Роль измерительной техники в практике отечественной связи

Спецификация измерений на сетях персонального радиовызова включает в себя:

определение границ зоны уверенного приема,

анализ характеристик базовой станции и мобильного устройства,

анализ протоколов взаимодействия базовой стации и мобильного устройства по радиоканалу.

13.6 Измерения на сетях сотовой связи

Измерения зоны уверенного приема/передачи для сотовых сетей связи является чрезвычайно сложной группой измерений. Связано это с тем, что системы сотовой связи (ССС) имеют многозоновую структуру. На работу ССС в этом случае будет оказывать влияние не только явление многолучевого распространения сигнала, но также и возможная интерференция между базовыми станциями. В задачах анализа протокола по радиоканалу сотовых систем обычно разделяют анализ цифровых сотовых протоколов (GSM, D-AMPS, DECT и т.д.) и аналоговых протоколов (NMT-450, AMPS и т.д.). Измерения последних производятся анализаторами параметров ССС, единых для УКВ-радиосвязи, транковых сетей и аналоговых сотовых сетей, в то же время параметры цифровых сотовых систем измеряются специализированными анализаторами.

Кроме того, существенно различаются задачи анализа радиочастотных параметров работы сети, анализ базовых и мобильных станций. Радиочастотный анализ работы сети и анализ работы базовых станций требуют имитации анализатором мобильной станции сотовой связи, таким образом анализатор в этом случае должен обеспечивать измерение сигналов сравнительно высокой мощности (в зависимости от удаленности от тестируемой базовой станции). В случае анализа базовых станций дополнительно с радиочастотным тестированием выполняется запись сообщений радиочастотного протокола обмена, что требует увеличения объема памяти анализатора. Для анализа мобильных станций должны использоваться высокочувствительные анализаторы, принимающие маломощные сигналы от мобильных станций. В этом случае анализатор обеспечивает полную имитацию базовой станции.

В обоих случаях выполняется следующая спецификация измерений:

радиочастотные измерения, включая анализ спектральных характеристик сигнала и его формы, частоты и уровня, отношение сигнал/шум,

анализ параметров модуляции: AM/FM в случае аналоговых стандартов сотовых сетей, цифровых типов модуляции (GMSK, GFSK и т.д.) - в случае цифровых стандартов,

анализ параметров звуковой частоты, включая анализ мощности постоянного и переменного сигнала, генерацию и измерения в диапазоне звуковых частот, уровень нелинейных искажения, отношение сигнал шум по звуковой частоте, общий уровень нелинейных искажений и шума (Signal Noise And Distortion - SINAD),

измерения, связанные с кодированием и декодированием сигналов, включая тоновый набор, DTMF и сигнализацию,

в случае анализа сотовых сетей цифровых стандартов перечисленную спецификацию дополняет анализ каналов по параметру ошибки (BER).

Для выполнения всей перечисленной спецификации измерений обычно используют комплексные анализаторы систем подвижной радиосвязи (цифровых или аналоговых стандартов). В состав этих анализаторов входят все необходимые для организации измерений приборы (анализатор спектра, измеритель мощности, осциллограф, генератор РЧ, звуковой генератор, генераторы и анализаторы различных типов модуляции, кодер/декодер протоколов, мультиметр и т.д.). Эти анализаторы могут успешно использоваться для организации измерений не только сотовых систем радиосвязи, но и перечисленных выше типов систем подвижной связи.

13.7 Измерение взаимодействия сотовых сетей через сеть SS7

Рис. 13.4. Схема взаимодействия различных узлов цифровой сотовой связи

Учитывая, что работа сети в стандарте GSM требует анализа взаимодействия базовых станций с наземной инфраструктурой коммутации и управления и сетью общего пользования, возникает дополнительная задача измерений параметров наземной подсистемы GSM.

Измерения включают в себя анализ:

физического и канального уровня каналов Е1 и 64 кбит/с,

параметров интерфейсов Abis и А+,

комплексный протокола SS7/MAP,

протоколов взаимодействия с сетью общего пользования (SS7, R2 и т.д.)

качественных параметров голосовых сообщений GSM в наземной сети, обычно выполняется прослушивание и ввод/вывод голосовых сообщений в каналы наземной сети.

Часть приведенных параметров анализируется в процессе комплексных измерений на сети SS7 (SS7/MAP и протокол взаимодействия с сетью общего пользования), для анализа остальных параметров (интерфейсов и голосовых сообщений GSM), используются специальные портативные анализаторы наземных каналов GSM. В последнее время получила распространение тенденция оснащения анализаторов потока Е1 с функциями анализа протоколов еще и функцией анализа параметров наземных подсистем GSM.

14. КОНЦЕПЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-КОНТРОЛЬНЫХ СИСТЕМ

14.1 Развитие технологии ИКС

ИКС в области телекоммуникации появились в последнее десятилетие и являются следствием интеграционных процессов в технологий измерений. Общей тенденции развитий современной техники является интеграция. Эта тенденция охватила как развитие современных технологий телекоммуникаций, так и развитие измерительной техники.

Интеграция в области измерительных технологий идет по трем основным направлениям:

Во-первых, миниатюризация вычислительных устройств и переход к цифровым измерительным технологиям сделал возможным внутреннюю интеграцию, т.е. размещение нескольких приборов в одном корпусе, их объединение в систему и т.д.

Во-вторых, развитие интеграции измерительных и вычислительных средств привело к созданию стандартов HP-IB и VXI, которые обеспечивают простую интеграцию различных приборов и вычислительных устройств в единый комплекс для сбора и обработки информации. Появились локальные сети приборов. Дальнейшее направление с использованием глобальных сетей передачи данных (WAN) привело к появлению измерительно- контрольных систем.

В- третьих, с развитием интеграции вычислительных и измерительных устройств возникла возможность не только объединения приборы в комплексы, но и объединения комплексов в локальных систем управления в единую сеть управления связью (TMN).

14.2 Основные типы ИКС

Современные ИКС предназначены для анализа параметров качества сетей связи, поскольку различают первичные и вторичные сети, и операторы у этих сетей различные, ИКС существенно различают операторов первичной и вторичной сетей. В результате ИКС могут быть разделено на два класса:

1. Системы для операторов первичной сети

2. Системы для операторов вторичной сети

ИКС для первичных сетей. ИКС FLEXNET компании ICT electronics представляет собой классическую ИКС для контроля первичной сети PDH. Она состоит из двух основных частей- измерительной системы и системы обработки информации. Как и большая часть ИКС, идеология этой системы основана на размещении на сети большого количества элементарных анализаторов, которые в режиме РВ производят измерения основных параметров сети. Анализаторы объединяются в СПД по протоколу TCP-IP, образуя таким образом измерительную систему. Данные от измерительной системы передаются в центр обработки информации и хранятся затем в виде базы данных. Центр обработки данных и соответствующая база данных образуют систему обработки информации.

ИКС для вторичных сетей. Этот класс систем обеспечивает анализ качества телефонной связи что включает в себя не всю спецификацию измерение на соответствие нормам на каналы ТЧ, однако дополнительно включает измерение характеристик коммутации в сети. В этом случае производится пороговые измерения параметров аналоговых каналов на соответствие/ несоответствие задаваемому порогу измерений.

Система NQMS служит для контроля качества телефонной связи. Принцип работы системы довольно простой: на каждом узле связи сети выделяется несколько служебных телефонов, к которым подсоединяется анализатор качества телефонной связи типа CSC-100, выполненный в виде карты ПК. Анализатор по программе из центра производит измерения параметров коммутационного поля и параметров качества соединения с другим анализатором сети. Данные о проведенных измерениях сохраняются на жестком диске и передаются в вычислительный центр сети , где обрабатываются и заносятся в общий банк данных. Анализатор CSC-100 в этом случае выступает в качестве имитатора абонента и анализирует наиболее важные параметры качества телефонной сети: время появления гудка, процент блокировок по вызовам, уровень шумов в канале- т.е. те парамю.етры которые интересуют абонента.

14.3 Виртуальные среды сбора и обработки данных. Виртуальные приборы

Примечательной тенденцией в области развития технологий измерений последнего десятилетия явилось создание и распространения виртуальных сред сбора и обработки информации. В мире получили широкое распространение-две такие среды - HP VEE фирмы Hewlett-Packard и LabWindows фирмы National Instruments. Обе среды являются написаны на языке Visual Basic и ориентированы на задачи создания комплексов измерительных средств, сбора и обработки информации.

Особенностью обеих сред является возможность создания и использования виртуальных приборов вместе с реальными приборами, подключенными к компьютеру. Виртуальными приборами называются программные модули обработки данных, которые "включаются" в сеть обработки данных наравне с реальными приборами. Среда HP VEE имеет более удобный пользовательский интерфейс, расширенный математический аппарат и широкие возможности конвертации форматов данных.

Среда LabWindows имеет большее распространение в мире, все основные фирмы-производители измерительного оборудования обеспечивают интеграцию, в первую очередь, с этой средой (обычно имеются программные драйверы для управления приборами), однако LabWindows уступает среде HP VEE по уровню пользовательского сервиса. Примеры программ в средах HP VEE и LabWindows представлены на рис. 14.2 и 14.3 соответственно.

На рис. 14.2 показана программа имитации и анализа сигнала без использования реальных приборов. В программе используются функциональный генератор (виртуальный) - Function Generator, подающий гармонический сигнал частотой 1 кГц на сумматор а+Ь, где суммируется с шумовым сигналом от генератора шумов Noise Generator. Результирующий сигнал с определенным отношением сигнал/шум представлен на виртуальном осциллографе Waveform (Time) и в виде данных в блоке Logging AlphaNumeric и обработан анализаторами спектра Magnitude Spectrum и Magnitude vs. Phase.

Схема организации измерений предусматривает регулирование отношения сигнал/шум за счет изменения амплитуды сигнала модулем Real Slider. Среда позволяет вынести основные модули Real Slider и анализаторы спектра на пользовательскую панель.

Рис. 14.2. Пример программы в среде HP VEE

Структура аналогичной панели в среде LabWindows в программе для измерения температуры представлена на рис. 14.3.

Рис.14.3 Взаимодействие автономных и встроенных измерительных средств. Интеграция измерительных комплексов в TMN

В настоящее время технический прогресс в области связи идет по пути расширенного внедрения автоматизированных систем управления. Частью этого процесса является создание в системах связи систем
самодиагностики различных подсистем.

Рис. 14.4. Измерительный комплекс для мониторинга параметров SS7

Приведем несколько аргументов в пользу измерений автономными средствами (приборами). В случае, если сеть ограничена оборудованием одного производителя и не имеет выхода в другие сети, нет необходимости в проведении измерений автономными средствами. Однако в реальной практике такие сети не встречаются. Встроенные средства диагностики неизменно ошибаются и будут ошибаться там, где встречается разнородное оборудование, нестандартные ситуации и т.д.

В современной практике телекоммуникаций речь идет не о противопоставлении автономных и встроенных измерительных средств, а об их объединении. Сформулированная не так давно общая концепция TMN предполагает создание глобальных систем диагностики и управления системами современных телекоммуникаций. В настоящее время наметилась тенденция интеграции измерительных комплексов в единые системы управления и диагностики на основе принципов TMN. Первый опыт такой интеграции был положительным. Речь идет о проекте создания национальной системы мониторинга параметров SS7 - системы Access7 на основе измерительной техники Hewlett-Packard. Участок такой системы представлен на рис. 14.4.

Таким образом, с развитием современных телекоммуникаций, актуальность использования измерительной техники не уменьшается. Наоборот, возникают интеграционные процессы, которые приведут в будущем к интеграции измерительных комплексов в системы управления TMN.

Размещено на Allbest.ru