Секретный архив
Шерлока Холмса



Мухин С.В.

Выбор метода контроля канала тональной частоты

В настоящее время все большее значение приобретают сети передачи данных, строящиеся по различным принципам и имеющие различное оборудование. На сегодняшний день в нашей стране большинство сетей передачи данных строится на аналоговом оборудовании. Этому способствовала история развития сетей передачи данных, так как в России имеется достаточно развитые телефонные сети (общего пользования, ведомственные сети) построенные с помощью аналогового оборудования, поэтому поведение каналов передачи данных сложно предсказать. Каналы тональной частоты не стационарны. Их параметры (групповое время прохождения, сдвиг частоты, дрожание фазы, помехи и многие другие) зависят от внешних условий, таких как, атмосферные явления, нестабильность напряжения питания, нестабильность генераторного оборудования и наконец ошибки обслуживающего персонала. Все это сказывается на качестве сетей передачи данных и поэтому возникает необходимость контроля и оценки качества каналов передачи данных.

В настоящее время возникает необходимость в возможности предсказывать поведение канала передачи данных, его устойчивость по истечении времени, на этапе формирования канала, а также во время его эксплуатации. Поэтому рассмотрим два метода контроля канала передачи данных, используемых в настоящее время, с целью выявления наиболее подходящего для данной цели.

Одним из методов контроля каналов передачи данных, является контроль по вторичным характеристикам - статистике ошибок в последовательности дискретных элементов и блоках информации с учетом зависимого характера их искажения. В качестве оценки неизвестной вероятности Р используется, как правило, коэффициент ошибок по единичным элементам (кодовым комбинациям):

Р=k/(Vt),

где k - число обнаруженных ошибочно принятых единичных элементов (кодовых комбинаций);

V - реальная скорость передачи;

t - время измерения.

Величина k может быть измерена методом тестового или бестестового контроля. В основе последнего лежат косвенные и кодовые методы обнаружения ошибок. Метод тестового контроля позволяет произвести точное измерение, в остальных случаях можно говорить лишь об оценках этой величины.

В практике эксплуатации систем передачи информации рационально использовать такие методы контроля, которые позволили бы совместить во времени процессы передачи полезной информации и контроля. В этом случае для контроля по элементам могут быть выбраны косвенные (параметрические) методы обнаружения ошибок, заключающиеся в применении детекторов качества, анализирующих параметры сигналов и выявляющих ошибки с определенной вероятностью на основании косвенных данных, например данных о степени искажения посылки.

Оценка состояния канала по коэффициенту ошибок (единичных элементов или блоков) - наиболее простой и легко реализуемый метод. Однако его применение целесообразно лишь на каналах с распределением ошибок, близким к независимому. Оценка состояния каналов, характеризующихся группированием ошибок элементов, которая в свою очередь приводит к взаимосвязи искажений передаваемых блоков информации, с помощью указанного метода становится явно не адекватной и приводит к значительным ошибкам контроля. Поэтому применимость этого метода ограничивается также периодом квазистационарности состояния канала связи.

Состояние канала оценивается вероятностью р положительного исхода события (ошибка элемента, искажение кодовой комбинации или блока информации), а задача контроля может быть сведена к задаче проверки статистических гипотез относительно неизвестной вероятности, что позволяет характеризовать достоверность контроля вероятностями ошибок первого и второго рода.

На практике наиболее часто возникает двухальтернативная задача проверки гипотезы H : p>pн - канал не пригоден для работы, H : p<=pн - канал пригоден для работы, где рн - максимально допустимое значение вероятности р.

Поставленная задача может быть решена путем как точечной или интервальной оценки вероятности p, так и проверки статистических гипотез относительно параметра p. [1]

Основная проблема этого метода оценки канала является выбор минимально возможной длины контрольной передаваемой последовательности, а значит наиболее эффективной процедуры проверки неравенства p>pн. А также времени проведения испытаний. Вторая проблема, обычно, решается просто - временем для испытания выбирается час наибольшей нагрузки (В разных сетях он разный, например для сети в которой работает автор он находится между 10 и 11 часами утра, для коммутируемой сети общего пользования он выбирается между 13 и 14 часами). Длина контрольной последовательности выбирается исходя из конкретных условий работы (тип аппаратуры передачи данных, ее скорость) методом последовательного анализа (Автором проводилось большое количество испытаний на арендуемых каналах передачи данных (как на действующем оборудовании, так и на тестовом) образованных при помощи каналообразующей аппаратуры с частотным уплотнением, а также на коммутируемых каналах общего пользования Московской городской телефонной сети, сети "Искра", междугородней сети , исходя из которых было определено, что контрольную последовательность достаточно передавать в течение 15 минут.).

Преимущество этого метода контроля заключается в том, что не требуется никакой измерительной аппаратуры, а весь контроль можно осуществить с помощью аппаратуры передачи данных и специального комплекса программ (доработав программное обеспечение аппаратуры передачи данных можно производить данный контроль не прерывая работы аппаратуры, используя в качестве тестовых передаваемые данные). Кроме того, этот метод годится для контроля любых видов каналов (радиоканалов, каналов образованных кабельными линиями связи...). С помощью этого метода можно предсказывать поведения канала и эта оценка едина.

Этот метод считается наиболее удобным и простым в реализации. Он подробно описан в [1]-[2]. Кроме того разработан пакет прикладных программ для расчета характеристик последовательностей блоков на выходе дискретного канала для различных моделей блокового канала при заданных математических моделях дискретного канала. [2]

Дополнением к предыдущему методу контроля можно предложить контроль за уровнем передачи аппаратуры передачи данных. Контроль ведется в реальном масштабе времени. Суть метода сводится к оперативному измерению уровня передачи аппаратуры передачи данных, выделения этого параметра в зависимости от задачи контроля (контроль общего уровня передачи, либо более подробный контроль уровня каждой частоты сигнала) и анализ полученной информации при помощи специальной программы.

Функциональная схема прибора предназначенного для контроля представлена на рисунке.

Его основные узлы и компоненты, их назначение описаны ниже.

Устройство опроса предназначено для периодического подключения двух-проводных линий для анализа. Подключение происходит последовательно, либо выборочно под управлением управляющей программы.

Полосовой фильтр 0,3 ... 3,4 кГц предназначен для выделения полосы в которой будет происходить контроль.

Анализатор спектра несет в себе следующее: измерение общего уровня передачи данных, измерение уровня каждой частоты, а также возможно дополнение этого блока измерителем фазы сигнала (Последний параметра имеет смысл измерять только в том случае, когда модемы или другие устройства обмениваются вызывными частотами. В случае передачи информации измеритель фазы отключается.).

Следующий блок предназначен для сбора в пакеты измеренных данных посылки их через параллельный порт в компьютер.

Программа обрабатывает полученные данные в соответствии с нормами (То есть, предварительно измеряются уровни передачи данных, какие частоты и с какими уровнями используются в качестве вызывной частоты. Измеряется уровень помехи. Устанавливаются допуски на эти параметры.). Данные протоколируются. Программа дает предупреждение оператору в случае изменения какого-либо параметра и его несоответствия норме.

Таким образом, данное устройство в совокупности с программой анализа позволяет контролировать канал тональной частоты в реальном масштабе времени. Это позволяет оперативно обнаруживать какие-либо изменения в работе канала тональной частоты и предотвращать неисправности.

Преимущества данного метода заключаются в оперативности и достоверности контроля. Недостатком является невозможность определения других параметров кроме таких, как импульсных помех, перерывов связи (более 1 секунды), изменения остаточного затухания. В редких случаях (при вхождении модемов в связь) возможно измерение таких параметров, как изменение частоты и дрожание фазы, правда, в этом случае аппаратура для контроля усложнится и внесет задержку в измерение всех параметров, а это в свою очередь, уменьшит выборку для измерения.

Данное устройство рекомендуется использовать для выделенных 4-х проводных каналов образованных каналообразующей аппаратурой с частотным уплотнением, как оконечной, так и транзитной. Если устройство использовать для подключения к каналообразующей аппаратуре К-60П, использующейся в качестве транзитной и подключаться ко всем каналам (передачи и приема, итого 120 входов) раз в 1 секунду, то на анализ каждой пары (прием, передача) должно быть затрачено 16667 мк секунды. Поэтому в качестве анализатора спектра рекомендуется использовать цифровой сигнальный процессор (digital signal processor), например AI-C30-DSP.

Другой метод контроля - это контроль первичных статистических характеристик канала тональной частоты (дрожание фазы, амплитудно-частотная характеристика, групповое время прохождение и многие другие) с помощью измерительной аппаратуры.

С помощью этого метода можно измерить характеристики канала (перечисленные в предыдущем абзаце) сравнить их с нормой и если канал не соответствует норме настроить его.

Этот метод имеет свои недостатки. Первое, необходим большой комплекс измерительной аппаратуры (до не давнего времени эта аппаратура не была мобильно, только сейчас появились компактные измерительные приборы, которыми можно произвести полноценные измерения). Второе, с помощью измеренных характеристик нельзя достоверно предсказать как будет вести себя аппаратура передачи данных (при разных скоростях используются различные методы модуляции, используется различная рабочая полоса частот, различные типы каналов) при работе по этому каналу. Третье, отсутствие оперативности, то есть, для измерения характеристик требуется значительное время. Четвертое, нельзя измерить такие параметры, как дробление и краевые искажения.

Но есть, также, и преимущества. Первое, возможность определить причину возникновения ошибок и устранить ее. (Например, ошибки идут одна за другой. При помощи контроля по вторичным статистическим характеристикам делается вывод о том, что неисправен канал передачи данных. А на самом деле оказывается, что виноват не канал, а нарушился контакт при подключении аппаратуры передачи данных к каналу передачи данных.) Второе, при организации канала передачи данных нельзя воспользоваться контролем по вторичным статистическим характеристикам и определить вероятность появления ошибки и устойчивость работы используя эти характеристики, так как при организации канала нет возможности подключить аппаратуру передачи данных и произвести с помощью ее необходимые измерения. А метод контроля по первичным статистическим характеристикам позволяет снять эти характеристики, и сопоставив их со способом передачи данных (вид модуляции, входные и выходные уровни аппаратуры передачи данных, чувствительность этой аппаратуры) сделать вывод о том, что можно ждать от данного канала передачи данных (с какой скоростью на этом канале может работать аппаратура передачи данных, устойчивость работы, вероятность появления ошибки). Правда, для каждого типа канала (спутниковые, радио, радиорелейные, кабельные) методика предсказания будет отличаться, так как у этих каналов различается среда распространения, а значит различаются и параметры влияющие на качество передачи данных.

Таким образом, наилучшим методом контроля каналов тональной частоты является контроль по первичным статистическим характеристикам. Этот метод хорош, как на этапе предварительной организации канала, так как другой на этом этапе использовать нельзя, так и в процессе эксплуатации канала передачи данных, но с обязательным контролем по вторичным статистическим характеристикам.

Литература

1. Коричнев Л. П., Королев В. Д. Статистический контроль каналов связи. - М.:"Радио и связь" ,1989
2. Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем. - Под редакцией Коричнев Л. П. - Рязань, 1990, С. 34-39, 92-96.

Выше представлен первоначальный вариант статьи опубликованной в: Судостроительная промышленность. Серия: Системы автоматизации проектирования, производства и управления. Выпуск 31, 1997, ЦНИИ "Центр", стр. 59-63.



Назад




Домой Гостевая книга Письмо Артур Конан Дойл Попытка (сказки)
1997-2014
Завтрак связиста