4.3 Параметры линейных трактов ЦСП. Понятие вандера и джиттера. Методика измерений. Нормирование
Различают регулярный и нерегулярный
джиттер. Регулярный или постоянный джиттер обычно обусловлен процессами
мультиплексирования и регенерации. Его влияние предсказуемо и может
компенсироваться регенераторами и мультиплексорами.
Нерегулярный или случайный джиттер не
может быть скомпенсирован. Регулярный джиттер обычно связан с передаваемыми
последовательностями битов. Вызывается случайной скважностью ЦЛС, расстройкой
фильтров ВТЧ, межсимвольной интерпретацией и т.д.
Нерегулярный (случайный) джиттер
вызывается воздействием помех на ВТЧ. При регулярном джиттере (или фазовым
дрожанием) во всех регенераторах линейного тракта возникают однотипные искажения
временных соотношений в ЦС. Например, увеличение числа пробелов между двумя
импульсами линейного сигнала приводит к смещению временных положении тактовых
импульсов в одну и туже сторону во всех регенераторах.
Кроме перечисленных причин
возникновения джиттера в системах связи, имеется ряд причин непосредственно
связанных с технологией цифровых телекоммуникаций. Такой джиттер возникает из-за
алгоритмов, реализованных в цифровых системах передачи. Соответственно, такой
джиггер является алгоритмическим
Одним из эффектов накопленного в
составной системе передачи джиттера является то, что его воздействие на
параметры системы передачи могут не проявляться в течении долгого времени. В
результате небольшое увеличение джиттера или изменение другого параметра
деградации качества приводит к резкому ухудшению параметров
качества.
Рассматривая общую методологию
измерений джиттера, необходимо отметить, что она до сих пор не установилась.
Джиттер измеряется как пиковая
величина отклонения фазы (частоты), приведенная к длине периода передачи данных.
Для точного измерения джиттера необходимо точно определить ширину полосы
измерений. В противном случае невозможно оценить влияние джиттера на параметры
системы передачи
На рисунке 4.1. представлены основные
характеристики джиттера сигнала, где
Рис. 4.1. Основная характеристика джиттера.
Фазовое дрожание импульсов тактовой синхронизации относительно номинального временного положения могут быть как высокочастотными, так и низкочастотными. Фазовое дрожание (джиттер) вызывают двоякое воздействие на качество циклов передачи. Первый вид воздействия вызывает рост вероятности ошибки в одиночном регенераторе и в ЦЛТ в целом. Это связано с тем, что в процессе регенерации за счет фазового дрожания импульсов тактовой синхронизации смещается момент принятия решения регенератором относительно центра сигнала, что может привести к неправильному решению.
Увеличение числа ошибок, как
теоретически и экспериментальными исследованиями связано с
высокочастотными фазовыми дрожаниями, частота которого сравнима с частотой
тактирования ЦС.
Второй вид воздействия фазового
дрожания на качество передачи связан с тем, что они вызывают фазовые дрожания
управляющих сигналов ГО приема, приводящие в конечном итоге к изменению
временного положения АИМ сигналов на выходе декодера относительно номинального.
Это приводит к тому, что огибающая АИМ сигнала при наличии фазового дрожания
будет по форме отличаться от сигнала на передаче.
Рис. 4.3. Маска на нормы уровня
собственного джиттера в цифровой системе передачи
В результате восстановленный сигнал
будет отличаться от истинного, т.е. фазовое дрожание приводит к появлению на
выходе канала шумов, аналогичных шумам квантования. Они зависят в основном от
низкочастотных дрожаний с частотами близкими к fД=8 кГц.
Доказано, что защищенность от помехи,
вызванной фазовым дрожанием ЦС в канале ТЧ, порядком 33 дБ, обеспечивается при
Ф.Д.=1,4
мкС.
В НС и СС ЦСП фазовое дрожание
ФД<1,4 мкС, поэтому, вызванные импульсы практически не влияют на качество
передачи.
Для передачи TV Ф.Д<0,5 нм, поэтому требуется
применение подавителей ФД (размытость отдельных элементов, искажение картинки,
изменение отдельных оттенков в цвете TV).
Воздействие джиттера практически
невозможно компенсировать в процессе эксплуатации.
Вандером как мы отметили называется
изменение частоты передаваемого сигнала с большим периодом и с f<10 Гц, т.к. период достаточно
большой, то уровень вандера можно компенсировать визуально при измерениях
частоты цифровой передачи.
Рис. 4.4. Основная характеристика
вандера.
В отличии от последствии джиттера,
последствия вандера можно компенсировать. Вандер в отличии от джиттера приводит
к переполнению буферов приемных устройств и проскальзыванием, т.к. в случае
вандера речь идет об изменении частоты принимаемого сигнала с большим периодом.
Невозможно каким-либо способом влиять на прохождение вандера по цепям устройств
передачи информации. Такой эффект называют «прозрачной трансляцией» вандера по
сети. Вандер в основном воздействует на систему синхронизации. Выделенный
синхросигнал из принимаемого потока, содержащего Вандер, может привести к
ухудшению параметров системы синхронизации. Поэтому измеряются параметры вандера
при анализе систем синхронизации.
Для более детального влияние вандера
рассмотрим механизм возникновения проскальзывании.
Проскальзыванием называется
повторение или исключение группы символов в синхронной или плезиохронной
последовательности двоичных символов в результате различий между скоростями
fСЧ и fЗ в буферной
памяти.
Механизм возникновения
проскальзывании приведен на рис. 4.5.
Рис. 4.5. Механизм возникновения
проскальзывании.
Если f1>f2 – буфер памяти переполняется, что
приводит к потере информации в размере емкости буфера, возникает положительное
проскальзывание.
Если f1>f2 – то цифровое устройство 2 (ЦУ2)
рано или поздно начнет считывание информации с дублированием битов (повторное
считывание), что приведет к ошибке – отрицательному
проскальзыванию.
Цифровое устройство 1 генерирует
цифровой сигнал с частотой f1, этот сигнал также с частотой
f1 записывается в оперативную память
эластичного буфера, из которого считывается приемным цифровым устройством 2 с
частотой f2. Частоты передачи и считывания
определяются частотой задающих тактовых генераторов
соответственно.
В отсутствии эластичного буфера
проскальзывания возникают по мере накопления фазового сдвига сигналов передачи и
приема. В этом случае в зависимости от среднего уровня рассинхронизации будут
возникать битовые проскальзывания, т.е. ошибки в считывании бита. Современные
цифровые сигналы в области связи структурированы (как правило, на циклы или
кадры), битовые проскальзывания будут нарушать цикловую синхронизацию в то время
как, с точки зрения алгоритмов взаимодействия цифровых устройств, наиболее
желательным являются цикловые проскальзывания, которые приводят к потере цикла
информации, однако не приводят к нарушению цикловой синхронизации. Так,
например, одно битовое проскальзывание приводит в современных цифровых АТС к
потере до трех циклов информации, что необходимо для восстановления цикловой
синхронизации. Такие проскальзывания называют неуправляемыми.
Эластичные буферы используются для
управления проскальзываниями с целью сохранения цикловой
синхронизации.
В случае большого размера эластичного
буфера памяти вандер не окажет воздействия на параметры цифрового канала. Отсюда
следует важный вывод: последствия вандера могут быть компенсированы путем
расширения размера эластичного буфера памяти. Это является очевидным аргументом
в пользу рассмотрения вандера как важного эксплуатационного параметра, который
не только позволяет обнаружить причину деградации качества связи, но и
предпринять определенные меры ликвидации такой деградации.
Контрольные
вопросы.
1
Назовите
два типа джиттера?
2
В чем
отличия регулярного джиттера от нерегулярного джиттера?
3
Определение
вандера?
4
Что
называют проскальзыванием?