. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Modelování chybových jednotek a chybových parametrů pro vysokorychlostní přenosy
8. listopadu 2011 - 8:00 | Ing. Petr Ivaniga, CSc., Ing.Ľudovít Mikuš, PhD. | Modelování chybových jednotek a chybových parametrů pro vysokorychlostní přenosy | Komentářů: 2  

Modelování chybových jednotek a chybových parametrů pro vysokorychlostní přenosy

Pokračování definice chybových jednotek a chybových parametrů se zaměřuje na vysvětlení souvislosti mezi jednotlivými parametry definovanými v doporučení G.821 a G.826.

V článku jsou vysvětleny souvislosti mezi jednotlivými parametry definovanými v doporučení G.821 a G.826

Definování chybových jednotek a chybových parametrů
Doporučení ITU G.826 sleduje čtyři základní parametry pro hodnocení blokové chybovosti:

  • Errored Block (EB), chybný blok – blok, ve kterém se vyskytuje jeden nebo více chybných bitů,
  • Errored Second (ES), chybná sekunda – časový úsek jedné sekundy, ve kterém je jeden nebo více chybných bloků,
  • Severely Errored Second (SES), silně rušená sekunda – interval délky jedné sekundy, který obsahuje nejméně 30% chybných bloků, nebo silně rušený časový úsek,
  • Background Block Error (BBE), chybný blok – blok, který nepatří k silně rušené sekundě.

Silně rušené časové oblasti pro měření za provozu jsou pro systémy PDH a SDH definovány odlišně. V této kategorii jsou definovány poplachy, jako jsou ztráta signálu, ztráta rámcové synchronizace, příjem poplachového vysílacího signálu AIS (Alarm Indication Signal). Silně rušená časová oblast nastává, když chybovost je větší než 10-3. Parametr DM - minuta snížené kvality, který byl definován v doporučení G.821, se v praxi neosvědčil a v doporučení G.826 se nevyužívá.

Měřením výše uvedených chybových jednotek získám absolutní hodnoty těchto veličin. Praktičtější ovšem je používat hodnoty relativní. Doporučení G.826 definuje tři relativní chybové parametry:

  • Errored Second Ratio (ESR) – poměr rušených sekund k celkovému počtu sekund ve sledovaném časovém intervalu,
  • Severely Errored Second Ratio (SESR) – poměr silně rušených sekund k celkovému počtu sekund ve sledovaném měřícím intervalu,
  • Background Block Error Ratio (BBER) – poměr chybných bloků k celkovému počtu bloků v měřícím časovém intervalu.

Tyto chybové parametry platí za předpokladu, že systém je provozuschopný. Podle doporučení ITU G.826 v případě, že za sebou následuje nejméně 10 sekund, ve kterých je chybovost větší než 10-3, není přenosový systém schopen provozu. Systém se stává provozuschopným, když po sobě následuje nejméně 10 sekund, které nejsou silně rušené.

Posuzování těchto doporučení je zachyceno na rozdílných definicích. Je proto třeba si nejdříve objasnit souvislost mezi chybnými bity, které jsou definované v doporučení G.821 a chybnými bloky, definovanými v doporučení G.826. Tyto souvislosti jsou ve větší míře ovlivněné časovým rozdělením chybných bitů.

V následující úvaze s velkým zjednodušením popíšu statistický model pro časové rozdělení bitových chyb. Za předpokladu, že pro každý bit platí stejná pravděpodobnost chyby a že bitová chyba je nezávislá od předchozí chyby. Matematicky mohu tento model popsat pomocí binomického rozdělení, nebo za určitých předpokladů Poissonovým rozdělením.

Chybné sekundy
Podle doporučení G.821 chybná sekunda vznikne za předpokladu, že v průběhu jedné sekundy se vyskytne minimálně jedna chyba. Podle doporučení G.826 platí princip měření blokové chybovosti - jedna sekunda je chybná v tom případě, když obsahuje minimálně jeden chybný blok. V tomto případě je blok označený jako chybný, když obsahuje jednu nebo více chyb a tak v konečném důsledku mají tyto dvě doporučení stejné definice. Rozdíl je v tom, že doporučení G.826 platí pro vyšší přenosové rychlosti a doporučení G.821 platí pro kanál s pevně stanovenou přenosovou rychlostí 64 kb/s. Parametr, který nezávisí od přenosové rychlosti je chybovost, a proto je účelné koncovou hodnotu přepočítat na chybovost .

Všeobecný vztah mezi poměrem chybných sekund a chybovostí mohu za předpokladu Poissonova rozdělení přibližně popsat vztahem:

  (1)

kde BER znamená chybovost a R vyjadřuje přenosovou rychlost.
Ze vztahu (1) mohu vyvodit následující poznatky:

  • Při přechodu z doporučení G.821 které platí pro 64 kb/s kanál, k vyšším přenosovým rychlostem, mohu pozorovat zpřísnění požadavků na chybovost o více než faktor 60.
  • Parametr chybná sekunda definovaný v doporučení G.826 roste s vyšší přenosovou rychlostí. Tento nárůst není proporcionální, jako bych očekával, ale nepatrný. Z uvedeného vyplývá, že přípustná chybovost se stoupající přenosovou rychlostí klesá a například pro VC-4 leží v oblasti přibližně . Tato hodnota je třikrát přísnější, než připouští doporučení G.821.

Chybné sekundy nejsou vyvolány pouze nezávislým rušením v přenosovém systému, ale často vznikají taky nesystémově podmíněnými vnějšími poruchami. Tyto poruchy se týkají pevného časového úseku, nezávislého od přenosové rychlosti pozorované přenosové tratě.

Silně rušené sekundy
Dříve než porovnám tyto parametry v obou doporučeních, musím si odpovědět na dvě základní otázky:

  • V jaké souvislosti stojí definice chybových parametrů pro silně rušené sekundy v obou doporučeních?
  • Jak velký je přípustný podíl pro silně rušené sekundy ve zkoumané oblasti?

Nejdříve si musím odpovědět první otázku. V doporučení ITU G.821 je definována silně rušená sekunda, jako sekunda ve které je chybovost větší než 10-3. V doporučení ITU G.826 je silně rušená sekunda popsána pomocí dvou kritérií. Prvé kritérium vyjadřuje podíl chybných bloků v sekundě. Druhé kritérium zkoumá, zda nastupují silně rušené časové úseky. To odpovídá událostem s extrémními shlukovými chybami. Z předpokladu, že vznikající chyby můžeme popsat Poissonovým rozdělením vyplývá, že prvé kritérium je podstatně přísnější než druhé. Souvislost mezi poměrem označených bloků Y a jemu příslušné chybovosti BER (Y) mohu přibližně popsat následujícím vztahem:

  (2)

kde N je počet bitů v bloku.

Pro doporučení G.826 N není konstanta, ale mění se s přenosovou rychlostí. Kritická hodnota veličiny Y pro určení silně rušené sekundy je však pro všechny přenosové rychlosti stejná 0,3. Z rovnice 2 vyplývá, že ekvivalentní chybovost BER(Y) pro dané Y, s rostoucí přenosovou rychlostí klesá. Podobně jako definice chybné sekundy, je s rostoucí přenosovou rychlostí přísnější i definice silně rušené sekundy. Například pro přenosovou rychlost 150 336 Mb/s odpovídající oblasti VC – 4 můžeme pozorovat, že prahové hodnotě Y=0,3 odpovídá hodnota BER(Y) = 2.10-5. To v konečném důsledku znamená, že tato hodnota je vůči hodnotě definované v doporučení ITU G.821 50 násobně přísnější. Pro zbývající dvě přenosové rychlosti je chybovost menší přibližně o faktor 3 až 10 vůči VC – 4. Při odpovědi na druhou otázku je třeba podotknout, že obě doporučení připouští stejnou hodnotu SESR pro spojení konec – konec rovnající se 0,2. Doporučení ITU G.826 je přísnější než doporučení ITU G.821, protože ekvivalentní chybovost BER(Y) je nižší než hraniční hodnota 10-3.

Při spojení konec – konec je cílová hodnota podřízená jednotlivým úsekům. Podle doporučení G.821 je naznačená jen jedna polovina hodnoty v referenčním spojení.
Rozdíly koncepcí SESR v doporučeních ITU G.821 a G.826 mají dva podstatné účinky:

  1. Pro linkové přenosové systémy na mezinárodních úsecích je hodnota SESR u doporučení G.826 méně přísná jako u doporučení G.821. Odpovídající požadavky doporučení G.826 negarantují bezprostředně požadavky podle doporučení G.821.
  2. Pro rozhlasové systémy dálkových sítí představuje doporučení G. 826 podstatně menší hodnotu SESR než G.821. Při plánování nových směrových tratí mohu tyto zvýšené požadavky zohlednit s přihlédnutím na volbu délky trasy a dimenzování přístrojů.

Blokové chyby
Veličinu BBE – počet chybných bloků, které nepatří k silně rušené sekundě a s tím související poměr BBER, definovaný v G.826, doporučení G.821 nedefinuje. Určité porovnání je však možné. Tyto parametry mají podobnou funkci jako parametr chybová sekunda, a proto je vhodné porovnání parametrů BBER u G.826 a ESR u G.821.

Pro tento účel musím nejdříve přepočítat cílovou hodnotu BBER na požadovanou chybovost. Za předpokladu Poissonova rozdělení výskytu chyb platí přibližný vztah:

  (3)

Rovnice 3 nevykazuje žádné výsledky, pokud hodnota chybovosti leží nad ekvivalentní chybovostí BER(Y) která je daná vztahem 2 pro silně rušené sekundy. Platnost definice BBE v G.826, jak již jsem výše uvedl se vztahuje na sekundy které nejsou silně rušené. Chybový poměr BBER v doporučení G.826 je méně přísný jako chybová sekunda v doporučení G.821.

Z předchozích vztahů rovněž vyplývá, že hodnota BBER je podstatně menší než hodnota chybové sekundy podle doporučení G.821. Z této úvahy vyplývá, že doporučení G.826 vzhledem k parametru BBER klade větší požadavky na přenosové zařízení jako doporučení G.821. Uvedené předpoklady mohu vyslovit pouze za předpokladu Poissonova rozdělení výskytu chyb.

Diskuse k dosaženým výsledkům
Pro vyhodnocení podle doporučení G.826 je určující fakt, že není významný aktuální počet chybných bitů v chybném bloku, pokud nenastupuje silně rušený časový úsek Doporučení G.826 je tolerantní vůči shlukově vyskytujícím se chybám, neboť v tomto případě velký počet chybných bitů v průběhu jedné sekundy má za následek zřetelně menší počet chybných bloků. V případě že stejný počet chybných bitů je rozdělený rovnoměrně v průběhu jedné sekundy, může každý jednotlivý chybný bit produkovat chybný blok. V doporučení G.821 je směrodatný pouze celkový počet chybných bitů, ale ne jejich rozdělení v průběhu sekundy.

Autoři: Ing. Petr Ivaniga, CSc., Ing.Ľudovít Mikuš, PhD.

Literatura:

[1] IVANIGA, P.: Hodnocení chybovosti ve vysokorychlostních digitálních sítích. Vydala Žilinská univerzita v Žiline EDIS- vydavateľstvo ŽU 87s, AH 4,85 ISBN 978-80-8070-771-2, 2007.
[2] MIKUŠ, Ľ.: Hodnocení chybovosti v páteřních sítích. Elektrorevue 24/2010 ISSN 1213- 1539, s.1 – 5.
[3] IVANIGA, P.: Error rate model for high – speed digital network. SCENTIFIC REPORTS WISSENSCHAFTLICHE BERICHTE, Journal of the University of Applied Science Mittweida, Nr.13 2005 ISSN1437 – 7626, s. 3-4.
[4] IVANIGA, P., MIKUŠ, Ľ: Measuring of block error rates in high – speed digital networks. ADVANCES in Electrical and Electronic Engineering No. 1-2, Vol. 5/2006. ISSN 1336 – 1376, s.35-36.
[5] IVANIGA, P., HUSÁR, P.: Qualitätsmessung von Digitaltrakten. Nachrichtentechnik Elektronik Berlin 40 (1990), 12 s. 459- 462.
[6] ITU-T Recommendation G.821- Error performance of an international digital connection operating at a bit rate below the primary rate and forming part of an integrated services digital network.
[7] ČERŇANSKÁ, M., ŠKVAREK, O.: Sentence melody analysis for speech production in the TTS system. TRANSCOM 2009, Žilina, str. 25-30,
ISBN 978-80-554-0039-6.
[8] ČÁKY,P., ČERŇANSKÁ, M., KLIMO, M., MIHÁLIK, P., ŠKVAREK, O.: Speech synthesis in e-laerning systems. ICETA 2004, Košice, str. 107-110,
ISBN -80-89066-85-2.






GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (2):

Zobrazit starší 30 dnů (2)...

host
2. Dne 14. 11. 2011 v 09:40 zaslal host
Bez titulku
z těchto přízpěvkú už múžete vydat knihu


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
MRF24J40MA
MRF24J40MA je certifikovaný 2,4 GHz IEEE 802.15.4 bezdrátový modul transceiveru.
od 345 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007