ (Рекомендация V 53).

Для «екоммутируемых каналов ТЧ допустимой нормой является 710 импульс­ ных помех в час, или 18 импульсных помех за 15 минут. Для коммутируемой

72

Г Л А В А 4

4.1. Причины возникновения флуктуаций уровня

Измерения по определению стабильности остаточного затухания показывают, что уровень сигнала в каналах связи ВЧ систем не остается постоянным. Уровень сигнала в процессе передачи может изменяться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения относительно номинального значения. Однако поскольку изменения в сторону уменьшения уровня сигнала оказывают значительное влияние на качество передачи информации и вероятность их появ­ ления гораздо больше вероятности появления изменений в сторону увеличения уровня сигнала, в дальнейшем будут рассматриваться только занижения уровня.

По глубине (значению изменения уровня сигнала в сторону уменьшения относительно номинального значения) и продолжи­ тельности занижения уровня, наблюдаемые в каналах связи, могут быть условно разбиты на четыре группы: продолжительные неглу­ бокие занижения; кратковременные неглубокие занижения; крат­ ковременные глубокие занижения и продолжительные глубокие занижения. Критерии, определяющие понятия «продолжительные-» и «непредолжительные», «глубокие» и «неглубокие», будут даны ниже.

Причины, вызывающие занижения уровня в каналах связи, раз­ нообразны и в настоящее время недостаточно полно изучены. Ис­ следования показывают, что к таким причинам относятся следую­ щие.

1. Работа систем автоматической регулировки уровня .(АРУ). Занижения в этом случае могут возникать в случаях неисправнос­ тей в устройствах АРУ и из-за неточности компенсации изменений амплитудно-частотных характеристик линейных трактов, вызван­ ных изменением, температуры окружающей среды. Эти причины приводят к медленным колебаниям уровня, глубина которых, как правило, не превышает 8,7 дБ.

2. Различного рода эксплуатационные переключения. В процес­ се эксплуатации аппаратуры связи обслуживающий персонал про­ изводит целый ряд замен путем переключения отдельных узлов оборудования в цепях станционного питания, генераторного обору­ дования, дистанционного питания. При этом возникают кратковре­ менные и полные пропадания уровня.

74

3.Резервирование отдельных элементов оборудования. Замена отдельных элементов оборудования приводит к полным пропада­ ниям сигнала, длительность которых определяется характером про­ водимой замены и оперативностью обслуживающего персонала.

4.Ремонт и профилактика аппаратуры. Исследования показы­ вают, что проведение ремонта и профилактика отдельных узлов оборудования ВЧ систем передачи сопровождаются значительным увеличением интенсивности потока занижений уровня. В этом слу­ чае, как правило, резко возрастает число кратковременных глубо­ ких занижений уровня.

5.Плохие контакты. Наличие плохих контактов в местах соеди­ нений является одной из основных причин, вызывающих занижения, относящиеся к трем последним группам.

6.Ошибочные действия обслуживающего персонала. Ошибки обслуживающего персонала чаще всего связаны с непроизвольным изменением положения регуляторов усиления, неправильным под­ ключением измерительных приборов и несвоевременной заменой отдельных элементов аппаратуры. Наблюдаемые в этих случаях занижения уровня могут относиться к любой из четырех групп.

7.Импульсные помехи. Сложение импульсных помех с сигналом приводит к появлению кратковременных изменений уровня, вели­ чина которых зависит как от амплитуды воздействия, так и от со­ отношения фаз сигнала и импульсной помехи.

Исследования показывают, что существует тесная связь меж­ ду моментами появления занижений в каналах одной группы и дру­ гих групп одной ВЧ системы передачи.

Оценка степени совпадений занижений уровня проводилась ана­ логично оценке степени совпадения импульсных помех (см. § 3.1), при этом значение коэффициента совпадений к' составило около 0,9. Это позволяет сделать следующий вывод: источники занижений сосредоточены в основном в линейных трактах ВЧ систем пере­ дачи.

Результаты исследования распределения по участкам магистра­ ли занижений глубиной более '17 дБ показывают, так же как и в случае распределения импульсных помех, неравномерность и устой-

)

0,4

0,3

0,2 -

0,1 •

Рис. 4.1. Гистрограммы распределения перерывов по участкам магистрали

75

чивость на протяжении нескольких суток этого распределения (см. § 3.1 и рис 3.3). При этом характерно наличие одного наиболее ак­ тивно действующего участка.

На рис. 4.1 приведена экспериментальная гистограмма распре­ деления занижений по НЧ переприемам канала с шестью переприемами, построенная по полному объему измерений (около 300 ч). Значительное увеличение интенсивности потока занижений совпадало с периодом проведения настроечных и профилактичес­ ких работ.

4.2. Распределение занижений уровня но глубине и длительности

Исследования занижений уровня по глубине показывают, что их величина изменяется в широких пределах. Не твлько величина и длительность, но и структура занижений носят случайный харак­ тер и зависят не только от источника, но и от характера внешнего воздействия на источник. Например, один и тот же плохой контакт в зависимости от силы и частоты внешнего воздействия может при­ водить как к полному пропаданию сигнала, так и к частичному из­ менению уровня; реакция плохого контакта на внешнее воздейст­ вие может сопровождаться или не сопровождаться «дребезгом»,

т.е. целой серией более коротких занижений. Эти обстоятельства

иопределяют те трудности, с которыми приходится сталкиваться при изучении и описании занижений уровня как процесса.

Рассмотрим способ регистрации занижений уровня, который реализуется, например, в приборе АИПП [16]. Сигнал контрольной частоты, пришедший с выхода канала связи, усиливается, детек­ тируется и поступает на входы пороговых устройств (ПУ), вклю­ ченных параллельно и настроенных на различные пороги срабаты­ вания (рис. 4.2а и б). Выходы ПУ соединены со схемами совпаде­ ний (СС), на вторые входы которых непрерывно поступают так­ товые импульсы от генератора тактовых частот (ГТЧ). К каждой из схем совпадений подключаются счетчики импульсов (Сч).

Как следует из временной диаграммы, при каждом достижении уровнем сигнала значения порога срабатывания ПУ на вход СС поступают прямоугольные импульсы, длительность которых равна продолжительности времени занижения уровня сигнала. Счетчики, включенные на выходы схем совпадений, подсчитывают число так­ товых импульсов, прошедших за время занижения. Суммарное время занижения уровня для каждого из порогов подсчитывается так же, как суммарное время превышения уровня анализа им­ пульсной помехой [см. ф-лу (3.20)].

Результаты измерения обычно представляются в виде графика, где по оси абсцисс откладывается значение порога, а по оси ор­ динат отношение UaBfTc (t3au — суммарное время занижения сиг­ налом заданного порога, а Гс — продолжительность сеанса). Если необходимо узнать число занижений определенной величины, счет-

76

чики импульсов включают непосредственно на выход пороговых устройств.

На рис. 4.3 представлены функции распределения занижений уровня по глубине (Да) в каналах ТЧ для различных часовых от­ резков. Как видно из приведенного рисунка, функции распределе-

а)

1— 1_____ £

i 1

. IIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIUlllll|ll IIIIIIIIIIIIIIII

Рис. i4.2. Структурная схема (а) и временные диа­ граммы (б) к описанию способа регистрации зани­ жений уровня

иия имеют различный характер. Характер этого распределения изменяется в широких пределах как в одном канале при различ­ ных сеансах измерения, так и в разных каналах различных систем уплотнения [22, 24]. При этом наблюдается не только изменение интенсивности появления занижений, но и разница в наклоне функ­ ций распределения, что объясняется различием источников заниже: иий и их свойств.

77-

для проведения математических преобразований и расчетов, и, кроме того, используя графический метод, можно легко и с доста­ точной степенью точности определить параметры распределения [24].

Характерной особенностью экспериментальных кривых являет­ ся наличие точки перегиба в районе 10—15 дБ, где кривые резко изменяют крутизну, приближаясь к прямой, параллельной оси абсцисс. Этот факт подтверждает сказанное выше о различии ис­ точников занижений уровня и показывает, что если регистрируется занижение глубиной более 15 дБ, то с большой вероятностью это будет случай полного пропадания сигнала. На основании статисти­ ческого материала по занижениям уровня и свойств аппаратуры передачи данных было дано определение перерыва как занижения, глубина которого более 17,5 дБ.

По длительности перерывы делятся на короткие и продолжи­ тельные. Границей этого деления явился интервал времени, рав­ ный 300 мс, так как это объясняется особенностью коммутируемых каналов нарушать установленное соединение при наличии переры­ ва длительностью более 300 мс. Та же длительность была распро­ странена и на случаи прямых соединений. Таким образом, корот­

для определения понятия отказа канала связи.

Если занижения уровня, как правило, не приводят к появлению ошибок при передаче двоичной информации, то перерывы являют­ ся одной из основных причин, снижающих достоверность, пропуск­ ную способность и надежность систем передачи данных.

Например, величина частости появления ошибок прямо про­ порциональна суммарной длительности перерывов за сеанс изме­ рения и может быть подсчитана с достаточной степенью точности по формуле

* с

где U — длительность одного перерыва; Тс — длительность сеанса измерений. Применяя эту формулу, необходимо в каждом конкрет­ ном случае учитывать погрешность. Погрешность связана с осо­ бенностью воздействия на сигнал перерывов, длительность кото­ рых меньше длительности элементарной посылки.

На рис. 4.4 и 4.5 приведены экспериментальные функции рас­ пределения перерывов по длительности для первичных и стандарт­ ных каналов ТЧ соответственно. Вид этих функций показывает, что удельный вес числа кратковременных перерывов в каналах связи весьма значителен. Однако следует учесть то обстоятельство, что, как правило, кратковременные перерывы не появляются независи­ мо, а являются сопутствующим явлением («дребезгом») действия более продолжительного перерыва.

79