Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2645 / 447 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 2:

Линейные устройства. Факторы, ухудшающие передачу

< Лекция 1 || Лекция 2: 1234 || Лекция 3 >

Измерение затухания

Стандартный уровень шума, относительно которого измеряются помехи, равен 1 пВт или 10-12 Вт. Это равняется принятому акустическому порогу слышимости (см. раздел 1.1 в части "Акустические свойства человеческого уха"). В относительных единицах дБм (децибел-милливатт, мощность, отсчитываемая относительно одного милливатта) это составляет -90 дБм. Мощность, измеряемая относительно эталона 1 пВт, называется эталонной и обозначается в дБэт. Мощность, указанная в дБэт, показывает, насколько уровень шума превышает эталонный. Иначе

b_{дБм}=b_{дБэт}-90_{дБм}

Уровень 20 дБэт равен 70 дБм, т.е. уровню, измеренному относительно одного децибела. И наоборот,

b_{дБм}=b_{дБэт}+90_{дБм}

Однако, акустическое восприятие человеком звука зависит от частоты. Эта чувствительность изображается диаграммой слуха и имеет максимум на частоте 1000 Гц. Поэтому при измерении мощность шума усредняют (взвешивают) в соответствии с псофометрической кривой, учитывающей уровень слышимости в соответствии с чувствительностью человеческого уха. Приблизительно эта величина составляет 0,562от мощности шума, измеренной в пВт. Эта мощность называется псофометрической мощностью и обозначается пВтп. Поэтому мощность, выражаемая в дБм, легко пересчитывается в дБп (децибелы псофометрические). Если сигнал шума имеет мощность P, то затухание, выраженное в дБм, равно

 b_{дБм}=\lg\frac{P}{10^{-3}}

а затухание, выраженное в дБп,

 b_{дБп}=10\(\lg\frac{0,562P}{10^{-3}}=b_{ддБ}+\lg 0,562дБ\)\\
b_{дБп}=b_{дБм}-2,5дБ\)

Учитывая, что эталонный уровень

b_{дБм}=b_{дБэт}+90дБм,\qquad то\\ b_{дБм}=b_{дБп}+87,5дБм\\

Для полноты изложения отметим, что в Северной Америке принято учитывать частотную зависимость восприятия звука с помощью C взвешивания. Кривая восприятия звука определяется путем измерения чувствительности на различных типах телефонных аппаратов (не менее 500). В этом случае диаграмма восприятия звука несколько отличается от псофометрической. Приблизительно эта величина

b_{дБм}=b_{дБC}+88дБ

Задержка передачи

Задержка передачи информации (запаздывание) измеряется временем между поступлением сигнала на вход системы передачи и появлением его на выходе. На это время влияют: параметры линии, параметры аппаратуры, быстродействие и алгоритмы обработки. Задержка информации приводит к наличию эффекта эха при передаче речи. А фазовые задержки могут привести к ошибкам в передаче данных или к уменьшению скорости передачи за счет времени, необходимого для исправления ошибок.

Пупиновские катушки

Для использования существующей абонентской кабельной сети с целью передачи интегральной информации следует упомянуть еще одно решение, применяемое на абонентском участке в целях увеличения дальности передачи информации в речевом диапазоне — это пупиновские катушки. Известно, что высокие частоты спектра речи подвержены затуханию больше, чем низкие. Это определяется преимущественно емкостным характером абонентской линии. Зависимость затухания от частоты приводит к искажениям речевого сигнала, которые называются "амплитудными искажениями". В существующих сетях получило распространение введение искусственной индуктивности, которая ослабляет емкостный характер. Эти устройства получили название "пупиновские катушки" (по имени их изобретателя, словацкого ученого Пупина). Эти катушки используются на длинных межстанционных и абонентских сельских линиях. Улучшая параметры речи, они препятствуют расширению частотного диапазона (например, для услуг, требующих широкой полосы частот) [ 2 ] .

Отводы

Существует три категории отводов абонентской линии в распределительной или магистральной сети. Первый — отвод для подключения резервного оборудования (jumping-off). Он используется в качестве резервной линии для подключения телефонного аппарата в другое место (например, дополнительная розетка). Большую часть времени он находится в состоянии, когда к нему не подключена аппаратура. Отвод для перехвата информации (taping) подразумевает включение оборудования, которое само активно принимает информацию. Если использование кабельных отводов и допустимо в аналоговых телефонных сетях, обычно такие отводы оказывают серьезное воздействие на работу цифровых систем передачи. Цифровой сигнал, передаваемый по кабелю абоненту, попадает также и в каждый кабельный отвод. Отраженный от конца такого отвода сигнал накладывается на исходный сигнал, подаваемый абоненту, что приводит к значительному увеличению числа ошибок. К цифровому абонентскому тракту не должно быть подключено телефонное оборудование.

Еще один тип отвода — неиспользуемая пара (bridged tap): дополнительная пара проводов, проложенная рядом с основными парами кабеля. Она обычно ни к чему не подключена, но может понадобиться в будущем для подключения нового пользователя. Короткие неиспользуемые пары не влияют на сигналы в речевой полосе, но могут быть чрезвычайно вредны для цифровых сигналов высокой частоты.

Потери

Качество обслуживания телефонных вызовов на сети определяется вероятностью потерь (отказов в обслуживании) из-за отсутствия свободных и доступных коммутационных приборов или каналов. Определению всех понятий и расчету потерь посвящена большая область теоретических исследований. Для детального рассмотрения этих вопросов рекомендуются книги [ 17 ] , [ 18 ] , [ 14 ] , [ 35 ] . Кратко приведем нормы на обслуживание.

Имеются потери двух типов — явные потери и потери по ожиданию. В первом случае при отсутствии свободных путей или каналов заявка снимается с обслуживания, во втором случае — ставится на ожидание.Она снимается с обслуживания, если время ожидания превышает заранее заданную величину. Суммарные потери любого типа от абонента до абонента не должны превышать:

  • при связи через городскую телефонную сеть — 0,03;
  • при связи через пригородную зону — 0,04;
  • при связи через междугороднюю сеть — 0,005.

Эти потери следует разделять на станционные и линейные. Поскольку стоимость линейных сооружений больше стоимости станционной аппаратуры, для станций устанавливаются нормы небольшой величины, а оставшаяся часть приходится на потери из-за отсутствия линий и каналов. Для станций существуют следующие нормы:

  • от абонента до входа (выхода) станции — 0,001,
  • и между двумя входами (выходами) станции — 0,005.

В конце отметим, что норма потерь очень отражается на технико-экономических показателях сети: чем меньше норма потерь, тем больше требуется установить оборудования.

Качество обслуживания

Рассмотренные выше показатели потери характеризуют только одну сторону услуги передачи речи. В современных сетях телекоммуникаций применяется характеристика качество обслуживания. Эта характеристика является комплексной при оценке класса и качества услуг и зависит от вида трафика. Все виды трафика можно разделить на три основные категории [ 14 ] , [ 18 ] . Трафик реального времени включает в себя аудио- и видеоинформацию, критичную к задержкам при передаче. Обычно качество характеризуется явными потерями. Допустимые значения задержек обычно не превышают 0,1 с(сюда входит время на обработку пакетов конечной станцией). Кроме того, задержка должна иметь малые флуктуации (с ними связан эффект "дрожания"). При сжатии информации трафик данной категории становится очень чувствительным к ошибкам при передаче, а из-за жестких требований к задержкам при передаче потоков в режиме реального времени возникающие ошибки не могут быть исправлены с помощью повторной посылки. Трафик транзакций (интерактивный). При передаче этого вида трафика задержки не должны превышать 0,1 с. В противном случае пользователи будут вынуждены прерывать работу и ждать ответа на свои сообщения. Такая схема обмена информацией снижает производительность труда, а разброс в значениях задержек может привести к возникновению чувства дискомфорта у пользователей. В некоторых случаях превышение допустимого времени задержек приводит к сбою рабочей сессии. Трафик данных. Задержки при передаче трафика этой категории могут иметь практически любые значения и достигать даже нескольких секунд. Для такого трафика полоса пропускания более важна, чем время задержек: увеличение пропускной способности сети влечет за собой уменьшение времени передачи. Приложения, передающие большие объемы данных, разработаны преимущественно в расчете на предоставление им всей доступной полосы пропускания сети.

Следующим шагом на пути к реализации коэффициента качества обслуживания QoS стала разработка механизма явного управления скоростью трафика (ECR — Explicit Rate Control), который в течение ряда лет довольно активно используется в сетях ATM. В последнее время все чаще высказывается мнение, что ECR можно применять также со стеком протоколов TCP/IP. Этот механизм способен работать автономно либо совместно с существующими алгоритмами организации очередей. Основные задачи, которые он позволяет решать:

  • рост производительности каналов связи;
  • уменьшение времени ожидания реакции сети;
  • увеличение степени детализации сетевого управления благодаря контролю за отдельными потоками трафика.

Преимущества ECR таковы:

  • возможность точного управления распределением полосы пропускания между входящими и исходящими потоками трафика;
  • снижение нагрузки на сеть, связанной с повторной передачей пакетов с ошибками;
  • уменьшение длины очередей в маршрутизаторе (и, как следствие,снижение нагрузки на его центральный процессор);
  • значительное сокращение времени доставки пакета и уменьшение его флуктуаций, более быстрая адаптация к изменениям ситуации.

Реализацию этого механизма можно изучить в [ 14 ] и [ 35 ] .

< Лекция 1 || Лекция 2: 1234 || Лекция 3 >
Семен Дядькин
Семен Дядькин
Беларусь, Минск, БГУ, 2003