Вед. научный сотрудник НИЧ МТУСИ снс. ктн. Колтунов М.Н. Начальник лаборатории НИЧ МТУСИ ктн. М.Л Шварц 1 Особенности проведения измерений на сети ТСС

Надёжное функционирование системы ТСС на сети связи общего пользования (ССОП) обеспечивается проведением измерений условий распределения сигналов синхронизации на всех сетях электросвязи взаимодействующих с ССОП. К сожалению, эксплуатационный персонал, проводящий измерения на сети ТСС, не всегда правильно представляет назначение проводимого измерения, неверно его оценивает, в результате не гарантируется необходимая надежность используемой системы ТСС. 2

В процессе эксплуатации системы ТСС проводятся измерения основных параметров синхросигналов на сети связи, с целью определения их соответствия сетевым нормам, а также проводятся паспортизация оборудования, используемого для формирования и восстановления сигналов синхронизации. Стандартизированным сигналом синхронизации на сети ТСС служат синусоидальный или прямоугольный сигнал частотой 2,048 МГц. В качестве синхросигнала используют также сигнал 2,048 Мбит/с в коде HDB3. Синхросигнал характеризуется точностью установки номинала тактовой частоты и дрейфом частоты. Кроме того, синхросигнал при прохождении по сети связи подвергаются фазовым (временным) искажениям, которые изменяют его мгновенную частоту. 3

При быстром изменении фазы сигнала синхронизации, с частотой 10 Гц и более, создается дрожание фазы (джиттер), а при медленном изменении фазы с частотой ниже 10Гц - блуждание фазы (ван дер). Дрожание фазы измеряется в долях тактового интервала (единичного интервала ЕИ), а блуждание фазы измеряется в нс и определяется путём измерения ошибки временного интервала (ОВИ). Так как дрожание фазы подавляется на каждом участке цифровой сети и, следовательно, не накапливается в элементах сети, то основной характеристикой определяющей искажения синхросигнала на сети связи является блуждание фазы. 4

Параметры оборудования определяются с целью проверки его исправности и обеспечения эффективного использования. Наиболее важными характеристиками оборудования являются: - точность установки номинала тактовой частоты; - помехоустойчивость к шумам входного сигнала синхронизации; - обеспечиваемое подавление шумов в поступающем входном сигнале синхронизации; - нарушения непрерывности выходного сигнала синхронизации при переходе на резервный сигнал синхронизации, или на резервный комплект оборудования; - полоса захвата входного сигнала синхронизации; - стабильность частоты сигнала синхронизации при переходе оборудования в режим запоминания частоты (точность запоминания и суточный её уход). 5

При организации измерений на сети ТСС определяются перечень измеряемых параметров, а также порядок и методы проведения измерений, которые распространяются на следующие элементы системы ТСС: - оборудование ТСС, а также коммутационные станции, которые используются при распределении синхросигналов по сети ТСС; - источники эталонных синхросигналов, подключенные к сети ТСС; - сети ТСС, построенные на базе цифровых транспортных систем передачи. 6

На схеме сети ТСС определяются точки, в которых должны измеряться параметры синхросигналов; Устанавливается последовательность проведения измерений в этих точках (план проведения измерений); Проводится комплексный анализ результатов проведенных измерений, при котором определяются возможности данной сети ТСС, выявляются существующие недостатки этой сети, выдаются рекомендации по устранению выявленных недостатков и предложения по дальнейшему развитию данной сети ТСС. 7

При паспортизации оборудования измеряются следующие характеристики: - относительным отклонением частоты выходного синхросигнала от его номинального значения; - уровень блуждания фазы выходного синхросигнала; - характеристики изменения частоты синхросигнала в режиме удержания частоты; - допустимый уровень фазовых шумов во входном синхросигнале; - полоса подавления фазовых шумов входного синхросигнала; - нарушения непрерывности фазы выходного синхросигнала при переходе на резервный синхросигнал или на резервные комплекты оборудования. 8

1. Блуждание фазы синхросигнала Наиболее распространенным и важными измерением на сети ТСС являются измерения блуждания фазы синхросигнала, которые определяются параметрами ошибки временного интервала (ОВИ). Основными параметрами блуждания фазы принято считать максимальную ошибку временного интервала (МОВИ) и девиацию временного интервала (ДВИ) для различных интервалов наблюдения. Зависимости МОВИ и ДВИ от длительности интервала наблюдения сравниваются с предельно допустимыми значениями (масками), установленными нормативными документами. Для оценки результатов проведенных измерений необходимо правильно использовать установленные «маски» и определить необходимое время измерений. 9 и

При оценке результатов измерений основной «маской» должна служить «маска» характеризующая синхросигналы на входе сети ТСС, определяемая как выходные сетевые параметры ПЭГ ( «маска» рекомендации МСЭ-Т G823 п.6.2.1); Если измеренные параметры МОВИ и ДВИ укладываются в пределы этой маски, то качество синхронизации на данном участке сети связи можно считать очень хорошим. Если МОВИ или ДВИ на каком-либо временном интервале не укладывается в эту «маску», то требуется проведение анализа цепи передачи данного синхросигнала. Для такого анализа обычно нужна другая «маска», превышение которой недопустимо для данного вида оборудования на сети ТСС. 10

Исходя из вида оборудования, на выходе которого проводится измерения, устанавливается оптимальное время измерения. На входах любого оборудования, включенного в сеть ТСС, длительность каждого измерения должна определяться исходя из диапазона, создаваемого им ван дера. Для мультиплексоров систем передачи этот диапазон ограничен временем 1000 секунд. На выходах ВЗГ, МЗГ и коммутационных станций, диапазон помех, создаваемый собственной системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), находится в пределах 2,5-10 тысяч секунд. В результате время измерения ОВИ на выходах мультиплексоров систем передачи время измерения устанавливается равным 1200 секунд, а на выходе оборудования синхронизации и коммутации секунд (4 часа). 11

Характеристика ДВИ обычно имеет сложную форму, а сравнивать с «маской» необходимо максимальные значения ДВИ для всего интервала наблюдения. Для приведенного на рисунке зависимость ДВИ при всех интервалах наблюдения, больших 25 с, приблизительно равно 12 нс. Если в каких-то точках рассматриваемого интервала наблюдения допустимое значение ДВИ меньше, чем измеренный максимум, то необходимо указывать какому времени наблюдения этот максимум соответствует. В таблицах необходимо записывать допустимые пределы для измеряемой величины не виде формул, а в числовом виде, и указывать, что измеренные значения некоторого данного, приведенного в таблице. 12

13 Характеристики синхросигналов

Измерение относительного отклонения частоты синхросигнала от её номинального значения должно проводиться на выходах ПЭГ или ПЭИ. Метод измерения заключается в сравнении частоты синхросигнала с частотой опорного сигнала, в качестве которого должен использоваться поверенный генератор, точность установки частоты которого выше, чем у измеряемого сигнала, т.е. не более, чем Относительное отклонение частоты синхросигнала рассчитывается по формуле: f/fн =(МОВИ)к – (МОВИ)н/ τ кон - τ нач 14

где: f – отклонение частоты синхросигнала от ее номинального значения; f н – номинальное значение частоты синхросигнала; (МОВИ) к и (МОВИ) н – значения МОВИ, соответствующие началу и концу участка графика зависимости МОВИ от интервала наблюдения «τ», на котором изменение МОВИ определяется долговременной стабильностью частоты; τ кон - интервал наблюдения, соответствующий концу участка графика зависимости, значение которого выбирается исходя из требуемой точности измерений; τ нач - интервал наблюдения, соответствующий началу участка графика зависимости. На приведённом рисунке τ нач = 20 с. 15

16 Характеристики синхросигналов

Использование приведенных выше формул позволяет уменьшить время измерения для атомных стандартов частоты, т.к. на результаты измерения практически не влияет блуждания фазы синхросигнала. Полагая достаточным, чтобы отклонению частоты f/fн = соответствует изменение величины МОВИ =10 нс, то время наблюдения должно быть не менее сек, или 3 часа. Если τ нач принять равным одному часу, то общее время измерения может не превышать 4-х часов. Для ПЭИ, выполненных на основе приемников ГЛОНАСС/GPS, с учетом возможной нестабильности частоты выходного синхросигнала, время измерения должно быть не менее 24 часов. 17

На сети ТСС не требуется проводить измерение фактического отклонения частоты формируемого синхросигнала от его номинального значения. Необходимо лишь удостовериться, что это отклонение не превышает значение Для упрощения данной процедуры в качестве опорного источника синхросигнала возможно использование одного из свободных ПЭИ, входящего в состав ПЭГ. При измерениях отклонений значения частоты синхросигнала в момент перехода задающего генератора в режим запоминания частоты и в процессе работы в этом режиме на суточном временном интервале, достаточно использовать опорный генератор средства измерения. 18

Точность запоминания частоты f 2000 с /f н определяется, как разность значений МОВИ, поделенная на длительность интервала измерения. Пологая, что для измерения данных по точности запоминания частоты достаточно 2000 с, а τ нач =200 с имеем f 2000 с /f н = (МОВИ 2000 с – МОВИ 200 с )/1800 с, где МОВИ измеряется в нс, а целое значение f 1 /f н выражено в относительных единицах. Суточное отклонение частоты определяется, как разность между f 24 ч /f н - f 2000 с /f н, где f 24 ч /f н =(МОВИ 24 ч – МОВИ 23,5 ч )/1800 с. Можно оценивать качество режима запоминания частоты в соответствии по допустимому значению ОВИ (фазовой ошибки) ΔТ(S) =|a 1 S+0,5bS 2 +c|, где a 1 = , b = / в день а с=60 нс. Так как в большинстве практических случаев можно считать, что с=0, и температура при измерениях постоянна, то ΔТ(S) =|a 1 S+0,5bS 2 | 19

При проведении измерений осуществляют модуляцию входного синхросигнала последовательно частотами 1Гц с амплитудой 375 нс; 0,1Гц с амплитудой 375 нс; 0,01Гц с амплитудой 1000 нс; 0,001Гц с амплитудой 1000 нс и 0,0001Гц с амплитудой 2500 нс. Длительность измерений для частот 1 и 0,1Гц -100 с; для частоты 0,01Гц с; для частоты 0,001Гц с и для частоты 0,0001Гц с. Проверяемый генератор должен оставаться в синхронном режиме, частота выходного синхросигнала должна в среднем сохранять частоту входного синхросигнала. Если генератор выходит из синхронного режима, то амплитуду модуляции надо уменьшать до тех пор пока выходной сигнал не станет устойчиво удерживать исходную частоту входного синхросигнала, для проведения дальнейшей оценки работоспособности проверяемого оборудования. 20

Эта методика во многом аналогична предыдущей. При проведении измерений осуществляют модуляцию входного синхросигнала последовательно частотами 1Гц; 0,1Гц; 0,01Гц; 0,001Гц и 0,0001Гц, но для всех сигналов устанавливается одинаковая амплитуда 200 нс. Длительность измерений такая же, что и при предыдущей методике.. Наблюдается выходной синхросигнал, который должен в среднем сохранять исходную частоту синхросигнала 2,048МГц. Амплитуда модуляции уменьшается с повышением частоты. Частота для которой амплитуда модуляции выходного синхросигнала становится равной 140 нс определяет полосу подавления фазовых шумов. Примечание: Для более точного определения полосы подавления фазовых шумов допустимо устанавливать дополнительные модулирующие частоты входного синхросигнала. 21

Эти измерения не предусматривают анализ всего процесса переключения, т.к. режим запоминания частоты синхросигнала проверяется отдельно. Переход на резерв определяется скачком фазы выходного синхросигнала. Скачки фазы выходного синхросигнала определяются по характеристике ОВИ на интервале времени, в течении которого происходит переключение. Начинается измерение за 2 минуты до момента переключения и заканчивается спустя 5 минут после перехода на резервный синхросигнал или на резервный комплект оборудования. Измеряется величина скачка фазы выходного синхросигнала в моменты переключений. 22

При проведении измерений устанавливается допустимые для данного оборудования отклонения частоты входного синхросигнала относительно номинального значения, формируемого измерительным прибором. Сначала изменяют частоту в сторону её увеличения (например на ), а затем в сторону уменьшения (например на ). При этом наблюдается величина ОВИ выходного сигнала, которая должна соответствовать отклонению частоты входного синхросигнала. 23

1. Для обеспечения высокого качества услуг, которые предоставляет ССОП потребителям, необходимо качественные и надежные измерения параметров, определяющих частотно-временное обеспечение сетей электросвязи всех операторов связи. 2. Надежные и качественные измерения невозможны в отсутствии утвержденных методик измерения основных параметров системы ТСС. 3. Назрела острая необходимость разработки и утверждения НПА по эксплуатации системы ТСС, включив в него методики измерений. 24