đo lường trong htviễn thông7-2013

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

......................................

BÀI GIẢNG

ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Biên soạn: Ths. Mạc Thị Phượng

Thái Nguyên, năm 2013

1

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG VÀ CÁC PHÉP ĐO TRONG VIỄN THÔNG 3

1.1. Tổng quan về mạng viễn thông.................................................................................3

1.1.1. Các thành phần cơ bản của mạng viễn thông.....................................................3

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng viễn thông...........................................9

1.3. Các phép đo trong mạng viễn thông........................................................................14

1.4 Các quy trình đo cần dùng khi nào?.........................................................................15

CHƯƠNG 2: ĐO LỖI BIT..................................................................................................17

2.1. Định nghĩa và các thuật ngữ....................................................................................17

2.2. Các tiêu chuẩn về lỗi bit..........................................................................................18

2.2.1. Phân bố chỉ tiêu cho kênh truyền dẫn 64kb/s...................................................18

2.2.2. Phân bố chỉ tiêu cho mô hình đoạn số phân cấp tốc độ 2048 kb/s...................19

2.2.3. Tiêu chuẩn lỗi bit cho các luồng cơ sở hoặc lơn hơn.......................................19

2.2.4. Tiêu chuẩn lỗi bit cho các luồng số tốc độ cao................................................20

2.2.5. Xác định lỗi đối với các luồng số PDH............................................................21

2.2.6. Xác định chỉ tiêu lỗi đối với luồng SDH..........................................................22

2.3. Nguyên nhân và ảnh hưởng của lỗi bít...................................................................23

2.3.1 Những nguồn gây lỗi bên trong hệ thống..........................................................24

2.3.2 Một số nguyên nhân bên ngoài gây ra nhiễu.....................................................24

2.3.3 Ảnh hưởng của lỗi bit.................................................................................24

2.4 Nguyên lý hoạt động máy đo lỗi bit.........................................................................26

2.5 Lỗi cụm hay trượt bit?..............................................................................................27

2

2.6 Máy đo lỗi bit phản ứng lại như thế nào?.................................................................27

2.7. Phương pháp đo lỗi bit............................................................................................30

2.7.1. Các phép đo luồng 2Mb/s khi đang cung cấp dịch vụ......................................32

2.7.2. Các phép đo khi hệ thống không cung cấp dịch vụ ở tốc độ 2 Mb/s................39

2.7.3 Các phép đo trong mạng SDH....................................................................45

CHƯƠNG 3: ĐO TRƯỢT BIT...........................................................................................57

3.1 Định nghĩa và các thuật ngữ.....................................................................................57

3.2. Nguyên nhân gây ra hiện tượng trượt bit................................................................61

3.3. Ảnh hưởng của hiện tượng trượt bit........................................................................68

3.4. Tiêu chuẩn đo trượt bit............................................................................................71

3.4.1. Tiêu chuẩn rung pha đối với giao diện PDH....................................................71

3.4.2. Giới hạn cho phép đối với mức rung pha và trôi pha vào giao diện PDH.......73

3.4.3. Tiêu chuẩn rung pha và trôi pha với giao diện SDH........................................74

3.5. Phương pháp đo.......................................................................................................75

3.5.1 Yêu cầu..............................................................................................................75

3.5.2 Cấu trúc thiết bị.................................................................................................77

3.5.3.Nguyên lý đo dung sai.......................................................................................79

3.5.4 Một số ví dụ về đo dung sai jitter......................................................................80

CHƯƠNG 4: ĐO KIỂM MẠNG CÁP ĐỒNG...................................................................90

4.1. Giới thiệu chung về mạng cáp đồng........................................................................90

4.1.1Cấu trúc mạng ngoại vi......................................................................................90

4.1.2Nguyên tắc tổ chức mạng cáp............................................................................92

4.1.3 Nguyên tắc xác định dung lượng mạng cáp đồng.......................................96

3

4.1.4 Phương thức giảm khoảng cách cáp đồng đến nhà thuê bao.............................97

4.2. Yêu cầu chung và các tham số đo chất lượng mạng cáp đồng................................98

4.2.1 Yêu cầu chung về mạng cáp đồng và phân loại cáp..........................................98

4.2.2 Mục đích đo kiểm..............................................................................................99

4.2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ đo kiểm..............................................................99

4.3 Phương pháp đo......................................................................................................103

4.3.1 Đo điện trở cách điện......................................................................................103

4.3.2 Đo điện trở một chiều...............................................................................104

4.3.3 Đo mất cân bằng điện trở đôi dây (lõi dẫn).....................................................105

4.3.4 Đo điện dung công tác của đôi dây.................................................................106

4.3.5 Đo điện dung không cân bằng.........................................................................106

4.3.6 Đo suy hao truyền dẫn (suy hao xen)..............................................................107

4.3.7 Đo suy hao xuyên âm đầu gần.........................................................................108

4.3.8 Đo suy hao xuyên âm đầu xa...........................................................................109

CHƯƠNG 5: ĐO KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ xDSL..........................110

5.1. Giới thiệu chung về mạng xDSL...........................................................................110

5.1.1 Khái niệm chung.............................................................................................110

5.1.2 Cấu trúc tổng thể mạng xDSL.........................................................................112

5.2. Các tham số cần đo kiểm trong triển khai dịch vụ xDSL......................................113

5.2.1 Vai trò của đo kiểm trong triển khai dịch vụ xDSL........................................113

5.2.2 Các tham số cần đo kiểm trong triển khai dịch vụ xDSL................................114

5.3 Phương pháp đo......................................................................................................116

5.3.1 Sử dụng máy đo để đo các tín hiệu lớp dưới và khả năng kết nối lớp IP........116

4

5.3.2 Phân tích kết quả đo thực tế......................................................................119

CHƯƠNG 6: ĐO KIỂM TRA MẠNG CÁP QUANG......................................................121

6.1. Giới thiệu chung....................................................................................................121

6.2. Yêu cầu chung và các tham số chất lượng mạng cáp quang.................................122

6.2.1 Yêu cầu chung về mạng cáp quang.................................................................122

6.2.2 Mục đích đo kiểm............................................................................................122

6.2.3. Chỉ tiêu kỹ thuật của các phép đo...................................................................123

6.3. Các phép đo...........................................................................................................128

6.3.1. Các phép đo dùng máy đo công suất quang...................................................128

6.3.2. Các phép đo quang sử dụng máy đo phản xạ quang OTDR..........................134

5

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

6

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG VÀ CÁC PHÉP ĐO TRONG VIỄN THÔNG

1.1. Tổng quan về mạng viễn thông

1.1.1. Các thành phần cơ bản của mạng viễn thông

* Khái niệm về mạng viễn thông:

Mạng viễn thông là mạng thực hiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu nhằm cung cấp các dịch vụ viễn thông cho khách hàng.

Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối.

Sơ đồ khối các thành phần của hệ thống viễn thông, hình 1.1

* Thiết bị đầu cuối:

Thiết bị đầu cuối giúp cho việc giao tiếp giữa mạng và con người hoặc máy, bao gồm cả các máy tính. Thiết bị đầu cuối chuyển thông tin thành các tín hiệu điện và trao đổi các tín hiệu điều khiển với mạng.

Các thiết bị đầu cuối gồm có: máy điện thoại, máy fax, máy điện báo, máy tính điện tử, máy điện thoại di động và các thiết bị phụ trợ SIM- Subcriber Interface Module: Mô đun giao tiếp thuê bao)

8

* Thiết bị chuyển mạch:

Chuyển mạch có nghĩa là thiết lập một đường truyền giữa bất cứ các thuê bao (đầu cuối) nào. Chức năng của các thiết bị chuyển mạch là thiết lập các đường truyền này. Với thiết bị chuyển mạch như vậy, đường truyền được chia xẻ và có thể được triển khai một cách kinh tế. Tổng đài đóng vai trò các nút trong mạng viễn thông, có các chức năng cơ bản sau:

- Xác định thuê bao

- Kết nối với thuê bao bị gọi

- Phục hồi hệ thống khi cuộc gọi kết thúc.

- Tính cước cuộc gọi

Để thực hiện chức năng trên tổng đài có nhiệm vụ sau:

- Báo hiệu: là nhiệm vụ trao đổi với các thiết bị bên ngoài tổng đài gồm các mạch điện và các đường dây thuê bao, các trung kế đấu nối đến thuê bao hay đến tổng đài khác.

- Xử lý thông tin báo hiệu và điều khiển thao tác chuyển mạch: thiết bị điều khiển chuyển mạch sẽ nhận thông tin báo hiệu từ đường dây thuê bao và trung kế, xử lý các thông tin này và đưa các thông tin điều khiển để cấp tín hiệu đến đường dây thuê bao, trung kế và các thiết bị ngoại vi khác để điều khiển thực hiện công việc chuyển mạch, thông báo đấu nối, giám sát và giải phóng kết nối.

- Tính cước: tổng đài phải tạo ra các số liệu cước phù hợp với từng cuộc gọi ngay sau khi cuộc gọi kết thúc, số liệu cước này sẽ được xử lý thành các bản tin cước để phục vụ công tác thanh toán. Giá trị cước phải được tính toán theo khoảng cách và thời gian cuộc gọi.

9

Điện thoại

Fax

Thiết bị vô tuyến

Thiết bị chuyển mạch Thiết bị chuyển mạchCác phương tiện truyền dẫn

Hình 1.1. Các thành phần của mạng viễn thông

Vệ tinh truyền thông

Điện thoại

* Thiết bị truyền dẫn:

Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để nối các thiết bị đầu cuối hay giữa các tổng đài với nhau và truyền các tín hiệu một cách nhanh chóng và chính xác.

Thiết bị truyền dẫn có thể phân loại thành thiết bị truyền thuê bao, nối thiết bị đầu cuối với một tổng đài nội hạt, và thiết bị truyền dẫn chuyển tiếp nối giữa các tổng đài. Dựa vào môi trường truyền dẫn, thiết bị truyền dẫn có thể phân loại sơ lược thành thiết bị truyền dẫn tuyến sử dụng cáp kim loại, cáp sợi quang và thiết bị truyền dẫn radio sử dụng sóng radio.

- Thiết bị truyền dẫn thuê bao:

Thiết bị truyền dẫn thuê bao có thể sử dụng cáp kim loại hoặc radio. Cáp sợi quang sẽ được sử dụng cho các đường thuê riêng và mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN), yêu cầu dung lượng truyền dẫn lớn.

- Các thiết bị truyền dẫn chuyển tiếp:

Thiết bị truyền dẫn chuyển tiếp sử dụng các hệ thống cáp sợi quang, hệ thống vi ba, hệ thống vệ tinh v.v…Trong thiết bị truyền dẫn chuyển tiếp, các tín hiệu và thông tin được truyền qua một tuyến truyền dẫn đơn với hiệu suất kinh tế cao.

10

Fax

Đầu cuối dữ liệu

Thiết bị

đầu cuối

Đầu cuối dữ liệu

Máy phát thu Máy phát thu

Tổng đài

MUX &DEMUX

MUX &DEMUX

Tổngđài

Cáp quang

Môi trường truyền dẫn... ...

Hình 1.2. Cấu hình hệ thống truyền dẫn

1.1.2. Cấu trúc mạng

Để phục vụ cho các dịch vụ thông tin như thoại, số liệu, fax, telex và các dịch vụ khác như điện thoại di động, nhắn tin…, nên nước ta hiện nay ngoài mạng chuyển mạch công cộng còn có các mạng của một số dịch vụ khác. Riêng mạng Telex không kết nối với mạng thoại của VNPT, còn các mạng khác đều được kết nối vào mạng của VNPT thông qua các kênh trung kế hoặc các bộ MSU (Main Switch Unit), một số khác lại truy nhập vào mạng PSTN qua các kênh thuê bao bình thường, sử dụng kỹ thuật DLC (Digital Loop Carrier), kỹ thuật truy nhập vô tuyến...

Về cấu trúc mạng, mạng viễn thông của VNPT hiện nay được chia thành 3 cấp: cấp quốc tế, cấp quốc gia, cấp nội tỉnh/ thành phố.

Xét về khía cạnh chức năng của các hệ thống thiết bị trên mạng thì mạng viễn thông bao gồm: Mạng chuyển mạch, mạng truy nhập, mạng truyền dẫn, và các mạng chức năng.

a. Mạng chuyển mạch

Mạng chuyển mạch có 4 cấp (dựa trên các cấp tổng đài chuyển mạch): quá giang quốc tế, quá giang đường dài, nội tỉnh và nội hạt. Riêng tại thành phố Hồ Chí Minh có thêm cấp quá giang nội hạt.

Hiện nay mạng của VNPT đã có các trung tâm chuyển mạch quốc tế và chuyển mạch quốc gia ở Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh. Mạng của các bưu điện tỉnh cũng đang phát triển và mở rộng. Nhiều tỉnh, thành phố xuất hiện các cấu trúc mạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh đã và đang triển khai các tandem nội hạt.

11

Vi ba

Mạng viễn thông của VNPT hiện tại được chia thành 5 cấp, trong tương lai sẽ được giảm từ 5 cấp xuống 4 cấp.

Mạng này do các thành viên của VNPT điều hành: đó là VTI, VTN và các Bưu điện tỉnh. VTI quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang quốc tế. VTN quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang đường dài tại 3 trung tâm Hà nội, Đà Nẵng và Tp Hồ Chí Minh. Phần còn lại do các bưu điện tỉnh quản lý.

Các loại tổng đài có trên mạng viễn thông Việt Nam: A1000E10 của Alcatel,

NEAX 61 của NEC, AXE10 của Ercsson, EWSD của Siemens.

Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng: chuyển mạch kênh (PSTN), X.25 relay, ATM (số liệu)

Nhìn chung mạng chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp và việc điều khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài).

b. Mạng truy nhập

Với từng mạng cung cấp dịch vụ khác nhau mà có mạng truy nhập tương ứng. Mạng truy nhập là mạng nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm dịch vụ của mạng (tổng đài).

Mạng truy nhập hiện nay gồm các loại sau:

- Mạng cáp kim loại, cáp chôn, cáp treo, cáp cống.

- Mạng cáp quang.

- Mạng vô tuyến.

- Hệ thống VISAT (Very Small Aperture Terminal).

c. Mạng truyền dẫn

Các hệ thống thiết bị truyền dẫn trên mạng viễn thông của VNPT hiện nay chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ là: cáp quang SDH và vi ba PDH.

- Cáp quang SDH: Thiết bị này do nhiều hãng khác nhau cung cấp là :Northern Telecom, Siemens, Fujitsu, Alcatel, Lucent, NEC, Nortel. Các thiết bị có dung lượng lớn như 155Mb/s, 622Mb/s, 2,5Gb/s, 10Gb/s.

12

- Vi ba PDH: thiết bị này cũng có nguồn gốc từ nhiều hãng cung cấp khác nhau như Siemens, Fujitsu, Alcatel, SIS, SAT, NOKIA, AWA. Dung lượng 140Mb/s, 34Mb/s, và n.2Mb/s. Công nghệ vi ba SDH được sử dụng hạn chế với số lượng ít.

Mạng truyền dẫn có 2 cấp: mạng truyền dẫn liên tỉnh và mạng truyền dẫn nội tỉnh.

* Mạng truyền dẫn liên tỉnh

Bao gồm các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang, bằng vô tuyến.

Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang:

Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh dài 4000 km, sử dụng STM -16/ 2F – BSHR, được chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Quy Nhơn và thành phố Hồ Chí Minh.

- Vòng 1: Hà Nội – Hà Tĩnh (884Km).

- Vòng 2: Hà Tĩnh - Đà nẵng (834Km).

- Vòng 3: Đà Nẵng – Quy Nhơn ( 817Km).

- Vòng 4: Quy Nhơn – Tp Hồ Chí Minh (1424Km).

Các đường truyền dẫn khác: Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội – Hoà Bình, Tp HCM - Vũng tầu, Hà Nội – Phủ Lý – Nam định, Đà Nẵng – Tam kỳ. Các tuyến truyền dẫn liên tỉnh này dùng STM- 4. Riêng tuyến Hà Nội – Nam Định, Đà nẵng -Tam Kỳ vẫn còn sử dụng PDH, trong tương lai sẽ thay thế bằng SDH.

Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến:

Dùng hệ thống vi ba SDH (STM-1, dung lượng 155Mb/s: tuyến Bãi Cháy – Hòn Gai), hệ thống vi ba PDH (dung lượng 4Mb/s, 8Mb/s, 34Mb/s, 140Mb/s) trên các truyến khác.

* Mạng truyền dẫn nội tỉnh

Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống vi ba và hệ thống truyền dẫn quang.

d. Mạng báo hiệu

Hiện nay trên mạng viễn thông Việt nam sử dụng cả hai loại báo hiệu R2 và SS7. Mạng báo hiệu số 7 (SS7) được đưa vào khai thác tại Việt nam theo chiến lược triển khai từ trên xuống dưới theo tiêu chuẩn của ITU ( khai thác thử nghiệm từ năm 1995 tại VTN

13

và VTI). Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành với một cấp STP (điểm chuyển mạch báo hiệu) tại 3 trung tâm (Hà Nội, Đà nẵng, Hồ Chí Minh) của 3 khu vực (Bắc, Trung, Nam) và đã phục vụ khá hiệu quả.

Báo hiệu cho PSTN ta có R2 và SS7, đối với mạng truyền số liệu qua IP có H.323, đối với ISDN có báo hiệu kênh D.Q.931.

e. Mạng đồng bộ

Mạng đồng bộ của Việt nam đã thực hiện xây dựng giai đoạn 1 và giai đoạn 2 với 3 đồng hồ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh và một đồng hồ thứ cấp SSU. Mạng đồng bộ Việt nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp, hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2MHz và 2Mb/s.

Các cấp của mạng đồng bộ được phân chia thành 4 cấp như sau:

1. Cấp 0: cấp đồng hồ chủ.

2. Cấp 1: cấp nút quốc tế và nút quốc gia.

3. Cấp 2: cấp nút chuyển tiếp nội hạt.

4. Cấp 3. cấp nút nội hạt.

Mạng được phân thành 3 vùng độc lập, mỗi vùng có 2 đồng hồ mẫu : một đồng hồ chính (Cesium) và một đồng hồ dự phòng (GPS). Các đồng hồ này được đặt tại trung tâm 3 vùng và được điều chỉnh theo phương thức cận đồng bộ.

Các tổng đài quốc tế và toll trong vùng được điều khiển bởi đồng hồ chủ theo phương pháp chủ tớ.

Các tổng đài tandem và host tại các tỉnh hoạt động bám theo các tổng đài toll theo phương pháp chủ tớ. Các tổng đài huyện (RSS) cũng hoạt động bám theo các host theo phương pháp chủ tớ.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạng viễn thôngTrong các hệ thống liên lạc ta thấy các tín hiệu khi nhận được có sự khác biệt với

tín hiệu khi phát. Đối với tín hiệu liên tục (analog) sự suy yếu đó dẫn đến giảm chất lượng của tín hiệu, với tín hiệu số, dẫn đến làm sai số về bit. Một bit có giá trị 1 có thể trở thành bit giá trị 0 và ngược lại. Một tín hiệu trên đường truyền sẽ chịu các ảnh hưởng sau:

Bị suy giảm và dẫn đến méo dạng.

Bị làm chậm.

14

Bị nhiễu.

a. Sự làm suy giảm và méo dạng Khi truyền trong môi trường, công suất của tín hiệu sẽ suy giảm. Đối với môi trường định hướng sự suy giảm đó thông thường theo logarit, thông thường nó là giá trị cố định theo khoảng cách. Đối với môi trường không định hướng sự suy giảm đó là một hàm phức tạp phụ thuộc vào khoảng cách và áp suất không khí. Sự suy giảm sẽ dẫn đến:

Tín hiệu thu được không đủ mạnh để khôi phục lại tín hiệu ban đầu ở bộ phận thu.

Tín hiệu thu được không đủ lớn để bảo đảm tỉ số (tỉ số tín hiệu trên tạp âm) dễ sinh ra sai số.

Sự suy giảm sẽ là hàm của tần số.

b. Sự làm trễ tín hiệu Tín hiệu truyền lan trên môi trường dẫn bao giờ cũng bị làm trễ. Đối với một tín hiệu có băng thông giới hạn, sự làm trễ phụ thuộc vào tần số của tín hiệu. Với tín hiệu có tần số khác nhau nó sẽ đến bộ thu thời gian khác nhau. Hiện tượng đó ta gọi là tín hiệu bị làm chậm trên đường truyền, đặc biệt với tín hiệu số hiện tượng làm trễ càng rõ ràng hơn.

c. Nhiễu Khi truyền, thông thường tín hiệu nhận được ở bộ thu bao giờ cũng bao gồm tín hiệu phát và một tín hiệu ta không hề mong muốn được thêm vào giữa bộ phát và bộ thu. Tín hiệu ta không mong muốn đó gọi là nhiễu. Nhiễu sẽ làm hạn chế kết quả hệ thống liên lạc của ta. Nhiễu thường được chia làm 4 loại sau:

Nhiễu nhiệt độ.

Tạp âm nội bộ.

Xuyên âm.

Nhiễu xung.

Nhiễu nhiệt độ tạo ra do sự vận chuyển điện tử trong vật liệu, nó tồn tại trong tấr cả các thiết bị điện tư, trong môi trường và nó là hàm của nhiệt độ. Nhiễu nhiệt có ảnh hưởng trên tất cả dãy tần phổ nên có tên gọi là nhiễu trắng.

Nhiễu nhiệt độ không thể tránh được. Nó được tính:

No = kT

No : độ nhạy nguồn nhiễu.

15

K : Hằng số Boltzman = 1,3803 x 10-23 J/k

T : Nhiệt độ Kelvin

Nhiễu cũng không phụ thuộc vào tần số. Do đó nó được tính bằng watt trong toàn băng thông w.

N = kTW

hoặc tính bằng decibel - watts

N = 10logk + 10 log T + 10logW = -228,6 dbW + 10logT + 10logW

Nhiễu do phách tần số bên trong Khi tín hiệu với các tần số khác nhau truyền trên môi trường có thể sẽ sinh ra nhiễu nội bộ. Kết quả của nhiễu nội bộ có thể sinh ra tần số là cộng hoặc trừ 2 tín hiệu gốc hoặc là nhân của tín hiệu đó. Ví dụ sự trộn các tín hiệu có tần

số f1, f2 có thể sinh ra tần số f1+f2 và nó sẽ làm tăng cho tín hiệu tần số f1+f2 sẵn có.

Nhiễu do hiện tượng phách đó sinh ra do hiện tượng không tuyến tính trong các thiết bị phát, thu, hệ thống truyền ... Thường hệ thống không tuyến tính, tín hiệu ở đầu ra là hàm phức tạp của tín hiệu đầu vào.

16

Hinh 1.5. Ảnh hưởng nhiễu trên tín hiệu số.

Nhiễu xuyên âm Nhiễu xuyên âm là nhiễu ta không mong muốn trong khi truyền. Ví dụ trong hệ thống điện thoại ta có thể nghe được cuộc nói chuyện của người khác. Nó sinh ra do sự ghép điện từ giữa các cặp cáp xoắn đôi, hay trong cáp đồng trục đồng thời truyền nhiều kênh, cũng có khi do các ăng ten vi ba tạo ra các búp sóng định hướng.

Nhiễu giao thoa giữa các ký tự (ISI) là một hậu quả không thể tránh khỏi của cả hai hệ thống truyền thông có dây và không dây. Morse đầu tiên nhận thấy nó trên dây cáp điện báo xuyên truyền tải thông điệp bằng cách sử dụng dấu chấm và dấu gạch ngang và từ lúc đó nó đã không đi. Nó được xử lý bằng cách làm chậm lại việc truyền tải.

Trong những nỗ lực truyền đi, điều được chú ý là các tín hiệu nhận được có xu hướng dài ra và chồng lấn vào nhau. Một xung ngắn để đại diện cho một dấu chấm nhận được giống như những phiên bản gồm nhiều dấu chấm giống nhau đã gây nhoè tín hiệu. Vấn đề xuất hiện có liên quan đến các thuộc tính của các phương tiện được sử dụng và khoảng cách của quá trình truyền tín hiệu. Để chống lại tác dụng không mong muốn này, trạm lặp đã được thành lập và cách thức đã được đưa ra để giảm sự nhoè nhoẹt tín hiệu.

Hình 1.6. (a) Tín hiệu được gửi đi, (b) tín hiệu nhận được

Làm thế nào để điều này thực sự ảnh hưởng đến chúng ngay bây giờ? Hình 1.7 cho thấy một chuỗi dữ liệu, 1,0,1,1,0,1 mà chúng tôi muốn gửi. Trình tự này là hình thức xung

17

(b)

vuông. Xung vuông là tốt đẹp, nhưng trên thực tế nó rất khó để tạo ra và cũng yêu cầu băng thông khá lớn. Vì vậy, chúng ta định hình như thể hiện trong các đường chấm chấm. Phiên bản hình cơ bản trông giống như một xung vuông và chúng tôi nhanh chóng có thể cho biết những gì đã được gửi thậm chí trực quan. Lợi thế (tùy ý) hình thành vào thời điểm này là nó làm giảm yêu cầu băng thông và thực sự có thể được tạo ra bởi phần cứng.

Hình 1.7.

Hình 1.8 cho thấy mỗi ký hiệu khi nhận được. Chúng ta có thể thấy những gì các phương tiện truyền dẫn tạo ra một cái đuôi của năng lượng kéo dài nhiều thời gian hơn dự định. Năng lượng từ các ký hiệu 1 và 2 đi tất cả các vị trí kư hiệu 3. Mỗi kư hiệu can thiệp với một hoặc nhiều trong những kư hiệu tiếp theo. Các khu vực quanh khu vực nhiễu lớn.

Hình 1.8. Mỗi ký hiệu nhận được bị trải rộng ra

Các tín hiệu lan rộng và bôi nhoè như vậy mà năng lượng từ một hiệu ứng biểu tượng của những người tiếp theo trong một cách mà các tín hiệu nhận được có một xác suất cao hơn được giải thích không chính xác được gọi là Inter Symbol Interference hay ISI.

Nhiễu xung Nhiễu xung là loại nhiễu không liên tục, không quy luật nhiều khi nó là những đột biến biên độ lớn, trong thời gian nhỏ. Nhiễu sinh ra do nhiều nguyên nhân khác

18

nhau như đột biến điện từ trường, ánh sáng, tắt bật hệ thống máy ...

Tuy nhiên, nhiễu xung là nguyên nhân trước tiên gây sai số trong khi truyền tín hiệu số.

Hình vẽ 1.8 cho ta ví dụ cách nhìn tổng quan vì ảnh hưởng của nhiễu đến tín hiệu truyền.

19

1.3. Các phép đo trong mạng viễn thôngTrong hệ thống viễn thông để thực hiện quản lý mạng và chất lượng dịch vụ mạng

đối với khách hàng và mức độ ảnh hưởng của các sóng tín hiệu, người ta thực hiện các phương pháp đo kiểm khác nhau. Các qui trinh đo được sử dụng cho các lĩnh vực sau:

•Đảm bảo tính năng của hệ thông phù hợp với những khuyến nghị phù hợp của ITU-T;

•Đo thử tính phù hợp của mạng;

•Giám sát chất lượng của các dịch vụ cung cấp;

•Tối ưu hóa việc lập qui hoạch mạng và mở rộng mạng;

•Khắc phục các đường dây bị sự cố;

•Chạy thử những hệ thông mới lắp đặt;

•Kiểm tra những đường dây mới được cấu hình;

•Những phép đo sức căng, những phép đo tải;

•Phân tích thông kê;

•Đảm bảo truyền các thông tin báo hiệu không bị lỗi;

•Phân tích các thủ tục truyền thông;

•Mô phỏng phản ứng thực tế của mạng và những lỗi cụ thể khi truyền thông;

•Kiểm tra đường cáp bằng các phép đo;

•Thẩm định tính chịu lỗi;

•Phát hiện sớm các vấn đề của truyền thông;

•Đo thử khả năng chịu trượt và phản ứng khi có trượt;

•Xác định vị trí xảy ra sự cố trước khi những sự cố này ảnh hưởng đến người sử dụng;

•Điều tra và giải quyết những vấn đề về tính tương thích;

•Ngược lại, những nhiệm vụ chính của quản lý mạng là:

•Lập cấu hình mói cho các phần tử mạng bằng cách điều khiển từ xa;

•Cung cấp nhanh chóng các dịch vụ khác nhau;

20

•Định tuyến dự phòng tự động;

•Quản lý các hệ thông do các nhà sản xuất khác nhau cung cấp;

•Quản lý các phần tử mạng phân bố về mặt địa lý;

•Thích ứng linh hoạt với sự thay đổi các cấu trúc hoạt động (điều hành);

•Giám sát chất lương các kết nốỉ (thông kê lỗi);

•Sử dụng đúng cách và hiệu quả dung lượng mạng;

•Ghi vào hồ sơ về các sự cố.

1.4 Các quy trình đo cần dùng khi nào?Các giai đoạn hoạt động khác nhau trong suốt thời gian sống của nhiều khối thiết bị

được sử dụng trên các mạng số đặt ra các nhu cầu khác nhau về các qui trình đo. Dưới đây liệt kê tóm tắt những công việc cần đến các qui trình đo:

-Các phép đo thử cho phát triển /tích hợp/hợp chuẩn:

Các phép đo ỏ mức độ rộng, tương tác giữa phần cứng và phần mềm, các phép đo thử tải.

Những yêu cầu về qui trình đo: Linh hoạt, xử lý các tốc độ bit và các mã chưa được tiêu chuẩn hóa v.v.., mô phỏng và phân tích toàn diện, kể cả tại mức giao thức.

-Sản xuất:

Các phép đo thử bảng mạch, linh kiện, đánh giá kết quả đo thử thành công qua hay thất bại) tại mức thông lượng tối đa.

Những yêu cầu về qui trình đo: Tốc độ đo được tối đa hóa, so sánh nhanh các giá trị danh định và giá trị thực tế, điều khiển từ xa, tích hợp vào các hệ thống đo thử tự động.

-Lắp đặt:

Phân tích lúc đầu và phân tích trong thời gian dài.

Những yêu cầu về qui trình đo: Các phép đo được thực hiện khi thiết bị không cung cấp dịch vụ, các qui trình/tiến trình đo được định trước, lưu trữ kết quả đo, phân tích lâu dài, dễ dàng sử dụng, có thể mang đi được và mạnh.

-Khắc phục sự cố, bảo dưỡng:

Phát hiện, xác định vị trí và khắc phục sự cố, tạo lại cấu hình, tối ưu hóa hoạt động

21

của mạng, các đo đạc chất lượng dịch vụ.

Những yêu cầu về qui trình đo: Các phép đo khi thiết bị đang cung cấp dịch vụ (in-service) hoặc không cung cấp dịch vụ (out-ofservice), giám sát đưòng dây và thuộc tỉnh, mô phỏng lỗi và cấc cảnh báo, đo đạc đồng thòi, chi phí thấp và có thể mang đi được, “mọi thứ chỉ cần thoáng qua là đã biết”, điều khiển từ xa, đánh giá chất lượng rõ ràng.

-Sửa chữa/Xác định qui mô:

Xác định vị trí sự cố ỏ mức bảng mạch in, mô phỏng các điều kiện hoạt động.

Những yêu cầu về qui trình đo: Tài liệu hướng dẫn đầy đủ, thực hiện thiết lập đo thử.

22

CHƯƠNG 2: ĐO LỖI BIT

2.1. Định nghĩa và các thuật ngữa. Lỗi bit: Là sự thu sai bit do quá trình truyền dẫn tín hiệu số trong mạng số gây ra

b. Tỷ lệ lỗi bit(BER: Bit Error Rate): Là tỷ số giữa số bit bị lỗi trên tổng số bit phát đi. Thông số này đặc trưng cho chất lượng truyền dẫn của tuyến.

c. Lỗi khối (EB: Error Block): Là lỗi ở một hay nhiều bit trong một khối bit. Trong đó, khối bit là tập hợp các bit liên tiếp trong một luồng với số lượng xác định.

d. Thời gian khả dụng: Là thời gian trong đó hệ thống được coi là có khả năng thực hiện các chức năng quy định

e. Thời gian không khả dụng: Là thời gian trong đó hệ thống được coi là không có khả năng làm việc. Khoảng thời gian một giây được tính là khoảng thời gian đơn vị để xem xét tỷ lệ lỗi bit

f. Giây bị lỗi (ES: Errored Second): Một giây trong khoảng thời gian khả dụng có tỷ lệ lỗi bit nằm trong khoảng từ 0 đến 10-3.

g. Giây bị lỗi nghiêm trọng(SES: Severely Errored Second): Một giây trong khoảng thời gian khả dụng có tỷ lệ lỗi bit lớn hơn 10-3 hoặc có tín hiệu chỉ thị cảnh báo AIS

h. Giây bị lỗi theo khối (BES: Block Errored Second): Trong khoảng thời gian một giây có ít nhất một khối bị lỗi

i. Giây bị lỗi nghiêm trọng theo khối (SBES: Severely Block Errored Second): Trong khoảng thời gian một giây có nhiều hơn 30% khối bị lỗi hoặc có ít nhất một chỉ thị cảnh báo AIS

j. Lỗi khối nền (BBE: Background Block Error): Một khối bị lỗi không thuộc trong giây lỗi nghiêm trọng

k. Tỷ lệ lỗi khối nền (BBER: Background Block Error Rate): Là tỷ số giữa lỗi khối nền và tổng số khối đo được trong khoảng thời gian khả dụng.

23

2.2. Các tiêu chuẩn về lỗi bit

2.2.1. Phân bố chỉ tiêu cho kênh truyền dẫn 64kb/s

Theo khuyến nghị ITU-T-G821, để đánh giá chất lượng một tuyến truyền dẫn, người ta dựa trên mô hình tuyến số giả định chuẩn. Tuyến này có độ dài tổng cộng là 27500km với thời gian đo các thông số lỗi là một tháng.

Hình 2.1. Mô hình tuyến số giả định chuẩn

Toàn bộ tuyến được phân thành 3 cấp:

- Cấp nội hạt: là phần của tuyến nằm giữa thuê bao và tổng đài nội hạt

-Cấp trung bình: : là phần của tuyến nằm giữa tổng đài nội hạt và trung tâm chuyển mạch quốc tế

- Cấp cao: là phần của tuyến nằm giữa các trung tâm chuyển mạch quốc tế

24

Bảng 2 mô tả chỉ tiêu về giây bị lỗi (ES) và phút suy giảm chất lượng (DM) cho các cấp cấp mạch.

Bảng 3 mô tả chỉ tiêu về phân bố lỗi nghiêm trọng (SES) cho các cấp mạch.

2.2.2. Phân bố chỉ tiêu cho mô hình đoạn số phân cấp tốc độ 2048 kb/s

Theo khuyến nghị G921 đưa ra mô hình đoạn số với các độ dài thực tế là 50 hoặc 280 km. Một đoạn số bao gồm hai thiết bị đầu cuối và môi trường truyền dẫn giữa chúng. Phân bố chỉ tiêu lỗi cho các đoạn truyền dẫn số như trong bảng 4.

2.2.3. Tiêu chuẩn lỗi bit cho các luồng cơ sở hoặc lơn hơn

a. Giây bị lỗi

25

b. Phút suy giảm chất lượng

c. Giây bị lỗi nghiêm trọng (SES)

Tỷ lệ phần trăm giây bị lỗi nghiêm trọng quy chuẩn về đấu nối tại tốc độ 64kb/s có thể được tính từ phép đo tại tốc độ bit cần đo như sau:

SES= Y% + Z%

Y: là phần giây bị lỗi nghiêm trọng tại tốc độ bit cần đo

Z: Phần giây không bị lỗi nghiêm trọng nhưng chứa một hoặc nhiều sự mất đồng bộ tại tốc độ bit cần đo

2.2.4. Tiêu chuẩn lỗi bit cho các luồng số tốc độ cao

Mô hình tuyến số giả định chuẩn có độ dài tổng cộng là 27500km với thời gian đo các thông số lỗi là một tháng. Các chỉ tiêu lỗi cho luồng số tốc độ cao như bảng 5:

26

2.2.5. Xác định lỗi đối với các luồng số PDH

a. Các bất bình thường

a1: Một tín hiệu đồng bộ khung bị lỗi

a2: Một khối bị lỗi (EB) được chỉ thị bởi mã phát hiện lỗi (EDC)

d1: Mất khung (LOF)

d2: Tín hiệu chỉ thị cảnh báo (AIS)

d3: Mất đồng bộ khung

b. Các thông số và tiêu chuẩn đo luồng PDH

Các thông số và tiêu chuẩn đo luồng PDH được chỉ thị trong bảng 7, bảng 8:

Bảng 7: Chỉ thị các thông số tiêu chuẩn về giây bị lỗi nghiêm trọng đối với luồng PDH

Bảng 8 : các thông số và tiêu chuẩn đo các luồng PDH

27

2.2.6. Xác định chỉ tiêu lỗi đối với luồng SDH

a. Các bất thường

a1: Một khối bị lỗi qua kiểm tra của mã phát hiện lỗi (EDC)

Các sai hỏng được trình bày trong bảng 9

Bảng 9: Các sai hỏng dẫn đến SES

28

b. Các thông số và tiêu chuẩn đo luồng SDH

ES: Một giây bị lỗi quan sát được khi trong một giây ít nhất có một bất bình thường a1 hoặc một sai hỏng trong bảng 9

SES: Một giây bị lỗi nghiêm trọng quan sát được khi trong một giây ít nhất có ‘x’ khối bị lỗi hoặc một sai hỏng trong bảng 9

BBE: Một lỗi khối nền quan sát được khi một bất bình thường a1 xảy ra trong một khối nhưng không thuộc giây bị lỗi nghiêm trọng

2.3. Nguyên nhân và ảnh hưởng của lỗi bít Ưu điểm chính của truyền thông số là chất lượng trụyền dẫn không phụ thuộc vào

khoảng cách truyền thông. Theo Fourier, mọi tín hiệu sô' đều có thể được mô tả bởi một số lớn các tín hiệu hình sin chồng lấn nhau. Vì thế những yếu tố gây nhiễu đối với các tín hiệu tương tự như suy hao, xuyên âm hay méo vì thế cũng tác động đến truyền dẫn tín hiệu số (hình 2.2).

Các yếu tố gây nhiễu được phân loại theo loại nguồn gây nhiễu (các nguồn bên trong hoặc bên ngoài hệ thống) hoặc theo ảnh hưởng của chúng (lỗi đơn, lỗi kép).

29

2.3.1 Những nguồn gây lỗi bên trong hệ thống

Nguồn lỗi chủ yếu là:

•Tính không ổn định của đồng hồ nhịp;

•Đồng hồ nhịp bị trôi;

•Tính không ổn định do sự lão hóa của các linh kiện;

•Sự cân bằng không đúng đối vổi suy hao đường dây phụ thuộc vào tần số (chẳng hạn trong một bộ tái tạo);

2.3.2 Một số nguyên nhân bên ngoài gây ra nhiễu

•Xuyên âm (từ các đường dây bên cạnh);

•Trượt (tích lũy) trong khi truyền dẫn;

•Nhiễu điện từ (các máy móc, sét,...);

•Biến động điện áp nguồn cung cấp (chẳng hạn do các đợt sét gây ra);

•Nhiễu xung (biên độ đỉnh 5 - 20 mV) ;

•Những biến động cơ khí, các mối tiếp xúc kém;

•Sự suy giảm các đặc tính của phương tiện truyền dẫn;

•Sự cố toàn bộ hệ thống do đường dây bị đứt.

2.3.3 Ảnh hưởng của lỗi bit

Khi có một điện áp nhiễu tác động nhỏ thì các trạng thái bit của một tín hiệu số sẽ không thay đổi, nếu tín hiệu đỉnh nhỏ hơn một nửa chênh lệch của các mức điện áp hiển thị sẽ dẫn đến thay đổi trạng thái bit. Nếu tín hiệu gây nhiễu vượt quá mức ngưõng này, sẽ gây ra sự suy giảm ngay lập tức chất lượng truyền

Sự sai lệch dù chỉ một bit trong một ngàn bit (tỉ lệ lỗi bit 10 -3) đều dẫn đến chất lượng truyền dẫn không thể chấp nhận được đối với các tín hiệu mã hóa theo luật -A, là những tín hiệu không được nén thêm. Nếu vượt quá mức ngưỡng này, ít nhất là hệ thống sẽ không cung cấp dịch vụ được nữa. Đối với các tín hiệu thoại được truyền đi ở dạng tín hiệu nén mức độ cao thì hệ thông tỉ lệ lỗi bit cho phép thấp hơn thế nhiều (như trong thông tin di động).

Các lỗi phân bố ngẫu nhiên là kết quả của một tỉ số tín hiệu trên nhiễu kém. Trong

30

truyền dẫn thoại đơn thuần, sự phân bố lỗi ngẫu nhiên có thể chỉ làm suy giảm rất ít chất lượng âm thanh. Nhưng đối với truyền thông số liệu thì lại khác. Nếu xảy ra một lỗi, thiết bị đầu cuối sử dụng phương thức kiểm tra lỗi trong giao thức truyền thông để báo cho đầu cúng cấp số liệu rằng khối số liệu bị lỗi phải được truyền lại. Việc lặp lại của các khôi dữ liệu bị lỗi có thể dẫn đến thông lượng dữ liệu thấp không thể chấp nhận được, làm tăng thời gian và chi phí truyền dẫn.

Hình 2.2 Các yếu tố điển hình ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn

Việc đánh giá một cách chi tiết sự phân bố lỗi trên đường truyền cho phép phân tích sử dụng các phương pháp đã được tiêu chuẩn hóa. Những phương pháp này được đề cập chi tiết trong phần sau

Với việc sử dụng thông thường một kết nối 2 Mbit/s cho 30 kênh thoại số xuất hiện thi thoảng những tiếng lách tách xảy ra và nhiễu không mong muốn, song không gây nhiễu quá nhiều đối với kết nối này. Nếu kết nối 2 Mbit/s được sử dụng trong truy nhập ISDN tốc độ sơ cấp cho các tín hiệu thoại và số liệu hoặc cho truyền các tín hiệu thoại được nén ở mức cao trong một hệ thốưg thông tin vô tuyến, thì những hậu quả của nhiễu có thể ở mức cao hơn.

31

Cách thức mà nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn cơ bản được xác định bởi các tham số sau đây:

•Loại thông tin được truyền dẫn: Thoại, số liệu, video, đa phương tiện

•Phương thức truyền dẫn và kiểu mã hóa được sử dụng và mức độ dư thừa trong tín hiệu

•Số lỗi mắc phải hay tỉ lệ lỗi

•Phân bố lỗi: các lỗi đơn hay các chùm lỗi

•Nguồn gây nhiễu: trong hệ thông hay các nguồn bên ngoài

Tỉ lệ lỗi cho phép của phương thức truyền dẫn sử dụng (như nhạy cảm với pha, mức độ nén).

•Tỉ lệ lỗi cho phép của các hệ thông truyền thông (như độ ổn định của đồng hồ nhịp, tỉ lệ trượt cho phép sự sai lệch cho phép của nhịp đồng hồ).

2.4 Nguyên lý hoạt động máy đo lỗi bit

Hình 2.3 Giám sát đồng bộ của máy đo lỗi bit

Tất cả các máy đo lỗi bit đều sử dụng cùng một nguyên lý: một dạng chuỗi bit đo biết trước (chẳng hạn một PRBS) được so sánh theo kiểu bit với bit với một dạng chuỗi

32

bit so sánh ở máy thu. Những sự khác nhau được ghi là các lỗi và được đánh giá thêm. Máy thu đồng bộ vói tín hiệu đầu vào tại thời điểm bắt đầu phép đo.

Để đồng bộ, một thanh ghi dịch tham chiếu được nạp cho đến khi đầy luồng bit tuần tự và một dạng chuỗi bit so sánh được tạo ra. Tiếp đến máy đo chuyển sang “đo” tự động. Các dạng chuỗi bit này được dịch theo pha, dẫn đến tạo ra một số lớn các xung lỗi. Sự đồng bộ đạt được bằng việc dừng hoạt động của đồng hồ nhịp dùng để tạo ra dạng chuỗi bit so sánh mỗi lần tạo ra một xung lỗi. Có một khoảng thời gianđợi thích hợp cho một số chu kỳ tuần tự.bit để đảm bảo rằng trạng thái đồng bộ có thể đó không phải do các lỗi truyền dẫn ngẫu nhiên tạo ra (hình 2.3).

Một bộ đếm tăng/giảm thường được sử dụng để giám sát sự đồng bộ này. Nó đếm lên mỗi lần phát hiện được một lỗi và đếm xuông bất cứ khi nào không có lỗi xảy ra. Đồng bộ có thể bị mất khi giá trị đếm được đạt đến một mức ngưỡng (ví dụ do các cụm bị lỗi).

2.5 Lỗi cụm hay trượt bit?Các lỗi truyền dẫn có thể ở dạng các lỗi đơn hoặc các cụm lỗi. Một cụm lỗi có thể

do hiện tượng pha-đinh của sóng mang trong truyền dẫn vô tuyến gây ra hoặc do nhiễu điện từ ngắn (như chuyển mạch) gây ra.

Các nguyên nhân gây lỗi khác, như tràn bộ đệm trong tổng đài số hay các vấn đề về đồng hồ nhịp tại các thiết bị cổng có thể dẫn đến mất đi những đoạn nhất định của dòng bit hoàn chỉnh hoặc các trạng thái bit được truyền đi hai lần. Việc trượt bit dẫn đến một sự dịch pha giữa các dạng chuỗi bit phát đi và thu được theo quan điểm của máy đo lỗi bit.

2.6 Máy đo lỗi bit phản ứng lại như thế nào?Nếu xảy ra một sự dịch pha giữa các dạng chuỗi bit thu được và tham chiếu, số các

lỗi bit đo được sẽ là vô hạn. Vì trong trường hợp này, một trạng thái kéo dài (cụm lôi) bị lấy ra bởi một lỗi đơn (trượt bit), nên phép đo phải được ngừng lại và máy đo lỗi bit phải thực hiện đồng bộ lại.

Tuy nhiên một lỗi chùm có thể bị gây ra bởi một tình huống dẫn tới một số lớn các lỗi bit xảy ra trong một thời gian ngắn (ví dụ do tiếp xúc kém).

Trong các phương pháp giám sát đồng bộ hay dùng có nhược điểm là một lỗi chùm xuất hiện sẽ dẫn tới mất đồng bộ. Thiết bị đo không thể xác định được liệu các xung lỗi tại đầu ra của bộ so sánh có phải là kết quả của những lỗi bit “thực’ hay do một sự dịch pha gây ra. Vì lý do này nhiều thiết bị đo bị mất đồng bộ khi lỗi đạt đến mức ngưõng

33

(chẳng hạn 30%). Qui trình này làm sai lệch đáng kể kết quả đo, vì số các lỗi bit được xác định không đúng và nguyên nhân gây ra các lỗi này cũng không được phát hiện.

Một giải pháp cho vấn đề phân biệt giữa việc trượt bit và lỗi chùm đã được một số ít các nhà sản xuất các thiết bị đưa ra. Giải pháp này dựa trên việc thêm vào hai chuỗi giả ngẫu nhiên được dịch pha liên quan với nhau để tạo ra một chuỗi giả ngẫu nhiên khác. Việc triển khai giải pháp này trên thực tế được trình bày trong hình 2.4. Tín hiệu ra khỏi bộ so sánh (2) sẽ chính là một PRBS nếu có một sự dịch pha giữa chuỗi thu được và chuỗi tham chiếu. Thanh ghi (3) được nạp liên tục trong khi đo và cho phép phân biệt hai tình huống:

•Cả hai dạng chuỗi (chuỗi thu được và chuỗi tham chiếu) giống hệt nhau nhưng dịch pha so với nhau: Các lỗi bit thực là không có, mà xảy ra một sự trượt bit.

•Cả hai dạng chuỗi cùng pha nhau, có các lỗi bit thực.

Trong trường hợp đầu, một sự trượt bit được phát hiện và được đánh giá. Khi xảy ra lỗi cụm, đồng bộ được duy trì như trong trường hợp tín hiệu bị ngắt quãng trong thời gian ngắn (các ngắt vô cùng nhỏ). Việc giám sát đồng bộ đặc biệt này đảm bảo rằng kết quả thu được ỏ cuối phép đo là số các lỗi thực, và nó không bị ảnh hưởng bởi thiết bị đo. Nó còn đưa ra những kết luận về nguyên nhân gây lỗi. Đây là một ưu điểm vì nó làm đơn giản việc tìm nguyên nhân của lỗi.

Nếu một cảnh báo (ví dụ cảnh báo mất tín hiệu) xảy ra trong khi đang đo, một số lớn các lỗi thêm vào sẽ được đếm cho đên khi trạng thái cảnh báo được thiết bị đo không chê. Những lỗi bit thêm vào này có thể làm cho chất lượng đường truyền kém đi, trong khi trên thực tế thì đường truyền lại không có lỗi gì cả.

Qui trình đo đúng đắn sẽ phải tự động loại bỏ, những lỗi bit thêm vào do một cảnh báo gây ra trong kết qủa đo, mà điều này có thể được thực hiện nếu biết được thời gian phản ứng của khốỉ phát hiện nguyên nhân cho từng tốc độ bit.

Sơ đổ khối được đơn giản hóa mô tả hai phía phát và thu của một máy đo 2 Mbit/s. Dạng thức đo được tạo ra sử dụng một thanh ghi dịch được phân bố trên n khe thời gian có thể chọn lựa (n = 1 đến 31), trong khi những khe thời gian còn lại được điền vào một tín hiệu kênh rỗi. Thông tin báo hiệu (khe thời gian 16) và thông tin đồng bộ và giám sát lỗi (khe thời gian 0) được thêm vào. Một chip mã hóa biến đổi mã NRZ thành mã đưòng dây HDB-3. Tín hiệu đầu vào là tín hiệu có thể đã bị suyhao mất 40 dB, trước tiên được khuếch đại và được tái tạo lại trong khối thu. Sau khi biến đổi thành mã NRZ, điểm bắt

34

đầu khung tín hiệu (khe thời gian 0), khe thời gian 16 và các kênh thông tin của người sử dụng chứa mẫu đo được tách ra và được giám sát riêng rẽ để phát hiện lỗi và các cảnh báo. Thông tin báo hiệu được ghi lại và được dịch ra. Một khe thời gian được lựa chọn có thể được đưa đến một bộ biến đổi D - A, cho phép giám sát từ mã thực và việc đánh giá chất lượng truyền dẫn về mặt âm thanh. Hai khối đầu vào được thực hiện trong các máy đo 2 Mbit/s, là những máy đo có thể giám sát cả hai huống truyền dẫn.

Hình 2.4 Sơ đồ khối máy đo luồng 2Mb/s

Do thường không thể biết trưóc được những tình huông sự cố nào có khả năng xảy ra, bộ thiết bị đo cần phải có khả năng bắt được tất cả các lỗi và các cảnh báo đồng thời. Nhưng không phải thiết bị đo nào cũng đáp ứng được yêu cầu này

Việc chọn vị trí đo ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu thử (đo) yêu cầu. Một chuỗi bit qui định không có bất kỳ cấu trúc khung nào là đủ cho ứng dụng trình bày trong hình 2.4. Việc thiết lập ban đầu các đường truyền thông 2 Mbit/s có thể được thực hiện bằng việc sử dụng hoặc không sử dụng một mạch vòng đầu xa

Tiêu chuẩn chất lượng hiện nay là đối với các kết nối 2 Mbit/s, tỉ lệ lỗi bit nhỏ hơn 10-6. Để có đựợc chất lượng tốt hơn, chẳng hạn một kết nôi có tỉ lệ lỗi bit được bảo đảm ở

35

mức tốt hơn 10-7, ta phải trả một giá cao hơn nhiều.

2.5. Phương pháp đo lỗi bit Có thể sử dụng các phương pháp đo cơ bản sau:

•Hệ thông/Đường truyền ngừng cung cấp dịch vụ: Sử dụng các phép đo và khắc phục sự cố đường dây trên các bộ ghép kênh hoặc các thiết bị đường dây.

•Hệ thống/Đường truyền đang cung cấp dịch vụ: Sử dụng để kiểm tra nhằm xác định vị trí lỗi và xác định hiệu năng hoạt động của hệ thông/đường truyền trong thời gian dài.

Hình 2.3. Các phương pháp đo kiểm tra lỗi bit trên hệ thống

Việc so sánh từng bit giữa tín hiệu thu và tín hiệu phát chỉ có thể thực hiện được khi hệ thống ngừng cung cấp dịch vụ. Đối với các phép đo trong khi hệ thống đang hoạt động, các kết luận về các lỗi trong phần còn lại của luồng dữ liệu được suy ra từ biểu hiện của các tiến trình từng bộ phận trong luồng dữ liệu đó.

Có thể kết hợp hai phương thức đo này bằng cách đặt trưóc một phần dung lượng kênh cho mục đích đo đạc. Các phép đo khi hệ thống ngừng cung cấp dịch vụ có thể được thực hiện sử dụng bất kỳ phương thức nào trong ba phương thức trình bày trong hình

36

Hình 2.4 Các nguyên lý đo cho các phần tử của hệ thống và đường truyền

Hình 2.5. Sơ đồ đo lỗi bit luồng 2Mb/s trong điều kiện hệ thống đang khai thác

Hình 2.6. Sơ đồ đo lỗi bit luồng 2Mb/s từ đầu cuối tới đầu cuối trong điều kiện hệ thống ngừng khai thác

37

Hình 2.6. Sơ đồ đo lỗi bit trong trường hợp đấu vòng

2.4.1. Các phép đo luồng 2Mb/s khi đang cung cấp dịch vụ

Các phép đo sử dụng các dạng chuỗi bit đo đã biết bị hạn chế rất mạnh khi hệ thông đang cung cấp dịch vụ. Thực tế cũng có thể rất khó để đấu nối vật lý máy đo với đường dây hoặc phần tử cần đo hoặc để nhận được một biên độ tín hiệu đủ cao một khi kết nối đã được thực hiện.

Điều này có thể do những nguyên nhân sau:

• Các tín hiệu bị méo và bị suy hao mạnh: Vấn đề ở đây là việc chọn điểm đo không phù hợp (chẳng hạn ở ngay trước bộ tái tạo tín hiệu - regenerator) hoặc các đường cáp đo dài nối tới máy đo. Suy hao trên đường dây phụ thuộc tần số là một vấn đề chủ yếu dẫn tới máy đo không có khả năng tái tạo được tín hiệu. Vì vậy sự cân bằng tín hiệu ở đây là rất quan trọng. Sẽ là rất hay nếu máy phân tích được sử dụng có thể cung cấp sự cân bằng trên đường dây một cách tự động.

•Truyền thông quang: Một bộ chia công suất quang có thể được cung cấp để hỗ trợ trong những trường hợp sau: tín hiệu được cấp qua bộ chia và một một phần nhỏ được trích ra để thực hiện phép đo.

Nhược điểm: Kênh truyền phải bị ngắt trong một khoảng thời gianngắn để đưa bộ chia vào. Một cách khác là có thể sử dụng thêm một bộ biến đổi quang điện.

•Các điện áp nguồn cấp cho bộ tái tạo được đặt lên trên cùng: Đặc biệt, với sự có mặt trên thị trường của những thiết bị đấu nối rẻ tiền dùng để cách ly đầu vào của máy đo khỏi các điện áp cao. Nếu biên độ tín hiệu đủ lớn, một giải pháp đơn giản là sử dụng một máy đo thăm dò. Nếu có thể, vì lý do an toàn, phép đo đó sẽ được thực hiện tại hoặc ngay trước thiết bị kết cuối đường dây (LTE: Line Terminating Equipment).

38

Không có điểm giám sát trên phần tử cần đo: Hầu hết các nhà sản xuất đều làm cho các thiết bị ghép kênh của họ vừa khít với các điểm giám sát được bảo vệ ở đó cung cấp một tín hiệu đo được cách ly khỏi tín hiệu đường dây và được làm suy hao đi 20 dB. Nếu không có điểm giám sát nào, một điểm giám sát nhân tạo có thể được tạo ra với sự trợ giúp của một bộ biến đổi nhỏ có chức năng tách và làm suy hao tín hiệụ.

Các phép đo trong khi đang cung cấp dịch vụ phải được tiến hành theo cách thức sao cho tín hiệu được đo không bị ảnh hưởng theo bất kỳ cách nào bởi thiết bị đo

2.4.1.1 Các phép đo lỗi trên tín hiệu đồng chỉnh khung

Phần cố định của tín hiệu đồng chỉnh khung dài 7 bit (bit đầu dành cho so sánh CRC) và được truyền đi ở các khung thứ hai. Các phép đo này áp dụng cho một dung lượng truyền dẫn là 28 kbit/s. Nếu các phép đo lỗi được thực hiện trên tín hiệu đồng chỉnh khung, lỗi có thể được phát hiện mà không cần đặt trước thêm dung lượng truyền dẫn cho phép đo, cho dù từng lỗi thành phần trong các kênh của người sử dụng không được phát hiện. Tuy nhiên, những nguyên nhân gây lỗi điển hình, như tiếp xúc kém; hay nguồn cung cấp không ổn định, thường có mặt trong ít nhất vài mini giây, vì vậy tín hiệu đồng chỉnh khung cũng có nhiều khả nặng bị ảnh hưởng. Vì lý do này, không thể rút ra những kết luận trực tiếp về tỉ lệ lỗi của một kênh 64 kbit/s từ việc biết được tỉ lệ lỗi của FAS.

Chức năng giám sát lỗi của hệ thống sẽ phản ứng khi tỉ lệ lỗi của FAS vượt quá giá trị ngưỡng qui định (chẳng hạn 10-6 hoặc 10-3).

2.4.1.2 Phân tích lỗi CRC và các lỗi bit E

Một máy đo có thể dễ dàng phát hiện được CRC đơn giản bằng cách kiểm tra tổng kiểm tra CRC. Tuy nhiên phép đo này không cho biết có bao nhiêu lỗi CRC có mặt khi một sự cố xảy ra. Máy đo giả định rằng một lỗi truyền dẫn đã xảy ra trong mỗi khối kiếm tra bị lỗi. Nếu có nhiều lỗi xảy ra, có một cơ may nhỏ là một sự tổ hợp nhất định của các lỗi sẽ trả lại một tổng kiểm tra đúng.

Khi đo các lỗi CRC, cũng cần lưu ý rằng một số phần tử hệ thông có thể không trong suốt đối với CRC. Điều này có thể dẫn tối tình huống không thể đo được các lỗi CRC cho dù đường truyền đã bị lỗi nghiêm trọng, và có thể dẫn tối những kết luận sai vê biểu hiện của toàn bộ hệ thống.

Các bit E cung cấp thông tin về những sự cố trên đường trở về. Nếu có một lỗi CRC được phát hiện trên đường truyền đi, bit E được thiết lập trên đường trở về trong khoảng thời gian của một đa khung CRC. Điều này có nghĩa là thông tin về đường trở vể có thể

39

thu được từ một điểm đo duy nhất cứ như là chỉ một tín hiệu 2 Mbit/s được giám sát.

2.4.1.3 Giám sát các lỗi mã

Ưu điểm chủ yếu của việc giám sát những lỗi mã là ở chỗ các lỗi truyền dẫn có thể được phát hiện theo cách này mà không cần biết cấu trúc khung của tín hiệu hoặc nội dung dữ liệu của người sử dụng. Tính dư thừa cố hữu trong mã được sử dụng để phát hiện lỗi cho toàn bộ tín hiệu. Nhược điểm của việc giám sát này là ở chỗ việc giám sát lỗi chỉ có thể trên một đoạn đường truyền trong suốt đối với mã tín hiệu và không liên quan đến việc mã hóa tín hiệu. Trên thực tế, vấn đề này thường không được chú ý tới hoặc bị bỏ qua.

Các lỗi mã xảy ra khi một sự cố trên đường truyền dẫn làm méo tín hiệu đã được mã hóa hoặc do bản thân bộ mã hóa bị sự cô' (trưòng hợp này hiếm xảy ra hơn). Các lỗi mã thưồiig dẫn tói các lỗi bit, tùy thuộc vào loại lỗi và loại mã được sử dụng. Như chúng ta đã thấy, các quyết định của bộ giả mã đối với một sô'mã đường dây phụ thuộc vào trạng thái của sự quá độ bit trưốc đó (ví dụ 3 bit cuối cùng trong mã đường dây HDB-3). Nếu một trong những sự quá độ này bị sai trong khi truyền dẫn, nó có thể dẫn tối những lỗi không mong muốn ngoài lỗi bit thực được phát hiện (hiện tượng nhân lỗi)

Sự tái tạo ra các lỗi gây bởi các lỗi phân bố một cách ngẫu nhiên cần được lưu ý đến khi sử dụng một máy đo để tạo ra các lỗi bit và phân tích các lỗi mã.

Hình 2.7 tái tạo các lỗi mã trong một tín hiệu đã được mã hoá HDB3

40

2.4.1.4 Đánh giá các cảnh báo và các sự cô truyền dẫn

Hệ thông tự phát hiện những cảnh báo và những sự cố lớn về hoạt động của nó trong khi đang hoạt động và gửi những thông tin này tới hệ thông quản lý mạng hoặc báo cho nhân viên điều hành biết có sự cố xảy ra bằng các tín hiệu cảnh báo quang hoặc âm thanh.

Các qui trình đo để đánh giá chất lượng và phát hiện lỗi chủ yếu sử dụng tín hiệu đồng chỉnh khung, CRC và các lỗi mã

Phân tích dữ liệu của người sử dụng

Máy đo phải có khả năng phát hiện và đánh giá các giao thức mạng được truyền đi trong các khe thời giann x 64 kbit/s. Việc đếm số các khối lặp lại có thể được sử dụng để xác định thông lựợng dữ liệu. Nguồn gây lỗi thường có thể được xác định từ loại lỗi xảy ra trong giao thức truyền dẫn. Theo cách này, những lỗi có tính hệ thống trong nhiều trường hợp có thể được đo theo đến tận những thiết lập không đúng đối với các thiết bị đầu cuối.

Hình 2.8 Những tình huống lỗi và cảnh báo quan trọng

Các bản tin cảnh báo: AIS cảnh báo khẩn Cấp/cảnh báo không khẩn cấp

Một AIS là có thể xảy ra khi một tín hiệu toàn bit "1" trên đường dây hoặc trong một khung tín hiệu. Tín hiệu đồng chỉnh khung của một AIS có phân khung là đúng, nhưng tất cả các khe thời gian khác được thiết lập là một tín hiệu toàn bit "1". Bản tin cảnh báo AIS có thể hiển thị nguồn gây lỗi. Trong trường này, có một sự cố ở phía đầu vào của bộ ghép kênh (các luồng thành phần đi vào bộ ghép kênh). Một AIS không phân

41

khung được truyền đi nếu bộ ghép kênh không nhận được bất kỳ khung tín hiệu nào từ đầu xa.

Các bản tin lỗi bit SA

Việc sử dụng các bit SA đã được giải thích chi tiết trong mục sau. Ý nghĩa của các tổ hợp bit SA theo qui định của từng nước. Điều này cần được ghi nhố khi giám sát lưu lượng quốc tế. Các bit SA đôi khi cũng được sử dụng để truyền đi các giao thức báo hiệu ỏ tốc độ 4 kbit/s.

Độ sai lệch tần số tín hiệu

Phép đo này chỉ có ý nghĩa nếu nguồn đồng hồ nhịp bên trong của thiết bị đo ổn định hơn nhiều so với nguồn đồng hồ nhịp của các phần tử hệ thống. Trên thực tế, giá trị chính xác của nhịp đồng hồ của cả hai đều có cấp sô' mũ (các đồng hồ thạch anh), sao cho việc đo tốc độ bit nhận được chỉ cho những kết quả có ý nghĩa khi độ sai lệch tần số tín hiệu là cực lớn. Tình huống sẽ khác đi nếu máy đo được trang bị hai bộ thu 2 Mbit/s và có thể đo độ khác nhau giữa các đồng hồ hướng đi và hướng trở về. Những sai lệch nhịp đồng hồ quá lớn dẫn tới tràn bộ đệm, gây ra hiện tượng trượt bit.

Các dịch pha của các chuỗi bit đo (trượt bit)

Trượt bit xảy ra khi một hai nhiều bit thông tin bị lặp lại hoặc bị “rơi” trong khi truyền dẫn. Các vấn đề về định thời xảy ra khi các mạng của các nhà cung cấp khác nhau được nốì với nhau là nguyên nhân chính gây ra trượt bit. Việc phát hiện sự trượt bít đòi hỏi một kênh rỗi có thể được điền vào một chuỗi bít đo.

Giám sát các từ mã đỉnh (truyền dẫn thoai)

Phần bù bộ mã, có nghĩa là phần khác nhau giữa các từ mã đỉnh dương và âm, cần xấp xỉ bằng không. Những sai lệch lớn có thể biểu thị trạng thái bão hòa hoặc các vấn đề khác về mức tín hiệu.

2.4.1.5 Các ví dụ về việc giám sát lỗi khi hệ thống đang cung cấp dịch vụ

Một người sử dụng truyền dữ liệu ở tốc độ 64 kbit/s trên một đưòng dây thuê riêng 2 Mbit/s phàn nàn về thời gian đáp ứng cho kết nối quá lâu.

Câu hỏi đầu tiên cần được trả lời là: Chỉ có người sử dụng đó bị ảnh hưởng hay những ngưòi khác cũng bị nhưng có thể vì họ kiên nhẫn hơn hoặc ít để ý hơn nên họ chưa phàn nàn? cần phải làm sự cố đó là xảy ra do ngắn hơn hoặc nó chỉ xảy ra ở những thời điểm cụ thể. Sự cố này có thể do các giao diện hoặc do việc triển khai không đúng các

42

giao thức truyền thông tại thiết bị đầu cuối của người sử dụng.

Việc giám sát đồng thời FAS và tổng kiểm tra CRC trên cả hai hướng cho ta một sự khẳng định chắc chắn rằng sự cố đó do nhiễu bên ngoài gây ra: Lỗi xảy ra tại cùng thời điểm và với cùng tần số trên cả hai hướng. Do các lỗi FAS cũng có mặt, nên có nhiều khả năng các kênh 64 kbit/s khác cũng bị ảnh hưởng.

Hình 2.9 Giám sát phần bù của bộ mã hoá

Trong ví dụ này, một phép đo kéo dài vài giờ đã được tiến hành và các kết quả được hiển thị ở dạng biểu đồ. Chức năng phóng to - thu nhỏ (zoom) cho phép phân tích chi tiết sự phân bố lỗi trong khoảng thời gian vài giây. Ví dụ này cho thấy rõ ràng rằng các lỗi xảy ra theo kiểu dồn cụm, chủ yếu trong giờ hành chính bình thường. Nhiễu đạt mức cao nhất vào lúc bắt đầu ngày làm việc. Các trưòng nhiễu điện từ bị nghi là thủ phạm. Điều này được xác nhận: một cáp truyền dẫn di trong dậy kéo của một thang máy đã bị trượt ra khỏi ray dẫn cáp.

Người sử dụng một mạng dùng riêng phàn nàn rằng, các tín hiệu dữ liệu số được một PBX truyền đi đúng nhưng các kết nối thoại trên chính PBX đó liên tục có sự cố.Hai từ mã và phần bù của bộ mã hóa từ mã số được giám sát bằng một máy đo có khả năng giải mã các tín hiệu tiếng nói đã được số hóa ở các khe thời gian được chọn lựa. Kết quả là rõ ràng: Giá trị bù của bộ mã hóa quá cao (hình 2.9). Nguyên nhân nhanh chóng được phát hiện: Bộ mã hóa trên card tương tự bị quá tải. Vấn đề này có thể được loại bỏ bằng cách so sánh phù hợp mức tín hiệu (sử dụng một điện trở kết cuối).

43

2.4.1.6 Các phép đo tách và chèn

Có nhiều vấn đề truyền thông không thể giải quyết được khi sử dụng các phương pháp đo đã trình bày, hoặc có thể chỉ được giải quyết phần nào với rất nhiều nỗ lực và thời gian. Việc kiểm tra chất lượng truyền dẫn đã thỏa thuận giữa nhà cung cấp mạng và ngưòi sử dụng là vấn đề quan trọng, đặc biệt với những đưòng dây thuê riêng 2 Mbit/s.

Lý do là vì nhà cung cấp mạng đã lắp đặt một phần tử hệ thống (NTPM: Network Termination Primary Multiplexer - Bộ ghép kênh sơ cấp kết cuối mạng) có thể hiển thị rõ ràng bất kỳ lỗi nào ở phía người sử dụng (các bit SA) nhưng nó chỉ cung cấp thông tin rất hạn chế về đường trỏ về (từ mạng đến ngươi sử dụng). Thậm chí nếu các sự cố xác định xảy ra trên đưòng trụyền, dẫn tới các lỗi ở FAS và CRC, thì việc tạo lại phần mào đầu của khung truyền dẫn có nghĩa là có một tín hiệu không bị lỗi ở khe thời gian 0 ở đầu ra phía ngưòi sử dụng của kết cuốỉ mạng (NT). Các NT là trong suốt về mặt bit đối với tất cả các khe thời gian từ khe số’ 0. Trong những trường hợp ngoại lệ, khe thời gian 0 có thể cũng được truyền đi trong suốt qua NT bằng cách thiết lập lại một bộ chuyển mạch, cho phép giám sát tín hiệu. Các nhà cung cấp mạng thường không cho phép người sử dụng thực hiện việc này.

Làm thế nào một người sử dụng thay vì thực hiện việc nêu ở trên mà tiến hành xác định xem trong khí hoạt động bình thường liệu các sự cố có xảy ra ở phía mạng hay không? Khả năng duy nhất là thực hiện một phép đo sử dụng các kênh rỗi trong một kết nôi. Phép đo này được trình bày trong hình 2.10, được chọn để điền vào các kênh rỗi của một kết nối các chuỗi bit đo. Ở chế độ tách và chèn, máy đo “tách” hoặc trích ra những nội dung của một hoặc một số khe thời gian (n X 64 kbit/s) được chọn và chèn vào một chuỗi bit đo được chọn vào chỗ cũng khe hoặc những khe đã được tách ra. Điều này cho phép trình bày một cách cụ thể chất lượng truyền dẫn của một kênh đơn ở phía 2 Mbit/s, bất kể các phần tử hệ thống được lắp đặt có truyền khe thời gian trong suốt hay không hay nó được tạo ra trên cả hai hướng truyền dẫn Nhược điểm của phép đo này là kết nối phải được ngắt trong thời gian ngắn để chèn thiết bị đo vào và ở chỗ kết nối sẽ bị mất nếu máy đo hỏng.

Kiểu đo này còn được gọi là chể độ tách và chèn. Nó biểu thị có một gặp nhau giữa các phép đo trong khi hệ thống đang cung cấp dịch vụ và các phép đo khi hệ thống không cung cấp dịch vụ. Chế độ tách và chèn có những ưu điểm nổi bật so với việc sử dụng các tín hiệu đo nhân tạo hoàn toàn được máy đo tạo ra, đặc biệt trong những tình huống xảy ra những vấn đề rắc rối. Một sự mô phỏng chính xác các điều kiện hoạt động thực là có thể thực hiện được nếu máy đo có thể mô phỏng các cụm lỗi hoặc các lỗi đơn lặp lại một

44

cách cụ thể trong một kênh được chọn (n = 1 + 31) trong chế độ thông. Nếu máy đo có một đầu vào riêng để chèn lỗi, một bộ tạo tạp âm có thể được nối với nó để mố phỏng các lỗi phân bố ngẫu nhiên.

Kiểu đo này còn có thể được sử dụng như là một sự thay thế tạm thời nếu không có các mô-đun của bộ ghép kênh ỏ dạng các card tín hiệu số riêng rẽ. Bản thân máy đo cung cấp giao diện dữ liệu và chèn dữ liệu đo vào một hoặc một số khe thời gian được chọn (trong trường hợp n X 64 kbit/s).

Hình 2.10 Phân tích tín hiệu trong chế độ truyền qua

2.4.2. Các phép đo khi hệ thống không cung cấp dịch vụ ở tốc độ 2 Mb/s

2.4.2.1 Đo các thiết bị ghép kênh

Nếu việc khắc phục sự cố cho thấy rằng có một phần tử của hệ thống liên quan đến tuyến truyền dẫn có thể là nguyên ngân gây ra sự cố, thì các phép đo trực tiếp trên bản thân thành phần hệ thống đó là cần thiết.

45

Hình 2.11 Đo mức kênh số

Phép đo các bộ ghép kênh bao gồm những ứng dụng sau:

•Thiết bị đo được nối với phía đầu vào của bộ ghép kênh. Ở đây chỉ cần sử dụng một phép đo với các tín hiệu không cấu trúc khung. Một mạch vòng được tạo nên tại phía đầu ra của thiết bị ghép kênh.

•Thiết bị đo được nối với phía đầu ra của bộ ghép kênh. Một mạch vòng được tạo nên ở phía vào của bộ ghép kênh. Các phép đo mạch vòng được thực hiện từ phía 2 Mbit/s (phía đầu ra của bộ ghép kênh) luôn yêu cầu một tín hiệu có cấu trúc khung. Một số thiết bị được đo (như NTPM) yêu cầu các tín hiệu có cấu trúc khung ở phía đầu vào cũng như phía đầu ra của bộ ghép kênh.

•Thiết bị đo thực hiện một phép đo nửa kênh số (digital). Đầu ra của thiết bị đo mô phỏng luồng hoặc đầu ra của bộ ghép kênh, tùy thuộc vào cách nó được đấu nôi như thế nào. ứng dụng này cung cấp phương tiện cho việc đo hoạt động của các card giao diện được sử dụng để nối với mạng truyền dẫn.

2.4.2.2 Các phép đo sử dụng các tín hiệu n X 64 kbit/s

Một ứng dụng đấu nối ban đầu (line-up) tín hiệu phân khung điển hình cho một bộ ghép kênh sơ cấp kết cuối mạng (NTPM) được trình bày trong hình 2.12. ở đây thiết bị đo phát đi và phân tích một chuỗi bit giả ngẫu nhiên (PRBS: Pseudo Random Bit Sequence) được phân bổ trên tất cả các khe thời gian(n X 64 kbit/s). Đây là một sự mô phỏng thực tế của một tín hiệu 2 Mbit/s với tất cả các khe thời gian đều được nhồi các bit.

Hình 2.12 Đấu nối thiết bị đo trên mạng

46

Hình 2.13 Các phép đo sử dụng tín hiệu n x 64Kb/s

Hình 2.13 trình bày việc thiếp lập để đấu nối ban đầu một giao diện bộ ghép kênh n X 64 kbit/s (n = 3). Loại truy nhập tốc độ caò này được yêu cầu cho những thiết bị đầu cuối có thể hoạt động được ở các tốc độ bit n X 64 kbit/s. Các kênh n X 64 kbit/s thường không được bộ ghép kênh phân bố ở các khe thời gian kế tiếp nhau, vì vậy thiết bị đo phải chặn lại và loại bỏ những khoảng cách giữa các khe thời gian đó trong khung 2 Mbit/s (bằng một bộ chứa đệm) và lắp ráp lại các đoạn n X 8 bit thành một tín hiệu đo liên tục.

Những kết quả tin cậy mà hầu như có giá trị thông tin như những kết quả thu được từ một phép đo lỗi bit “thực” có thể thu được bằng cách phân tích đồng thòi chuỗi PRBS, tín hiệu đồng chỉnh khung (FAS), tín hiệu đồng chỉnh không khung (NFAS) và phép kiểm tra tổng CRC (Cyclic Redundancy Check: Kiểm tra độ dư thừa theo chu kỳ).

Phép đo trực tiếp với các kênh n X 64 kbit/s (n = 1 + 31) cũng cần cho việc đấu nối ban đầu các luồng dữ liệu thành phần (các luồng đi vào bộ ghép kênh) như máy tính, video, điện thoại thấy hình, phát thanh vô tuyến số với dung lượng từ 64 kbit/s (n = 1) cho đến 1984 kbit/s (n = 31).

2.4.2.3 Kiểm tra khả năng chịu đựng của hệ thống đối với sự sai lệch của nhịp đồng hồ

Một hệ thông truyền thông 2 Mbit/s vẫn phải hoạt động đúng khi nhịp đồng hồ sai lệch tới 50 10-6. Các nhà sản xuất đo kiểm các sản phẩm của họ ỏ những giá trị còn cao hơn nữa, bởi vì sự lão hóa của thiết bị và những khiếm khuyết của việc đấu nối dây có thể

47

dẫn đến giảm các giá trị tối đa về khả năng chịu đựng của hệ thống.

Hình 2.14 Đo kiểm phần thu của một bộ ghép kênh

Một ví dụ thực tế: Sau khi có những phàn nàn từ một số khách hàng, nhà cung cấp tiến hành đo kiểm một kết nối 2 Mbit/s. Đường truyền dẫn biểu thị một sự phân bố,lỗi ở mức cao liên tục. Một phần tử của hệ thống bị nghi ngờ là nguyên nhân gây lỗi cho đường truyền và đường truyền bị lỗi đó bị ngừng cung cấp dịch vụ. Ứng dụng trình bày trong hình 2.14 cho phép đo những chức năng quan trọng nhất của bộ ghép kênh. Trong ví dụ này, ta sẽ nhanh chóng nhìn thấy khi tốc độ bit truyền dẫn của thiết bị đo được bù bằng các bước 1 ppm cho đến khi bộ ghép kênh không còn hoạt động đúng nữa và bị mất đồng bộ ở những sai lệch rất nhỏ so với tốc độ bit danh định. Bộ ghép kênh hỏng này được thay thế và gửi trở lại nhà sản xuất để sửa chữa cùng với hồ sơ các kết quả mà máy đo cung cấp.

Các bộ cảm biến cảnh báo lắp trong thiết bị ghép kênh cũng có thể được kiểm tra dễ dàng theo kiểu này. Bộ ghép kênh sẽ mất đồng bộ nếu có nhiều hơn ba tín hiệu đồng chỉnh khung liên tiếp hoặc có hơn 913 phép so sánh CRC trong một giây là không đúng. Để kiểm tra chức năng này, PDH mô phỏng các từ FAS và CRC bit lỗi ở dạng các cụm lỗi (FAS) hoặc bằng một số có thể thay đổi các lỗi trong một giây (CRC).

2.4.2.4 Đo trễ tín hiệu

Chất lượng của truyền dẫn tín hiệu sô' bằng vô tuyến hoặc vệ tinh cũng được qui định bởi trễ truyền lan của tín hiệu. Những khuyến nghị của ITU-T qui định các giá trị tối đa đối với trễ tín hiệu. Trễ tín hiệu gây bởi các tổng đài chuyển mạch số và các thiết bị nối chéo có thể dẫn tới những mức trễ tích luỹ cao không thể chấp nhận được khi việc định

48

tuyến đường truyền không phù hợp.

Hình 2.15 Phép đo thời gian trễ

Các phép đo trễ được thực hiện sử dụng một chuỗi bit giả ngẫu nhiên (PRBS). Phần tạo tín hiệu của thiết bị đo gửi một xung tới phần thu của máy đo khi có một chuỗi bit đo xác định (chẳng hạn chuỗi dài nhất các bit 0) được truyền đi. Bộ thu (của máy đo) giám sát chuỗi PRBS đến. Bộ thu này cũng tạo ra một xung không phát hiện ra chuỗi bit xác định trong tín hiệu đến. Trễ tín hiệu được tính ra từ sự khác nhau về thời gian giữa hai xung này.

Nhược điểm của phép đo này là thời gian trễ của hệ thông có thể dài hơn khoảng thời gian (chu kỳ) của chuỗi bit sử dụng cho phép đo. Vì vậy ta nên thực hiện một dự đoán bằng lý thuyết thời gian trễ có thể xảy ra và chọn độ dài của chuỗi bit đo tương ứng, nếu không các kết quả thu được có thể không rõ ràng khi đo có thời gian trễ dài. Độ phân giải biểu thị kết của phép đo trễ cần ít nhất ố mức một micrô giây. Tốc độ bit càng cao, khoảng thời gian(chu kỳ) của một chuỗi bit đo cho trước càng ngắn, sao cho thời giantrễ tôi đa có thể đo được giảm xuống ở các tốc độ bit cao.

Nguyên lý đo được giải thích trong hình 2.15. Trễ chỉ có thể đo được vói phương pháp này khi thiết lập một mạch vòng tại đầu xa của đường truyền. Thời gian trễ có thể xác định được bằng cách khác nhờ việc đồng bộ một cách chính xác hai mảy đo cách xa nhau. Việc này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS: Global Positioning System) bằng vệ tinh, là hệ thống cung cấp thông tin định thời có độ chính xáe cao ở dạng mã hóa.

49

2.4.2.5 Sử dụng tín hiệu đổng chỉnh không khung (các bit SA) để giám sát lỗi

Các nhà cung cấp mạng cạnh tranh nhau chỉ xoay quanh sự tranh cãi liên quan đến việc nhà cung cấp mạng nào chịu trách nhiệm trong trường hợp có sự cố’ mạng và ai có bổn phặn cho những tổn thất do sự cô" về truyền thông mạng gây ra. Việc sử dụng các bit SA để hiển thị lỗi cho phép làm rõ những vấn đề này, bằng cách thiết lập các mạch vòng đo và bằng việc giám tín hiệu đến. Các bit SA giúp cho người kỹ sư nhanh chóng làm rõ một bản tin báo lỗi và xác định được vị trí địa lý nơi xảy ra sự cố.

Như đã đề cập đến ở phần bàn về các nguyên lý cơ bản, các bit SA được sử dụng ở một cấu trúc theo phương thẳng đứng trong các NFAS kế tiếp nhau. Chúng có tốc độ 4 kbit/s và cho phép thực hiện các chức năng đo và định vị lỗi giữa các tổng đài chuyển mạch và các thiết bị đầu cuối. Ý nghĩa của bit này tùy thuộc vào hướng truyền và được trình bày trong bảng 2.1.

Bảng 2.1 Mã hoá các bit SA

Một tiêu chuẩn ETSI được phát hành năm 1995 (ETS 300233) qui định việc sử

50

dụng các tính năng của bit SA trong việc khắc phục sự cố và kiểm tra những truy cập bộ ghép kênh sơ cấp. Việc sử dụng các bit SA cho phép cảnh báo tình trạng thực của sự cố kết cuối mạng và thực hiện đấu chuyển các mạch vòng đo. Sau đó nhân viên dịch vụ có thể tận dụng những đánh giá về trạng thái lỗi đã tìm ra trong tổng đài số

2.4.3 Các phép đo trong mạng SDH

Giám sát lỗi trong các phần tử SDH được cải thiện rất nhiều so với PDH. Vì vậy các thiết bị được sử dụng chủ yếu trong khi lắp đặt, chạy thử và khắc phục sự cố hơn là dùng để giám sát trong khi hệ thống đang cung cấp dịch vụ. Điều này dẫn tới sự phân loại các nhiệm vụ đo kiểm cho lắp đặt và khắc phục sự cố như sau:

Đo kiểm tính năng:

•Các phép đo thiết bị cổng: Truyền đi các tín hiệu cận đồng bộ (đồng bộ) và phân tích các tín hiệu đầu ra đồng bộ (cận đồng bộ);

•Triển khai các biến thể ánh xạ khác nhau;

•Đo kiểm để đảm bảo các chức năng phân kênh và ánh xạ của các giao diện nối chéo hoạt động đúng.

Đo kiểm các bộ cảm biến phát hiện lỗi được lắp sẵn trong máy:

•Các phương tiện mô phỏng và phân tích lỗi truyền dẫn, cảnh báo và các sự cố tính năng;

•Truy cập để đo lỗi và phân tích giao thức đối với các kênh truyền dẫn dùng cho giám sát hệ thống và điều khiển nút mạng;

•Giám sát hiệu năng hoạt động của hệ thông.

Đo thử để kiểm tra sự đồng bộ và định thòi của mạng

•Phân tích trượt và trôi

•Đánh giá hoạt động của con trỏ.

Dưới đây là một số phương pháp truy nhập vào tín hiệu cần đo trong khi điều hành hệ thống:

Đấu nối với các điểm giám sát các đặc tính điện: các tín hiệu thường bị suy hao 20 dB. Nhiều nhà sản xuất bỏ qua đặc điểm này vì thế người khác không thể giám sát được mạch.

51

Các phép đo sử dụng máy phân tích SDH ở chế độ thông mạch vòng: Máy đo cho tín hiệu điện hoặc tín hiệu quang đi qua mà không bị thay đổi gì, giám sát lỗi và các bản tin báo lỗi. Nhược điểm: Trưóc tiên phải ngắt mạch để nối máy phân tích và tín hiệu của hệ thông sẽ bị ảnh hưởng khi máv phân tích hoạt động không chuẩn.

Sử dụng một bộ chia công suất quang: Bộ chia quang lấy ra một phần nhỏ công suất tín hiệu quang, phần còn lại được cho qua mà không bị thay đổi gì. Ưu điểm: Hoạt động không chuẩn hay sự cố của máy phân tích không ảnh hưỏng đến tín hiệu của hệ thống. Trước tiên mạch phải được ngắt ra để chèn bộ chia công suất quang vào. Sẽ là tốt hơn nếu bộ chia công suất quang là một bộ phận của máy đo được sử dụng.

Chức năng là bộ phân bố của một thiết bị nối chéo có thể được sử dụng để chuyển một bản sao của tín hiệu cần qua tới đầu ra của một card giao diện chưa sử dụng trong thiết bị nôi chéo này để máy đo SDH có thể nối trực tiếp với nó.

2.4.3.1 Cấu trúc thiết bị đo SDH

Hình 2.16 trình bày cấu trúc cơ bản của một máy đo SDH được trang bị đủ các chức năng. Việc triển khai đồng thòi các chức năng SDH, SONET và ATM đảm bảo rằng máy đo có thể liên tục theo kịp sự phát triển của mạng lưới. Việc bao gồm cả hai chuẩn PDH (tiêu chuẩn châu Âu 2/8/34/140 Mbit/s và tiêu chuẩn Bắc Mỹ 1,5/6/45 Mbit/s) và các qui trình ánh xạ tương ứng cho phép thực hiện các phép đo trên những kết nôi quốc tế và cho phép sử dụng được máy đo ỏ bất cứ đâu trên thế giới. Đây là yếu tố quan trọng đối với những nước sử dụng các hệ thống “pha trộn” của nhiều chuẩn truyền dẫn, hoặc ở các bộ phận phát triển, tích hợp, sản xuất và dịch vụ của các nhà sản xuất thiết bị viễn thông quốc tế.

Kinh nghiệm thu được với việc triển khai các hệ thống SDH ban đầu đã chỉ ra rằng trong nhiều trường hdp việc khởi động và đo thử các giao diện STM-4 và STM-16 bằng cách nôi vòng trở vê và đo ở phía STM-1 là không đủ. Nhiều nhà cung cấp mạng yêu cầu có những bằng chứng bằng đo đạc để đảm bảo hoạt động của STM là không có vấn đề gì. Máy phân tích cần phải dựa trên các nguyên lý điều khiển và xử lý tiêu chuẩn vì điều này tạo cho ta những ưu điểm to lớn trong việc đơn giản hóa các qui trình vận hành và xử lý kết quả đo. Nếu bộ thiết bị máy đo có kèm theo một máy tính cá nhân, thì có thể chạy các qui trình đo thử tự động và có thể điều khiển được thêm những thiết bị khác như các máy quét điểm đo nhờ sử dụng các phầm mềm điều khiển thiết bị tiêu chuẩn (như LabWindows™).

Các phương tiện điều khiển từ xa hiện đã có chuẩn trên thị trường. Nếu bộ thiết bị 52

đo bao gồm một máy tính cá nhân (PC) thì có thể thực hiện được những chức năng bổ sung nhò sử dụng các card PCMCIA, chẳng hạn điều khiển qua ISDN hoặc kết hợp với một mạng LAN trong môi trường sản xuất.

Hình 2.16 Cấu trúc máy đo SDH

2.4.3.2 Phân tích ánh xạ

Sơ đồ trình bày trong hình 2.17 là để đo kiểm chức năng ánh xạ của SDH (ví dụ C-12, C-3, C-4 tương ứng với các tốc độ 2, 34 và 140 Mbit/s).

Máy đo gửi đi một tín hiệu 2, 34 hoặc 140 Mbit/s và phân tách tín hiệu này từ tín hiệu ra STM-1 của thiết bị nối chéo. Để thực hiện phép đo nửa kênh này, máy phân tích

53

phải gửi đi một tín hiệu phân khung hoặc không phân khung tùy thuộc vào cấu hình card cổng. Trong trường hợp ánh xạ không đồng bộ các tín hiệu 2 Mbit/s, việc bù tần số’ của tín hiệu 2 Mbit/s dẫn đến sự nhồi bit bị thay đổi trong công-ten-nơ. Các bit đồng bộ sắp xếp vào công-ten-nơ đáp lại việc bù trong tín hiệu 2 Mbit/s thành phần bằng những di chuyển của con trỏ. Máy phần tích sử dụng sự so sánh chuỗi bit đo để đo lỗi bit trong phần tử tin chuỗi bit giả ngẫu nhiên (PRBS) và đánh giá những di chuyển của con trỏ của TU-12 và AU-4. Đồng thòi, thông tin về tính chẵn lẻ (cân bằng), xác nhận lỗi, cảnh báo và phân bổ công-ten-nơ chứa trong phần mào đầu của các công-ten-nơ VC-3/4 và VC-12 (byte V5) cũng được phân tích

Hình 2.17 Sơ đồ đo phân tích ánh xạ (C12, C3, C4)

Trong sơ đồ trình bày ở trên, phần tử mạng đáp ứng bằng các bản tin cảnh báo nếu không có tín hiệu tại đầu vào A trong khi đo nửa kênh từ B đến C. Vì vậy máy phân tích cần cung cấp một tín hiệu ra thứ hai. Thưòng sẽ là đủ nếu các giao điện điện và quang của máy đo cùng hoạt động. Một đầu vào/ra bên ngoài đặt vào máy đo cho phép bất kỳ một tín hiệu 2 Mbit/s nào đều được chèn vào hoặc tách ra mô-đun truyền tải đồng bộ (STM) này

2.4.3.3 Khởi động các giao diện cổng

Làm thế nào để có thể biết được các giao diện cổng 2 Mbit/s có được đấu nốỉ đúng 54

hay không? Trong sơ đồ ở hình 2.18, các mạch vòng bên trong được thiết lập ở tất cả các giao diện đầu vào 2 Mbit/s của nút mạng bằng một lệnh chuyển mạch thích hợp. Máy đo SDH truyền đi một tín hiệu STM-1 chứa 63 công-ten-nơ, mỗi công-ten-nơ mang một tín hiệu 2 Mbit/s. Máy thu kiểm tra tín hiệu STM-1 này và phân tích từng tín hiệu thành phần (các tín hiệu 2 Mbit/s). Nếu thực hiện phép đo nhân cổng ỏ đây sẽ tiêu tốn nhiều thời gian vì phải đặt lại số kênh cho mỗi lần đo.

Hình 2.18 trình bày một phương pháp khác, giảm được đáng kể thời gian đo yêu cầu. Máy phận tích truyền đi một cấu trúc khung STM-1 chứa 63 công-ten-nơ. Mỗi công-ten-nơ được nạp vào một chuỗi bit PRBS tuần tự một cách tự động và được kiểm tra để xem có lỗi cảnh báo nào không bằng một phép đo thử nhanh ở phía thu (chế độ quét).

Trước khi đa hệ thống ỏ trạng thái trực tuyến (on-line), phải đảm bảo có được cấu hình đúng cho các ngưỡng của bộ cảm biến. Để thực hiện việc này, máy phân tích mô phỏng các lỗi của tín hiệu đồng chỉnh khung hoặc các lỗi bit chẵn lẻ bằng sự phân bố chọn lựa được (liên tực hoặc theo cụm lỗi). Nếu tỉ lệ lỗi được chỉnh tốt, có thể tiến dần tới ngưỡng của bộ cảm biến và kiểm chứng được hoạt động tốt của nó.

Hình 2.18 Khởi động STM 1 với vòng lặp 2Mb/s

2.4.3.4 Các phép đo sử dụng tín hiệu thử có cấu trúc

Sơ đồ trình bày trong hình 2.19 là một trong những phép đo cơ bản trên các bộ nối

55

chéo đồng bộ. Bộ nối chéo này ánh xạ tín hiệu trường hợp, bản thân một tín hiệu 140 Mbit/s lại được tạo nên từ việc ghép các tín hiệu 34, 8 và 2 Mbit/s hoặc 64 kbit/s. Trong trường hợp này, bộ nối chéo thực hiện phân kênh khung 140 Mbit/s và các tín hiệu thành phần 2 Mbit/s được đóng gói vào khối truyền tải STM-1 tương ứng theo sự điều khiển của bộ điều khiển nút mạng.

Sự hoạt động đúng đối vói các tín hiệu có cấu trúc (phân khung) của bộ nối chéo chỉ có thể kiểm tra được nếu máy phân tích có thể mô phỏng một tín hiệu 140 Mbit/s chứa 04 tín hiệu thành phần 34 Mbit/s, mà mỗi tín hiệu thành phần này lại bao gồm 16 tín hiệu 2 Mbit/s có cấu trúc hoặc không có cấu trúc.

Hình 2.19 Phép đo sử dụng tín hiệu có cấu trúc

Để kiểm tra tính năng chuyển mạch thông, bộ tạo tín hiệu đo của bộ thiết bị đo nạp vào một kênh đo ở tốc độ 64 kbit/s, 2, 8 họặc 34 Mbit/s (có hoặc không có cấu trúc) một kiểu chuỗi bit đo (PRBS) và ghép tín hiệu này lên tối tốc độ tối đa là 140 Mbit/s. Tín hiệu ghép kênh này còn có thể được ánh xạ vào khung STM-1. Bộ phân tích phân giải tín hiệu ra (STM-1) của bộ nôi chéo và thực hiện một phép đo lỗi bit trên chuỗi bit đo tại một mức phân cấp được chọn lựa. Máy phân tích thực hiện phân kênh tín hiệu 140 Mbit/s hiện tại ỏ cổng ra thành các tín hiệu 2 Mbit/s hoặc 64 kbit/s. Một loạt các bộ ghép kênh hoặc phân kênh thông thường được thực hiện bởi các sự phân tầng các thiết bị ghép kênh cận đồng bộ. Máy đo SDH cần có khả năng chèn những lỗi cụ thể và các cảnh báo vào đường ghép kênh được lựa chọn.

56

2.4.3.5 Đo kiểm hoạt động chuyển mạch các dịch vụ phân bố

Hình 2.20 Đo kiểm hoạt động chuyển mạch của bộ nối chéo

Một lệnh chuyển mạch có thể được sử dụng để phần bố một kênh 2 Mbit/s dành cho người sử dụng của một giao diện bộ nôi chéo STM-1 trên n kênh (n =1 đến 63) của một tuyến ra. Bộ nối chéo thực hiện việc tái tạo và phân bố các chức năng trong trường hợp này.

Trong ứng dụng trình bày trong hình 2.20, máy phân tích sử dụng một chuỗi bit đò PRBS để mô phỏng một kênh của ngưòi sử dụng được nối với đầu vào của bộ nối chéo. Tất cả các kênh tại giao diện ra mà chứa chuỗi bit đo được phát hiện một cách tự động. Kiểu đo này còn có thể được sử dụng để xác định các mạch vòng ở phía 2 Mbit/s của bộ nốỉ chéo.

2.4.3.6 Phép đo trên các bộ xen/rẽ

Các bộ ghép kênh xen/rẽ (ADM: Add/Drop Multiplexer) là những nút mạng nhỏ có những tính năng hạn chế. Chúng đang ngày càng trỏ nên quan trọng, làm phương tiện truy nhập phổ cập của người sử dụng là các cổng kết nối giữa thế giới cận động bộ và đồng bộ. Cấu hình chung nhất cho các mạng đồng bộ nội vùng là một vòng gồm các ADM Hình 2.21 trình bày hai cấu hình đo đơn giản cho các phép đo nửa kênh và cả kênh. Ở đây, cũng vậy, việc quét tự động các công-ten-nơ thành phần là rất hữu ích. Máy phân tích phải cung cấp một tín hiệu STM-N ngoài tín hiệu cận đồng bộ để khử các bản tin cảnh báo khỏi ADM.

57

Hình 2.22 Phép đo trên các bộ ghép kênh xen rẽ

2.4.3.7 Các phép đo lỗi bit DCC/ECC

DDC/ECC là từ viết tắt của Data Communications Channel/ Embedded Control Communications Channel (Kênh thông tin số liệu/Kênh thông tin gắn liền) Các kênh số liệu Dl đến D3 trong SOH cung cấp một kết nối dữ liệu nhanh ở tốc độ 192 kbit/s dùng cho việc trao đổi các giao thức giữa các phần tử mạng và quản lý mạng. Hoạt động của những kênh số liệu này phải được kiểm tra khi tiến hành đo thử để nghiêm , thu hoặc khi có sự cố xảy ra ở phần quản lý mạng. Các máy phân tích có trên thị trường hiện nay đều cho phép trụy nhập vào các kênh từ D1 đến D3 thông qua một giao diện bên ngoài. Một chuỗi bit đo được đưa đến và được khôi phục từ giạo diện này phục vụ cho việc phân tích. Chuỗi bit giả ngẫu nhiên này mô phỏng các dữ liệu mà sẽ được truyền đi khi hệ thống ỏ trạng thái trực tuyến (on-line). Nếu máy đo SDH có thể nạp một chuỗi bit giả ngẫu nhiên (PRBS) vào các kênh từ D1 đến D3 và D4 đến D12 thì sẽ rất hữu dụng. Như thế không cần phải có thêm thiết bị đo đạc nào nữa.

2.4.3.8 Đo trễ

Các nhà cung cấp mạng luôn nỗ lực giảm thiểu trễ tín hiệu trên các mạng viễn thông của mình. Các tổ chức tiêu chuẩn hóa đang đặt ra những giới hạn đối với trễ tín hiệu (ITU-T G782). Trễ được đo bằng cách sử dụng các chuỗi bit giả ngẫu nhiên trong các công-ten-nơ của SDH. Kết quả của phép đo trễ phải có độ phân giải ở mức micrôgiây, sao cho có thể đo được trễ tối đa cho phép trong một nút mạng là 125µs

2.4.3.9 Kiểm tra chức năng chuyển mạch bảo vệ tự động

Các qui trình chuyển mạch bảo vệ tự động (APS: Automatic Protection Switching)

58

trong trưòng hợp có sự cố được trình bày chi tiết trong các Khuyến nghị G. 783 (Chuyển mạch tuyến tính) và G.841 (Chuyển mạch vòng). APS được thực hiện nhờ sử dụng các byte Kl và K2. Hiện nay, các byte K3 và K4 trong VC-3/4 hoặc VC-11/12/2 cũng đã được chuẩn hóa cho mục đích này.

Khi phát hiện có lỗi xảy ra (như tỉ lệ lỗi quá cao, mất tín hiệu hoặc mất đồng bộ khung), phần tử mạng đầu tiên phát hiện ra sự cố này sử dụng các byte K để báo cho tất cả các phần tử mạng khác có liên quan biết để chuyển sang chế độ chuyển mạch bảo vệ. Việc chuyển sang đưòng truyền dự phòng cần diễn ra trong một vài miligiây, thực tế có thể coi không có sự ngắt quãng của truyền thông, sao cho ngưòi sử dụng không thể nhận biết được có sự chuyển đổi đưòng truyền này.

Để bảo đảm cho hai phần tử mạng sẽ hoạt động tin cậy với nhau cho dù có lỗi xảy ra, mỗi phần tử phâi được đo kiểm riêng rẽ.

Ta phải trả lời những câu hỏi sau khi kiểm tra hoạt động của APS (chức năng chuyển mạch bảo vệ tự động):

•Tất cả các phần tử mặng có sử dụng cùng một giao thức không? Nhiệm vụ của phép đo kiểm: Mô phỏng và diễn giải giao thức APS bằng chữ.

Hình 2.23 Kiểm tra chức năng chuyển mạch bảo vệ tự động

Phải mất bao lâu để chuyển sang đưòng truyền dự phòng? Nhiệm vụ của phép đo kiểm: Đo thời gian chuyển mạch bảo vệ tự động.

Trong hình 2.23, máy đo SDH được sử dụng để mô phỏng các trạng thái khác nhau của các byte K1 và K2. Để phép đo này đơn giản nhất ở mức có thể và không cần phải có kiến thức sâu về SDH, các lệnh và cảnh báo chuyển mạch đã được chuẩn hóa phải có thể được thiết lập được ở dạng kí tự đơn giản trên máy đo SDH. Một cách khác là tạo ra các

59

trạng thái thành phần bằng cách soạn từng byte một thì khó thực hiện vì làm như vậy rất dễ mắc lỗi

Thời gian trôi qua giữa sự mô phỏng lệnh chuyển sang mạch dự phòng và lần thực hiện chuyển mạch thành công trưóc đó được đo bằng máy đo và được so sánh với một giá trị ngưỡng có thể chọn lựa được.

Giao thức APS được đánh giá bằng việc sử dụng các trigơ để ghi lại các trạng thái bit trong các byte Kl và K2 trong các khung kế tiếp nhau. Sau đó những thông tin này được hiển thị kèm theo các mốc thời gianvà những diễn giải về các mã APS

2.4.3.9 Mô phỏng hoạt động của con trỏ

Mạng sẽ phản ứng lại như thế nào nếu nó bị dồn ép bởi các cụm con trỏ gây ra do những thay đổi đột ngột của tín hiệu xung nhịp (chẳng hạn khi chuyển sang một đoạn đưòng truyền khác?). ITU-T đã định ra các chuỗi con trỏ trong Khuyến nghị G.783, là khuyến nghị có thể được dùng để kiểm tra xem mạng có giữ ổn định trong những trường hợp như vậy không. Để kiểm tra các chỉ tiêu hoạt động của mạng đối với những tín hiệu quan trọng, thì phải mô phỏng những tín hiệu này để tiến hành đo đạc. Các tổ chức tiêu chuẩn hóa đã qui định những chuỗi đo kiểm thích hợp (ITU-T G.783, ANSI Tl.105.03 và Bellcore GR-253) để mô phỏng nhiều bước tăng và giảm đột ngột của con trỏ (hình 2.24).

Hình 2.24 mô tả các chuỗi con trỏ đối với chuẩn G.783

60

Hình 2.25 Các hoạt động con trỏ mô phỏng các bước tăng giảm, thay đổi đột ngột

Lượng tăng 87/3, hay còn gọi là 87/3 INC (INC viết tắt của từ Increment) có nghĩa là một khoảng mà trong đó các con trỏ giữa không thay đổi sau một chuỗi 87 bước tăng trong giá trị con trỏ. Có khả năng phát hiện được những ảnh hưởng trên tải tin nếu có thể mô phỏng được các con trỏ và đánh giá được các con trỏ AU và TU một cách đồng thòi. Qui trình mô phỏng các hoạt động của con trỏ được tiêu chuẩn hóa trong Khuyến nghị G.783 của ITU-T như trình bày trong hình 2.25. cần phải có khả năng chuyển mạch cho tải tin đi qua mà không có lỗi bất kể hoạt động mô phỏng con trỏ như thê nào.

61

CHƯƠNG 3: ĐO TRƯỢT BIT

3.1 Định nghĩa và các thuật ngữRung pha và trôi pha là những biến đổi pha của tín hiệu số thu được so với vị trí lý

tưởng của chúng.

Những biến đổi pha lớn hơn hoặc bằng 10Hz gọi là rung pha (Jitter)

Những biến đổi pha nhỏ hơn hoặc bằng 10Hz gọi là trôi pha (wander)

62

Hình 3.1. Hàm jitter của một tín hiệu số

Khi jitter xuất hiện thời điểm chuyển mức của một xung số sẽ sớm hơn hoặc trễ hơn so với tín hiệu chuẩn, các sai lệch này là ngẫu nhiên và liên tục. Biến động này ở dạng thời gian hay pha.

Hình 3.2. Tín hiệu số có jitter và đồng hồ chuẩn

Dạng sóng jitter có thể được biểu diễn bằng 1 hàm liên tục theo thời gian và độc lập với tín hiệu số bị ảnh hưởng. Hình 3.1 minh họa ảnh hưởng của jitter vào một tín hiệu định thời gian .

* Đơn vị đo jiiter

Jitter được đặc trưng bởi biên độ và tần số. Biên độ jitter là giá trị đỉnh - đỉnh của hàm jitter theo thời gian còn tần số là số lần dao động quanh thời điểm đặc trưng trong một giây.

Biên độ của jitter được đo bằng khoảng đơn vị - UI (interval unit). Khoảng đơn vị UI có thể hiểu đơn giản là độ rộng của một bit

Do xung đồng hồ của tín hiệu NRZ và RZ là như nhau nên UI sẽ không phụ thuộc vào dạng tín hiệu số. Ngoài ra, UI còn không phụ thuộc vào tốc độ bit vì nó được lấy chuẩn dựa trên chu kỳ của một xung đồng hồ chuẩn. Những thuận lợi này làm cho UI trở thành một tham số danh định, cho phép so sánh biên độ jitter đo ở các tốc độ bit khác

63

nhau của một phân cấp số

Hình 3.3. Khái niệm khoảng đơn vị

Ví dụ: Biên độ tức thời của jitter đo được là 1 μs trong dạng sóng vuông 100khz, vì chu kỳ của dạng sóng 100 khz là 10 μs do đó khoảng thời gian có ý nghĩa đối với dạng sóng này là 5 μs. Như vậy khoảng UI là 5 μs và biên độ jitter là 1:5 = 0,2 UI.

* Sai số khoảng thời gian (Time Interval Error -TIE).

Sai số thời gian hay sai khoảng thời gian, sai số này tích lũy khi một nguồn tần số được sử dụng như một đồng hồ. Tần số tại thời điểm bất kỳ t là:

64

Với fD là tần số danh định. Như vậy sự sai biệt thời gian giữa thời gian đồng hồ biểu kiến và thời gian đúng là:

65

Sai Số Khoảng Thời Gian (TIE) được định nghĩa là độ lệch pha giữa tín hiệu được đo với tín hiệu đồng hồ tham chiếu (chuẩn). TIE thường được tính theo ns bằng cách chia độ lệch pha này với tần số danh định của đồng hồ chuẩn. Để thuận tiện chọn TIE = 0 tại thời điểm bắt đầu của chu kỳ đo T. Do đó TIE hiển thị sự thay đổi pha ngay từ khi phép đo bắt đầu. Phép đo TIE là nền tảng cho các phép tính khác (MTIE, TDEV).

3.2. Nguyên nhân gây ra hiện tượng trượt bitJitter (biến động chập chờn nhanh) có thể xuất hiện từ các nguyên nhân khác nhau

trong một hệ thông truyền dẫn số, tuy vậy chủ yếu các nguyên nhân này có thể phân thành các loại sau:

a. Jitter do các phần tử định thời gây ra

Jitter này có biên độ và tần số tương đối thấp tức là wander, nó xuất hiện do các nguyên nhân sau :

•Tạp âm pha trong các mạch dao động làm đồng hồ trong toàn hệ thống cũng như trong các mạch logic do sự không hoàn thiện của các linh kiện mạch.

•Ảnh hưởng của nhiệt độ lên các bộ đao động nội dùng thạch anh làm thay đổi tần số của nó. Sự không ổn định do nhiệt độ thường rất lớn, do đó các bộ cộng hưởng thường phải đặt trong các bộ tản nhiệt để đảm bảo độ chính xác của nhiệt độ bên trong là ± 0. l°c khi nhiệt độ phòng máy thay đổi từ 0 tới 60°c

•Sự biến đổi chậm trong các nguồn cung cấp, sự biến đổi điện áp offset ảnh hưỡng đến mức ngưỡng kích thích trong các mạch logic

Hình 3.4 minh họa thành phần jitter được tạo ra do sự không ổn định của vùng chuyển tiếp trong mạch logic. Thành phần jitter này ít có ảnh hưởng lên chất lượng truyền dẫn.

66

Hình 3.4. Jitter do sự không ổn định của vùng chuyển tiếp trong mạch logic.

b.Jitter do sự thay đổi thời gian trễ truyền dẫn

Bất cứ sự thay đổi nào trong thời gian trễ của tín hiệu trên đường truyền dẫn đều đưa đến sự biến động về pha của tín hiệu tương ứng. Thường thì sự thay đổi này là do sự biến đổi chậm về nhiệt độ nơi đặt cáp gây ra. Jitter trong trường hợp này có tần số thấp và thường được coi là wander.

c. Jitter do giao thoa giữa các ký tự

Kênh truyền dẫn có đặc tính biên độ và pha không lý tưởng. Vì thế, chuỗi tín hiệu khi truyền qua kênh truyền dẫn sẽ bị mất tính trực giao. Ở ngõ ra kênh truyền dẫn, các ký tự sẽ bị kéo dài và chồng lấn lên nhau tạo ra hiện tượng giao thoa giữa các tín hiệu. Do đó, thời điểm lấy mẫu tối ưu để tái tạo lại tín hiệu ban đầu cũng bị lệch đi gây ra jitter (hình 3.5). Jitter này gọi là jitter mẫu phụ thuộc.

67

Hình 3.5 Jitter do giao thoa giữa các ký tự

d. Jitter do hiệu chỉnh

Trong kỹ thuật ghép kênh cận đồng bộ PDH, đồng hồ của các tín hiệu luồng số chạy tự do (free-running). Điều này có nghĩa là có sự khác biệt giữa đồng hồ của các tín hiệu luồng số và đồng hồ ghép kênh so với đồng hồ danh định. Để đảm bảo sự đồng bộ trong quá trình tách/ghép kênh, các bộ ghép kênh sử dụng kỹ thuật thích nghi đồng hồ như sau: bộ ghép kênh luôn có đồng hồ lớn hơn một chút so với các ðồng hồ của các luồng số và sự khác biệt giữa hai đồng hồ sẽ được khắc phục bằng hiệu chỉnh.

Hiệu chỉnh là một quá trình trong đó các bit được đều đặn chèn vào các luồng bit đến để nâng tốc độ bit lên đến tốc độ mà thiết bị ghép kênh yêu cầu. ở đầu cuối xa nhờ có tín hiệu điều khiển hiệu chỉnh, các bit đã được chèn thêm vào trước đó bị lấy ra để khôi phục tín hiệu thông tin trở lại giá trị danh định của nó. Việc loại bỏ bit hiệu chỉnh ở đầu cuối làm cho tín hiệu số có những khoảng trống (khe thời gian). Tín hiệu bất thường này ngoài việc đi vào bộ lưu trữ đàn hồi còn được đưa đến đầu vào mạch PLL (phase locked loop), mạch này tách được tín hiệu định thời từ tốc độ trung bình của tín hiệu bất thường. Tín hiệu định thời tổng hợp được sử dụng để đọc tín hiệu đã đến ra khỏi bộ nhớ đàn hồi (nó đã hấp thu sự bất thường này).

Bộ ghép kênh phía phát có bộ nhớ đệm đàn hồi (elastic store) bao gồm các tế bào nhớ một bit mà có thể được ghi vào, đọc ra một cách độc lập với nhau (tức là tại một thời điểm có thể vừa ghi vào một tế bào, vừa đọc ra từ một tế bào khác). Tín hiệu đi đến được ghi vào các tế bào một cách tuần hoàn nhờ đồng hồ được khôi phục từ tín hiệu đến ở vòng khóa pha TR. Các bít nhớ được đọc ra nhờ xung nhịp của đồng hồ của bộ ghép kênh có

68

tần số cao hơn nên địa chỉ đọc ra tiến dần đến địa chỉ ghi vào. Sự khác nhau giữa địa chỉ ghi vào và địa chỉ đọc ra được giám sát bởi bộ so sánh địa chỉ (AC). Khi mà sự sai lệch giữa địa chỉ đọc ra với địa chỉ ghi vào nhỏ hơn ba tế bào bộ nhớ, bộ điều khiển chèn (logic) sẽ kiềm chế đọc và quá trình chèn bắt đầu:

• Nếu vị trí bit điều khiển chèn (justification service bit) trong khung xuất hiện , bit đó sẽ có giá tn 1.

• Khi vị trí bit điều khiển chèn xuất hiện thì địa chỉ đọc sẽ được giữ lại một chu kỳ đồng hồ và tế bào nhớ hiện tại sẽ được đọc thêm một lần nữa, đây là bit chèn và bit này sẽ bị loại ra ở đầu thu. Bởi vì địa chỉ đọc được giữ lại 1 chu kỳ đồng hồ nên sự khác nhau giữa địa chỉ đọc và địa chỉ ghi tăng lên.

Chu trình trên sẽ được lặp đi lặp lại vì thế tần số đồng hồ của các luồng cận đồng bộ sẽ tương thích với tần số của đồng hồ bộ ghép kênh.

Khoảng thời gian giữa thời điểm bắt đầu quá trình chèn và thời điểm thực hiện có thể kéo dài vài chu kỳ khung. Trong thời gian này địa chỉ đọc càng tiến gần địa chỉ ghi hơn nữa. Vì thế quá trình chèn cần được khởi động ngay khi khoảng cách giữa hai địa chỉ nhỏ hơn 3 để tránh tình trạng cạn bộ nhớ.

Do bit chèn không thể đưa vào lập tức sau khi đã đạt tới ngưỡng chèn và chỉ được đưa vào vị trí dành cho nó trong khung kế tiếp. Như vậy có một thành phần jitter thời gian chờ đợi (waiting time jitter) xuất hiện,

Ở đầu thu cũng có bộ nhớ đàn hồi. Tín hiệu điều khiển chèn sẽ ngăn cản việc ghi các bit tại vị trí chèn hay điều khiển chèn vào bộ nhớ Việc xóa chèn gây ra gián đoạn trong tín hiệu đồng hồ thu - tín hiệu đồng bộ khoảng hở (gap timing) tại các vị trí chèn. Tín hiệu đồng bộ khoảng hở được đưa đến ngõ vào mạch PLL, mạch này tách được tín hiệu định thời (đồng bộ liên tục) từ tốc độ trung bình của tín hiệu đồng bộ khoảng hở. Tín hiệu định thời được sử dụng để đọc tín hiệu ra khỏi bộ nhớ đàn hồi. Như vậy tín hiệu được đọc ra với sự đồng bộ liên tục, có nghĩa là tín hiệu xuất hiện ở ngõ ra một cách đều đặn.

Để làm được điều này sự đột biến về pha ở ngõ vào bộ so pha (phase comparator) được biến đổi thành sự dịch chuyển điện áp. Sự dịch chuyển này được làm phẳng bởi bộ lọc thông thấp. Tín hiệu ngõ ra của bộ lọc thông thấp được dùng để điều khiển bộ dao động được điều khiển bằng điện áp (VCO) tạo ra tín hiệu đồng hồ liên tục từ tốc độ trung bình của tín hiệu đồng bộ khoảng hở.

69

Do tính không lý tưởng của bộ lọc thông thấp, sự dịch chuyển điện áp không bao giờ được làm phẳng một cách hoàn hảo. Đó là lý do khiến tần số của tín hiệu định thời được làm phẳng biến thiên theo tín hiệu ở ngõ ra của bộ so pha, tức là jitter được phát sinh, jitter này gọi là jitter do chèn (pulse stuffing jitter).

Hình 3.6. Sơ đồ khối của một bộ đệm mềm dẻo (phía ghép kênh)

e. Jitter do hoạt động của bộ tái tạo xung đồng hồ

Các thiết bị truyền dẫn cận đồng bộ hiện nay đều sử dụng nguyên lý tự định thời, tức là đồng hồ cần thiết cho các mục đích đồng bộ được khôi phục từ luồng tín hiệu số thu được.

70

Hình 3.7. Sơ đồ khối của một bộ tách xung định thời

• Bộ tạo xung định thời tạo xung tại những thời điểm mà sóng cận hài với tần số định thời đi qua zero. Trong trường hợp lý tưởng, nếu ngưỡng bắt đầu làm việc của bộ tạo xung định thời đúng bằng zero thì các xung định thời sẽ được hình thành đúng vào thời điểm đi qua zero của sóng cận hài. Trên thực tế bộ tạo xung định thời có một vùng không cảm ứng đối với sự thay đổi của tín hiệu vào. Hậu quả là các xung định thời có thể được tạo ra vào các thời điểm ngẫu nhiên trong giới hạn của những vùng không cảm ứng nói trên. Độ lớn của những vùng này (hậu quả là biên độ jitter) phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu. Như vậy sự thăng giáng biên độ của sóng cận hài (hậu quả sự giao thoa giữa các tín hiệu) biến đổi thành sự thăng giáng pha (jitter) của các xung định thời.

Sự giao thoa giữa các tín hiệu còn đưa tới sự thăng giáng về độ rộng và vị trí thời gian của các xung ở ngõ vào của bộ khung dao động. Sự thăng giáng này sẽ làm biến động thời điểm chuyển qua zero của các tín hiệu cận hài đưa đến jitter của các xung định thời tương ứng.

• Ở đây một lần nữa cần thấy rõ ràng do sự điều hưởng không chính xác của khung dao động tần số riêng của khung sẽ khác với tần số định thời. Điều này dẫn tới sự không ổn định của những thời điểm đi qua zero của tín hiệu cận hài và gây ra jitter.

Hoạt động của bộ tạo xung định thời chỉ có hiệu quả khi mật độ của chuỗi tín hiệu vào tương đối cao, tức là chuỗi tín hiệu vào chứa nhiều xung kích thích cho khung cộng hưởng. Trong trường hợp tín hiệu vào chứa các chuỗi 0 (zero) dài thì khung cộng hưởng sẽ không được kích thích một cách hiệu quả. Sự tắt dần của khung dao động bị kéo dài. Pha của tín hiệu định thời vì thế sẽ bị biến động. Sự rung pha này được gọi là ‘jitter mẫu phụ thuộc

71

Hình 3.8. Sóng cận hài và các thời điểm hình thành xung định thời

f. Jitter trong mạng PDH/SDH

Hai loại jitter có ảnh hưởng rất mạnh lên việc truyền tín hiệu PDH qua mạng SDH. Đó là jitter ánh xạ (mapping jitter) và jitter con trỏ (pointer jitter).

* Jitter ánh xạ

Để truyền các tín hiệu cận đồng bộ trong khung SDH, trước tiên cần phải ánh xạ chúng vào các container. Kỹ thuật chèn được sử dụng để cân bằng tốc độ giữa các luồng số PDH và các container tương ứng. ở trạm đầu cuối xa, các container được giải ánh xạ trở lại thành tín hiệu PDH bằng cách xóa chèn.

Do việc chèn và xóa chèn cũng như việc làm phẳng pha trong quá trình ánh xạ / giải ánh xạ mà các thành phần jitter do chèn và jitter thời gian chờ đợi được sinh ra. Trong trường hợp này jitter được gọi là jitter ánh xạ/ giải ánh xạ. Jitter này tương đương với jitter chèn và jitter thời gian chờ đợi trong mạng PDH

Jitter ánh xạ có biên độ thâp và tần số tương đối cao. Biên độ jitter ánh xạ thay đổi khi tốc độ luồng PDH dịch chuyển so với VC-N

* Jitter con trỏ

Trong kỹ thuật truyền dẫn SDH, sự khác nhau về đồng hồ của hai mạng hay hai phần tử của mạng (ở điểm kết nối chéo hay trạm ghép kênh đầu cuối) được bù trừ bằng cách hiệu chỉnh con trỏ trong khung tín hiệu đồng bộ, tức là thay đổi vị trí thời gian của các container tải thông tin trong khung tín hiệu được truyền đi. Điều này được thực hiện bằng cách tăng hoặc giảm giá trị của con trỏ đi một đơn vị. Các container ảo vì thế sẽ dịch đi một byte (trong SONET) hay ba byte (trong SDH), tương đương với pha tín hiệu bị dịch đi 8 hay 24 UI.

Do việc hiệu chỉnh con trỏ chỉ có thể thực hiện ít nhất sau 3 khung tín hiệu, ở đầu thu, tín hiệu đồng hồ thu cũng phải được làm phẳng giống như trong quá trình chèn bit.

72

Các thành phần jitter tương tự (jitter do chèn và jitter thời gian chờ đợi) được tạo ra. Trong trường hợp này các biến động pha có tần số cao được loại trừ, jitter còn lại chỉ chứa các thành phần tần số thấp có biên độ cao.

Như vậy, trong kỹ thuật truyền dẫn đồng bộ, luồng tín hiệu được khôi phục ở phía thu luôn luôn chứa hai loại jitter là jitter ánh xạ và jitter con trỏ. Hai thành phần này luôn luôn kết hợp với nhau thành jitter kết hợp.

3.3. Ảnh hưởng của hiện tượng trượt bit- Jitter làm tăng xác suất lỗi đưa vào trong tín hiệu số: jitter làm cho thời điểm tái

tạo tín hiệu số (thời điểm lấy mẫu tín hiệu ) bị lệch đi so với thời điểm lý tưởng của chúng khi độ lệch này vượt quá dung sai cho phép thì lỗi bit xảy ra .

Tín hiệu số qua kênh truyền dẫn thường bị méo do giao thoa. Nếu đồng hồ lấy mẫu không có jitter thì việc lấy mẫu được thực hiện đúng ở thời điểm tốì ưu, do đó việc quyết định tín hiệu truyền đi ( là ‘o’ hay ‘1 ‘ ) vẫn có thể thực hiện chính xác.

Nếu cả tín hiệu số và đồng hồ có cùng một jitter lớn , vị trí chuyển tiếp của đồng hồ so với vị trí tối ưu của tín hiệu ( ở giữa tín hiệu ) không thay đổi . Do đó việc lấy mẫu vẫn được thực hiện chính xác và lỗi bit không xảy ra. Đây là trường hợp đối với jitter tần số thấp mà mạch khôi phục đồng hồ dùng PLL có thể theo những biến thiên pha của tín hiệu số.

Tại các tần số jitter cao, mạch khôi phục đồng hồ không thể bám theo những biến đổi pha nhanh của tín hiệu số. Khi đồng hồ được khôi phục dịch pha hơn 0,5 UI so với tín hiệu số thu được thì việc lây mẫu tín hiệu sẽ không chính xác và gây ra lỗi bit.

Hình 3.10. Lấy mẫu đúng

73

Hình 3.11. Lấy mẫu đúng ngay cả khi có biên độ lớn

Hình 3.12. Lấy mẫu sai tín hiệu số do jitter

- Jitter đưa các độ trượt không điều khiển được vào tín hiệu số: Khi jitter quá lớn, dung lượng của các bộ nhớ đệm được sử dụng hết vì thế gây ra hiện tượng tràn hoặc cạn bộ nhớ. Hiệu ứng này gây ra trượt, mất hoặc nhân đôi (lập lại) các luồng bít trong một khung số đưa đến SES và các sự cố khác.

Đối với các dịch vụ thoại, slip (trượt) này có thể là nguyên nhân gây ra những tiếng động nhỏ có thể nghe thấy. Loại tiếng động này không xuất hiện thường xuyên và không nghiêm trọng. Tuy vậy các dịch vụ thoại vẫn đề ra những giới hạn cho phép với slip.

Đối với các dịch vụ khác, slip có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Trong truyền fax chỉ 1 slip cũng gây nên nhiễu hoặc mất đi 8 dòng trong bản fax. Điều này tương ứng với việc mất 0,08 inch chiều đứng (trục tung). Việc mất thông tin sẽ dẫn đến cần phải truyền lại (fax lại) bản tin cần fax. Việc truyền lại này phải do người sử dụng; không được thực hiện tự động bởi thiết bị.

74

Ảnh hưởng của slip đối với truyền số liệu là nguyên nhân gây ra các dãy lỗi. Độ dài của các lỗi này phụ thuộc vào tốc độ đọc số liệu và loại modem từ 10 mili giây đến 1,5 giây.

Trong thời gian bị lỗi, thiết bị thu đều nối với modem thu được số liệu đứt quãng và kết quả là người sử dụng phải truyền lại số liệu.

Khi slip xảy ra trong dịch vụ hội nghị video, cũng sẽ dẫn đến việc xảy ra các lỗi và cần phải thiết lập lại quá trình.

Tác động của slip đối với việc truyền số' liệu phụ thuộc vào giao thức truyền dẫn. Nêu sử dụng giao thức không có khả năng truyền lại sẽ xảy ra việc số liệu bị mât, bị lập lại, hoặc bị lỗi. Giao thức truyền lại có khả năng phát hiện slip và do đó sẽ khởªccxcdđtds57i động việc truyền lại.

Đối với việc truyền video sô (hội nghị video), các phép kiểm ưa chỉ ra rằng slip thường gây nên nhiễu từng đoạn của ảnh. Mức độ nghiêm trọng và chiều dài của nhiễu phụ thuộc vào loại mã và thiết bị nén tín hiệu được sử dụngỂ Sự suy giảm là nguy hiểm nhất đổi với thiết bị giải mã tốc độ bit thấp.

Slip tác động mạnh lên các dịch vụ mã hóa (mật mã). Slip dẫn đến việc mất chìa khóa mật mã. Việc này làm cho việc truyền dẫn không thể hiểu được và do đó cẩn phải truyền lại chìa khóa và khôi phục lại liên lạc. Tuy nhiên, yêu cầu truyền lại chìa khóa thì không phù hợp với tính bảo mật- Đối vói các ứng dụng bảo mật không thể chấp nhận có nhiều hơn 1 slip trong 1 ngày.

- Jitter làm suy giảm chất lượng tín hiệu tương tự đã được mã hóa:Đôi với các tín hiệu tương tự đã được mã hóa, jitter trong luồng số hoá sẽ ảnh

hưởng đến tính đồng đều giữa các mẫu của tín hiệu PAM đã được khôi phục. Tín hiệu tiếng nói được mã hóa PCM có thể chịu được ảnh hưởng này, nhưng đối với tín hiệu hình và các tín hiệu khác thì nhạy hơn nhiều.

Đối với các tín hiệu truyền hình số, khi truyền trong khoảng cách xa có thể méo do jitter (dao động về pha). Méo pha do thay đổi vị trí xung của các mẫu gây ra méo đường biên, các chi tiết ảnh thay đổi liên tục theo các khung.

- Ảnh hưởng của jitter và wander trong mạng SDH:

Trong hệ thống SDH cần quan tâm đến cả jitter và wander. Các vòng khóa pha rất nhạy cảm với jitter vẫn được sử dụng trong mạch khôi phục đồng hồ. Ngoài ra còn có các

75

bộ nhớ đệm FIFO (Frist In Frist Out) rất nhạy cảm với wander. Các FIFO hoạt động vòng mở (open loop) phụ thuộc vào đồng hồ đọc và ghi. Do đó mọi biến động pha từ 10 Hz đến DC (wander) trở thành 1 tham số hết sức quan trọng.

Nếu jitter của tải thông tin quá lớn, nó có thể làm tràn hoặc cạn các bộ đệm FIFO. Hậu quả chất lượng dịch vụ suy giảm nghiêm trọng đưa đến mất mát về doanh thu.

3.4. Tiêu chuẩn đo trượt bit

3.4.1. Tiêu chuẩn rung pha đối với giao diện PDH

76

3.4.2. Giới hạn cho phép đối với mức rung pha và trôi pha vào giao diện PDH

Hình 3.14. Giới hạn thấp nhất cho phép rung pha và trôi pha lối vào cực đại của thiết bị

77

78

3.4.3. Tiêu chuẩn rung pha và trôi pha với giao diện SDH

79

3.5. Phương pháp đo

3.5.1 Yêu cầu

80

3.5.2 Cấu trúc thiết bị

Hình 3.15. Cấu trúc cơ bản của thiết bị đo jitter

81

Hình 3.16. Sơ đồ khối máy phân tích jitter/wander

Một máy phân tích jitter cơ bản gồm: một bộ biến đổi mẫu/đồng hồ (Pattern/clock converter), bộ tạo đồng hồ chuẩn (Internal reference clock generator), bộ đo pha (Phase meter hay Phase detecter), các bộ lọc trọng lượng (Weighting filters) và bộ đo giá trị đỉnh (Peak value detecter). Hình 3.16 là sơ đồ khối của máy phân tích jitter. Bộ biến đổi mẫu/ đồng hồ tạo ra tín hiệu đồng hồ từ tín hiệu số thu được. Đồng hồ này có jitter giống như jitter trong tín hiệu số (tín hiệu điều pha xung mã PPM). Đồng hồ này được so sánh với đồng hồ chuẩn ưong bộ đo pha. Tín hiệu ngõ ra có độ rộng tỉ lệ với sự thay đổi jitter theo thời gian (tín hiệu điều chế độ rộng xung PDM). Tín hiệu này được đưa qua các bộ lọc trọng lượng để giới hạn phổ tần sốjitter. Các bộ lọc sẽ đo các giá trị âm và dương của tín hiệu này và hiển thị chúng theo đơn vị UIPP .

Tín hiệu ở ngõ ra của bộ lọc được đưa tới ngõ ra bộ giải điều chê đê xử lý tiêp nêu có yêu cầu. Việc phân tích jitter sau đó có thể thực hiện trong miên thời gian hoặc tần sô ví dụ như có thể sử dụng máy hiện sóng (oscilloscope), máy đo mức chọn hay máy phân tích phổ. Bộ tạo đồng hồ chuân bảo đảm pha tham chiếu bằng cách sử dụng vòng khóa

82

pha (PLL) để hiệu chỉnh sự lệch pha do jitter. Băng thông của vòng khóa pha PLL xác định tần số giới hạn dưới cùa phép đo jitter.

3.5.3.Nguyên lý đo dung sai

Hình 3.17 là mô hình nguyên lý đo dung sai jitter . Bộ tạo jitter gồm một nguồn đồng hồ, một nguồn jitter và một bộ tạo mẫu (hình 3.18) . Nguồn jitter thường là tín hiệu điều chế sóng hài. Đồng hồ bị điều pha bởi các sóng sin này sẽ điều khiển bộ tạo mẫu phát ra chuỗi bit có jitter mong muôn. Trong các phần sau, các bộ tạo jitter sẽ được hiểu theo nguyên lý trên.

Hình 3.17 Mô hình đo dung sai jitter

Tại một tần số cho trước, tăng biên độ jitter cho đến khi lỗi bit xuất hiện ở ngõ ra của thiết bị cần kiểm tra. Biên độ jitter được hiển thị trên bộ tạo jitter chính là dung sai của jitter tại tần sô nói trên. Lần lượt thực hiện phép đo này với các tần sô khác nhau theo khuyến nghị của CCITT. Nôi các điêm đo thu được, ta được đường cong dung sai của jitter. Đường cong này phải thỏa mãn mặt nạ dung sai jitter tương ứng theo các khuyên nghị nêu trên.

Hình 3.18. Sơ đồ khối bộ tạo jitter

Hai phương pháp đo dung sai jitter : bắt đầu lỗi (onset of error) và phạt BER (Ber penalty).

83

PRBS

•Bắt dầu lỗi (Onset of error):

Phương pháp này thích hợp cho việc kiểm tra phần lớn các thiết bị mạng. Nó kiểm tra cả chất lượng hoạt động của bộ đệm lẫn mạch tái tạo đồng hồ bên trong phần tử mạng. Tín hiệu kiểm tra được cấp cho thiết bị cần kiểm tra và biên độ jitter được tăng lên cho đên khi lỗi BER vượt qua một ngưỡng xác định. Theo khuyến nghị 0.171, ngưỡng lỗi là 2 giây có lỗi (ES) trong khoảng thời gian đo là 30 giây. Quy trnh kiểm tra cụ thể như sau :

1. Tăng biên độ jitter tại một tần số cho trước cho đến khi lỗi được ghi nhận.

2. Giảm jitter cho đến khi không có ES trong vòng 30 giây.

3. Tăng dần biên độ jitter lên cho đến khi có 2 ES được ghi nhận trong vòng 30 giây.

4. Biên độ jitter này chính là dung sai jitter tại tần số thực hiện đo.

5. Lặp lại các bước 1-3 đôi với các tần số còn lại.

•Phạt BER (BER penalty):

Phương pháp này thường áp dụng để kiểm ưa các trạm lặp giao tiếp quang. Phương pháp này chỉ kiểm tra được chât lượng của mạch tái tạo đồng hồ bên trong thiết bị. Quy trình kiểm tra như sau :

1. Khi không có jitter đầu vào, tăng dần suy hao quang cho đến BER = 10 10

2. Giảm suy hao đi ldB.

3. Tăng dần biên độ jitter tại một tần số cho trước cho đến khi BER đạt lại giá trị ban đầu (BER = 10'10).

4. Biên độ jitter này chính là dung sai jitter tại tần số thực hiện đo.

5. Lặp lại bước trên cho tất cả các tần số còn lại (trong dải tần theo khuyên nghị G.968 ITU).

Lưu ý : Trên thực tế, khi sử dụng mức BER chuẩn 10 -10, thời gian thực hiện phép đo rất lâu. Nói chung có thể sử dụng các mức BER chuẩn khác trong dải 10-7 đến 10-10 để giảm thời gian đo nếu điều này không ảnh hưởng đến kết quả đo.

3.5.4 Một số ví dụ về đo dung sai jitter

a) Đo dung sai jitter của thiết bị đầu cuối đường dây

Hình 3.19 là nguyên lý đo dung sai của thiết bị đầu cuối đường dây (LTE) 34Mb/s.

84

Tín hiệu kiểm ưa không có jitter được đưa vào phía ghép kênh. LTE biến đổi tín hiệu mã giao diện HDB3 thành mã đường dây 4B 3T. Tín hiệu 4B 3T không có jitter này được đưa qua bộ tạo jitter nối vòng (loop through jitter generator). Bộ tạo jitter này đưa jitter vào tín hiệu đường dây thu được và nôi vòng thông (loop through) LTE.

Jitter đưa vào tín hiệu được tăng dần lên theo một quy trình xác định trước cho đên khi lỗi bit bắt đầu hiển thị (ưên máy đo lỗi bit) ở phía tách kênh. Kết quả thu được chính là dung sai jitter của LTE.

Hình 3.19. Đo dung sai jitter thiết bị đầu cuối

b) Đo dung sai phía ghép kênh

Hình 3.20 là nguyên lý đo dung sai phía ghép kênh của thiết bị ghép kênh MUX 2/8. Chuỗi tín hiệu giả ngẫu nhiên có jitter được đưa đến một ngõ vào 2Mb/s. Biên độ jitter tại một tần số cho trước được tăng dần cho đến khi lỗi bit xuất hiện ở tín hiệu tổng 8Mb/s.

85

Hình 3.20. Đo dung sai jitter bộ ghép kênh

c)Đo dung sai phía tách kênh

Hình 3.21 là nguyên lý đo dung sai phía tách kênh của thiết bị tách kênh DEMUX 8/2. Tín hiệu khung 8 Mb/s có jitter được dưa đến ngõ vào DEMUX bộ tách kênh hoạt động đồng bộ với khung thứ cấp. Biên độ jitter tại một tần số cho trước được tăng dần cho đến khi lỗi bit xuất hiện ở tín hiệu 2 Mb/s.

Hình 3.21. Đo dung sai bộ tách kênh

d)Đo jitter ngõ ra

86

Hình 3.22. Mô hình đo jitter nội tại

Mô hình a được áp dụng cho các thiết bị cần kiểm tra có bộ tạo đồng hồ bên trong (bộ ghép kênh PDH ) vì khi đó không cần tín hiệu ngõ vào. Mô hình b dùng cho các thiết bị còn lại. Một nguồn litter nội tại rất thấp có thể cần phải sử dụng cho mô hình này. Có thể sử dụng các bộ tạo jitter chất lượng cao với kiểu điều chế bật tắt (switched off).

Để đo jitter nội tại cần phải sử dụng các thiết bị đo jitter có jitter nội tại thấp. Dĩ nhiên, jitter nội tại của thiết bị đo phải nhỏ hơn jitter của thiêt bị cần kiểm tra.

e) Đo jitter nội tại của trạm lặp 34 Mb/s

Hình 3.23 là một ví dụ về đo jitter nội tại của một trạm lặp 34 Mb/s theo mô hình b. Trạm được nối với bộ mô phỏng đường dây thông qua bộ lọc nhánh. Mã đường dây được sử dụng là 4B 3T (MMS 43). Bằng kỹ thuật điêu chê căt (modulation switch off ), bộ tạo jitter tạo ra chuỗi giả ngâu nhiên (2 - 1) không có jitter, mã HDB3. Bộ đổi mã sẽ biến đổi HDB3 thành 4B 3T, tốc độ 34 Mb/s giảm xuống còn 26.7 Mbaud. Bộ mô phỏng đường dây và bộ lọc nhánh được sử dụng để tái tạo các điều kiện làm việc bình thường cho trạm lặp. Máy đo jitter sẽ đo trực tiếp jitter nội tại ở tốc độ 26.7 Mbaud. Kết quả đo được trong dải tần từ 2 Mhz đến 3.6 MHz không được vượt quá 0.034 UIpp .

87

Hình 3.23. Đo jitter nội tại của một trạm lặp 34 Mb/s

f)Đo Jitter ánh xạ

Hình 3.24. Đo jitter ánh xạ

Sơ đồ đo được ưình bày trên hình 7.23. Máy phân tích SDH gởi tín hiệu cận đồng bộ tới ngõ vào của phần tử mạng (bộ ghép kênh xen-rớt ADM). Tín hiệu nhánh được ánh xạ vào khung tín hiệu đồng bộ. ở phần thu, tín hiệu được giải ánh xạ từ khung tín hiệu đồng bộ trở lại tín hiệu PDH ban đầu. Bằng các bộ lọc trọng lượng jitter, thiêt bị đo sẽ

88

phân tích và hiển thị giá trị của jitter ánh xạ trong tín hiệu nhánh được khôi phục. Để tránh jitter do hiệu chỉnh con trỏ, thiết bị kiểm tra và phần tử mạng phải được đồng bộ với nhau từ một nguồn đồng hồ chuẩn.

Phương pháp đo:

Thay đổi độ dịch tần số đồng hồ tín hiệu PDH trong dung sai cho phép (ví dụ ± 50ppm đốỉ với 2 Mb/s), đo giá trị đỉnh-đỉnh của jitter ngõ ra trong 60 giây và so sánh với các giới hạn tiêu chuẩn.

Khi độ dịch tần số giữa PDH và SDH lớn, quá trình chèn trong ánh xạ đi vào ‘ưạng thái ổn định’ với ‘các chèn nhanh’ (tức là jitter có các thành phần tần scí cao và là các thành phần dễ dàng bị lọc bởi bộ giải ánh xạ).

Khi độ dịch tần số nhỏ, jitter tăng do quá trình chèn có tần sô thâp hơn. Bộ giải ánh xạ ít hiệu quả hơn trong việc lọc các thành phần này.

Khi đồng hồ PDH và SDH có cùng một tốc độ jitter sẽ không xuất hiện (không xảy ra chèn).

g) Đo jitter con trỏ tổng hợp

Sơ đồ đo được trình bày trên hình 3.25. Đê tránh jitter xuât hiện do hiệu chỉnh con trỏ không điều khiển được, thiêt bị đo và phần tử mạng phải được đông bộ với nhau từ một đồng hồ chuẩn. Máy đo phát ra các chuôi con trỏ theo các tiêu chuẩn khác nhau để tác động lên mạng hay phần tử mạng. Máy đo sẽ đo tác động của các chuỗi con trỏ này lên tín hiệu luồng nhánh thu được. Giá trị jitter thu được không được vượt qúa giới hạn cho trước trong các dải thông trọng lượng jitter xác định. Các giá trị đỉnh-đỉnh của jitter được ghi nhận theo chu kỳ 60 giây.

89

Hình 3.25. Đo jitter con trỏ tổng hợp

Khi thực hiện phép đo này cần lưu ý 2 điểm sau:

• Thời điểm bắt đầu phép đo không thể tùy ý mà phải đồng bộ với chuỗi con trỏ cụ thể được sử dụng.

• Chu kỳ đo thay đổi, phụ thuộc vào mỗi chuỗi con trỏ cụ thể được sử dụng và cũng phải được đồng bộ với chuỗi đó.

Mục đích kiểm tra

Mục đích của phép đo này là đánh giá ảnh hưởng của sự thay đôi giá trị con trỏ trong SDH. Ví dụ, một hiệu chỉnh con trỏ của AU-4 sẽ tạo ra một gián đoạn pha 21.5 bit (154 ns) trong tải 140 Mb/s. cần phải đánh giá khả năng của bộ khử đồng bộ trong việc làm phẳng sự chuyển tiêp pha này trong tín hiệu 140Mb/s ngô ra. Một vân đề khác cũng cần quan tâm là ảnh hướng cua các con tro TU mặc dù chúng có tầm quan trọng ít hơn do ít xuât hiện.

Thiết bị đo phải có khả năng tạo ra các chuỗi con trỏ kiểm tra khác nhau:

• Đơn (single) - Theo lệnh của người sử dụng.

• Chùm(Burst) - 2-8 lần hiệu chỉnh con trỏ liên tục mô phỏng mẫu con trỏ trong trường hợp xâu nhất: cấu hình lại đồng bộ ở nút mạng đầu xa.

• Liên tục - Được sử dụng để mô phỏng trường hợp nút mạng đầu xa bị mât đồng bộ. Đó là ưường hợp nút mạng mất hết nguồn đồng hồ sơ cấp và hoạt động ở kiểu kiềm giữ (holdover).

90

• Các chuỗi kiểm tra G.783 - sẽ mô tả trong phần sau.

Thực hiện kêt hợp các loại kiểm tra này, người vận hành có thể bảo đảm rằng jitter trong mạng SDH / PDH của họ đã được hạn chê và sẽ không vượt qua các giới hạn mạng cho trước dù tính thông kê của hiệu chỉnh con trỏ là không xác định.

Chuỗi kiểm tra con trỏ (pointer test sequences):

Chuỗi kiểm tra con trỏ là mẫu lặp lại của các hiệu chỉnh con trỏ theo thời gian. Các chuỗi này được định nghĩa rõ ràng trong khuyến nghị G.783 ITU. Tât cả các chuỗi kiểm tra con trỏ đều có chung một nguyên lý về cấu trúc và các yêu cầu về đo đạc (xem phần cấu trúc chuỗi kiểm tra con trỏ).

Nói chung các chuỗi con trỏ chia ra làm hai loại:

• Đơn/chùm (single/burst): (H 3.26) Được sử dụng để kiểm tra đáp ứng của các bộ chỉnh đồng bộ (desynchronizer) đối với các sự kiện con trỏ riêng biệt. Các sự kiện này mô phỏng các đồng hồ có wander quá mức hay sự chuyển mạch các nguồn đồng bộ chuẩn ở một điêm nào đó trên mạng. Các sự kiện này cách biệt theo thời gian, thường thây ít nhât là 10 giây để các bộ chỉnh đồng bộ kịp phục hồi trở lại trạng thái ôn đinh khi không có dịch chuyển con trỏ. Hình 3.27 chỉ thê hiện minh họa chuoi kiểm tra con trỏ loại này. Chuỗi này có thể gọi là chuỗi ‘chùm kép đơn cực’.

• Đều đặn / chu kỳ (regular / periodic) (H3.27) Được sử dụng để kiểm tra đáp ứng của các bộ chỉnh đồng bộ đối với các sự kiện liên tục. Các sự kiện này mô phỏng trường hợp có sự lệch tần số cố định hay mất đồng bộ tại một điểm nào đó trên mạng. Các hiệu chỉnh ‘bất bình thường’ như ‘bổ xung ‘ con trỏ hay ‘khử ‘ con trỏ được xem là một phần của chuỗi.

• Câu trúc chuỗi kiểm tra con trỏ:

Các chuỗi con trỏ nói chung đều gồm 3 giai đoạn (hình 3.26, 3.27):

• Giai đoạn khởi động(Lnitialization period): Giai đoạn này bảo đảm rằng các bộ nhớ đệm của bộ xử lý con trỏ được làm đầy (nghĩa là không hoạt động ở điểm giữa) do đó tác động của chuỗi con trỏ mới thể hiện chính xác trong kết quả đo. Với tốc độ 1 con ưỏ /giây (tốc độ tối đa là 3 con trỏ /giây), giai đoạn này kéo dài ít nhât 30 giây

• Giai đoạn làm nguội (Cool-Down period) Giai đoạn này bảo đảm rằng các bộ chỉnh đồng bộ và tái tạo đồng hồ đã thích nghi với trạng thái ôn định khi không có dịch chuyển con trỏ hay trạng thái ổn định khi hiệu chỉnh con trỏ đều đặn (chuỗi con trỏ đều

91

đặn). Giai đoạn này phải kéo dài trong một khoảng thời gian là một sô nguyên lân các chuôi hoan chỉnh (với độ dài 60 giây hay một chuỗi có chu kỳ dài hơn). Nếu trong chuỗi có ‘sự bất thường’ thì phải có ít nhất ‘một sự bất bình thường’ đó trong giai đoạn này.

Giai đoạn đo ( Measurement period ) Giai đoạn này phải kéo dài cho một số chu kỳ hoàn chỉnh. Một số chuỗi kiểm tra có chứa các ‘sự bất bình thường’ hoặc là con trỏ bổ xung hoặc là con trỏ bị khử. Trong trường hợp này, giai đoạn đó phải chứa ít nhâ't hai sự bất bình thường để bảo đảm kêt quả đo ổn định. Trong giai đoạn đo, giá trị tối đa đỉnh-đỉnh được ghi nhận

Hình 3.26. Chuỗi kiểm tra con trỏ đơn/trùm tổng quát

Hình 3.27. Chuỗi kiểm tra con trỏ đều đặn/chu kỳ tổng quát

Các vấn đề cần lưu ý khi đo jitter con trỏ

•Tất cả 3 giai đoạn: khởi động, làm nguội, đo đều phải có trong chuỗi kiểm tra con trỏ.

•Các phép đo phải được thực hiện đồng bộ với chuỗi kiểm tra.

•Tần số cắt của bộ lọc jitter phải được điều khiển chặt chẽ. Jitter con trỏ có biên độ lớn ở tần sô thấp nên lỗi trong đáp ứng của bộ lọc băng cao sẽ làm cho phép đo không chính xác.

Các phép đo băng đầy đủ (full-band) với bộ lọc băng cao 0.1Hz đên 10Hz rất có lợi cho việc xác định đặc tính của quá trình chuyên tiêp pha và có thêm các thông tin cho việc chẩn đoán.

92

CHƯƠNG 4: ĐO KIỂM MẠNG CÁP ĐỒNG

4.1. Giới thiệu chung về mạng cáp đồng

4.1.1Cấu trúc mạng ngoại vi

Mạng ngoại vi là một trong ba thành phần chính cấu thành mạng viễn thông (hệ thống chuyển mạch, hệ thống truyền dẫn và hệ thống mạng ngoại vi).

4.1.1.1 Mạng cáp thuê bao

Cấu trúc tổng quan mạng cáp thuê bao được trình bày trong hình 4.1.

Hình 4.1 Cấu trúc mạng cáp thuê bao

Mạng cáp thuê bao gồm:

-Mạng cáp đồng thuê bao là hệ thống cáp thông tin sợi đồng kết nối từ nút chuyển mạch/điểm truy nhập đến nhà thuê bao, mạng bao gồm các thành phần như: giá phối dây chính (MDF: Main Distribution Frame), măng sông cáp, phiến nối dây, tủ cáp, hộp cáp, cáp vào nhà thuê bao và hệ thống cống bể;

-Mạng cáp quang thuê bao là hệ thống cáp sợi quang kết nối từ nút chuyển

93

mạch/điểm truy nhập đến nhà thuê bao, mạng bao gồm các thành phần như: giá phân phối cáp quang (ODF: Optical Distribution Frames), măng sông quang, tủ cáp, đơn vị mạng quang (ONU: Optical Network Unit) và hệ thống cống bể.

4.1.1.2 Mạng cáp quang trung kế

Mạng cáp quang trung kế được chia làm hai cấp:

-Mạng trung kế cấp I là hệ thống cáp quang thuộc mạng viễn thông đường trục quốc gia, quốc tế được sử dụng để kết nối trung kế giữa các tổng đài trung tâm - chuyển tiếp, chuyển tiếp - chuyển tiếp, chuyển tiếp - cổng, cổng - cổng.

-Mạng trung kế cấp II là hệ thống cáp quang thuộc mạng viễn thông nội tỉnh, thành phố, được sử dụng để kết nối trung kế giữa các tổng đài trung tâm - trung tâm, trung tâm - tổng đài chuyển tiếp nội hạt, trung tâm - vệ tinh/điểm truy nhập.

4.1.1.3 Hệ thống hỗ trợ, bảo vệ mạng ngoại vi

Hệ thống hỗ trợ, bảo vệ mạng ngoại vi bao gồm: hệ thống hầm, hố, cống cáp, cột bê tông đỡ cáp, trang thiết bị chống sét cho mạng cáp đồng và cáp quang

4.1.2Nguyên tắc tổ chức mạng cáp

4.1.2.1Mạng cáp đồng thuê bao

Mạng cáp đồng thuê bao được qui hoạch phân vùng dựa trên các nguyên tắc sau:

-Mạng cáp đồng thuê bao của một tỉnh, thành phố được phân thành các vùng mạng theo đúng vùng phục vụ của các tổng đài nội hạt.

-Trong một vùng mạng, mạng cáp đồng thuê bao của một tổng đài được phân thành nhiều vùng phục vụ theo các tuyến cáp chính như minh hoạ trên hình 4.2.

-Dựa vào mật độ dân cư, đặc điếm địa lý của vùng dân cư và các chướng ngại tự nhiên tạo bởi các đường giao thông lớn, đường sắt, sông ngòi, kênh rạch để phân khu vực phục vụ của các tuyến cáp chính thuận tiện cho việc thi công, xây dựng và quản lý mạng;

Vùng phục vụ của một tuyến cáp chính được phân thành 3 dạng sau:

Vùng phục vụ trực tiếp: Trong vùng phục vụ trực tiếp thuê bao được kết nối trực tiếp với nút chuyển mạch qua một cáp chính, khu vực A trên hình 4.2 mô tả phạm vi vùng phục vụ trực tiếp của mạng cáp chính;

94

Hình 4.2 : Sơ đồ phân vùng phục vụ của mạng cáp đồng nội hạt

-Vùng phục vụ qua một cấp phối cáp: Trong vùng này thuê bao được kết nối với nút chuyển mạch qua một cáp phối và một cáp chính, khu vực B trên hình 1.2 mô tả phạm vi vùng phục vụ của một cáp chính.

- Vùng phục vụ qua hai cấp phối cáp: Trong vùng này thuê bao được kết nối với nút chuyển mạch qua một cáp chính, một cáp phối

Cấp I và một cáp phối cấp II, khu vực c trên hình 4.2 mô tả vùng phục vụ của một tuyến cáp phối cấp I;

Thực hiện nguyên tắc giảm cấp phối cáp đến mức tối thiểu nhằm nâng cao chất lượng mạng ngoại vi; không khuyến khích mô hình phối cáp lớn hơn hai cấp trừ những trường hợp triển khai tạm thời do nhu cầu phát triển nhanh và chưa triển khai đầu tư kịp.

Cố ba cách phối cáp trên mạng cáp dồng thuê bao:

-Phối cáp trực tiếp là cách phối cáp mà thuê bao được nôi với nút chuyển mạch chỉ qua một hộp cáp, hình 1.3 là sơ đồ cấu hình phối cáp trực tiếp, trong sơ đổ này, cáp chính là cáp nối từ MDF đến hộp cáp, cách phối cáp này thực hiện ở ngay khu vực đặt tổng đài

95

và những khu vực có mật độ dân cư cao cách tổng đài khoảng 500 mét;

-Phối cáp một cấp là cách phối cáp mà thuê bao được nối với nút chuyển mạch chỉ qua một hộp cáp và một tủ cáp. Hình 1.4 mô tả cấu hình phối cáp một cấp. Trong cấu hình này, cáp chính là cáp nối từ MDF đến tủ cáp, cáp phối là cáp nối từ tủ cáp đến hộp cáp, cách phối cáp này thực hiện tại các khu vực đô thị ổn định có mật độ điện thoại cao, vùng phục vụ của tổng đài ổn định và là nơi có nhu cầu cao về dịch vụ Internet băng rộng.

Hình 4.3 Sơ đồ phối cáp trực tiếp

Phối cáp hai cấp là cách phối cáp mà thuê bao được nối với MDF qua một tủ cáp cấp I, một tủ cáp cấp n và một hộp cáp; hình 1.5 mô tả cấu hình phối cáp hai cấp. Trong cấu hình này, cáp chính là cáp nối từ MDF đến tủ cáp cấp I, cáp phối cấp một là cáp nối từ tủ cáp cấp I đến tủ cáp cấp II, cáp phối cấp hai là cáp nối từ tủ cáp cấp II đến hộp cáp. Cách phối cáp này có tính linh động cao, thường áp dụng đối với vùng dân cư đang phát triển hoặc với vùng ngoại thành, khu vực nông thôn để nâng cao hiệu suất sử dụng của mạng cáp chính và cáp phối. Khi sự phát triển thuê bao tại các các vùng này đã ổn định thì sẽ chuyển sang cấu hình phối cáp một cấp bằng cách thay tủ cáp cấp một bằng mãng xông rẽ nhánh cáp.

96

Hình 1.3: Sơ đồ cấu hỉnh phối cáp trực tiếp

Hình 4.4: Sơ đồ phối cáp một cấp

Hình 4.5 : Sơ đồ phối cáp 2 cấp

4.1.2.2 Mạng cáp chính

-Căn cứ vào đặc điểm địa lý và vùng phục vụ của tổng đài nội hạt, mạng cáp chính phải được tổ chức theo từng tuyến và được phân vùng phục vụ cho từng cáp chính

-Cáp chính phải được ngầm hoá tại các trung tâm tỉnh, thành phố, huyện lỵ, thị trấn.

-Sử dụng măng sông cáp trên các tuyến cáp chính để rẽ nhánh cáp chính sang các tuyến khác nhau với nhu cầu dung lượng cáp cần dùng trên các tuyến nhánh thấp hơn, không được dùng tủ cáp để rẽ nhánh cáp. Măng sông cáp phải chịu được ngập nước lâu ngày.

-Tủ cáp cấp I có dung lượng từ 200 đôi đến 600 đôi.

97

-Tủ cáp được đặt trong vùng phục vụ của tủ cáp. Vị trí đặt tủ cáp được lựa chọn sao cho bảo đảm yêu cầu sử dụng tối ưu dung lượng công bể, cũng như thuận tiện cho việc thi công cáp phối, bảo dưỡng, xử lý và thay thế cáp. Không đặt qua sâu trong vùng phục vụ của tủ cáp nhàm tránh việc phải chạy nhiều cáp phối ngược về phía tổng đài gây tốn dung lượng cống bể.

-Không đặt tủ cáp gần tủ phân phối điện lực. Tủ cáp đặt đủ cao để tránh ngập lụt theo các qui định về phòng chống lụt bão.

-Trước khi tuyến cống bể bị quá tải ít nhất là 18 tháng, phải lập phương án thay cáp đồng bằng cáp quang với thiết bị truy nhập nhằm giải phóng lỗ cống bể cho phát triển mạng trong tương lai. Ưu tiên thay trước các tuyến cáp có chất lượng xấu, có chiều dài lớn nhất và qua nhiều cấp phối cáp.

-Các tuyến cáp có chất lượng xấu do sử dụng lâu năm hoặc do sự cố kỹ thuật cần có phương án thay thế.

4.1.2.3 Mạng cáp phối

-Tại các trung tâm tỉnh, thành phố phải thực hiện triệt để việc ngầm hoá mạng cáp phối. Măng sông cáp được sử dụng để rẽ nhánh cáp phối khi cần thiết nhằm mục tiêu giảm cấp phối cáp trên toàn tuyến và nâng cao chất 1- ượng tuyến cáp.

-Khu vực phục vụ của tủ cáp II phải được lựa chọn và khoanh vùng rõ sao cho tránh được trường hợp các tuyến cáp phối đến hộp cáp phải cắt ngang qua các đường giao thông lớn, qua sông ngòi.

-Khoảng cách giữa hai tủ cáp liền kề trên một tuyến cáp hoặc giữa các tủ cáp của hai tuyến cáp khác nhau trong khoảng từ 200 mét đến 300 mét. Tại các khu vực có mật độ điện thoại đặc biệt cao thì khoảng cách giữa hai tủ có thể ngắn hơn yêu cầu trên.

-Các hộp cáp có dung lượng từ 10 đôi đến 50 đôi. Tủ cáp cấp II có dung lượng từ 100 đến 200 đôi.

4.1.3 Nguyên tắc xác định dung lượng mạng cáp đồng.

4.1.3.1 Cáp vào nhà thuê bao

Cáp vào nhà thuê bao là đoạn cáp nối từ hộp cáp vào nhà thuê bao được láp đặt theo hai phương thức: treo hoặc đi ngám. Dung lương của cáp từ một đến hai đôi. Lõi cáp được xoắn đôi và được bện với nhau theo TCN 68 - 153: 1998.

98

Cáp vào nhà thuê bao càng ngắn càng tốt, không dài quá 300m trong các khu vực đô thị. Tại vùng ngoại thành và nông thôn thì có thể dài hon nhưng phải nằm trong phạm vi cho phép vể suy hao đường dây

4.1.3.2 Cáp vòng

Cáp vòng là cáp nối giữa hai tủ cáp cấp I của hai cáp chính trong vùng phục vụ của một tổng đài nội hạt, hoặc giữa hai tủ cáp cấp II trong vùng phục vụ của một cáp chính.

Cáp vòng được sử dụng với mục đích đáp ứng nhu cầu tổ chức thông tin đột xuất do thiếu cáp phát triển thuê bao, thiếu số cục bộ hoặc cần phát triển dịch vụ thuê kênh riêng v.v... của đơn vị khi cáp chính hay cáp phối tại vùng phục vụ đã sử dụng hết dung lượng hoặc có chất lượng xấu cần phải chuyển sang tuyến cáp khác.

Đường kính sợi đồng của cáp vòng phải bằng đường kính sợi đồng của cáp chính trong trường hợp cáp vòng nối giữa hai tủ cáp cấp I và bằng đường kính cáp phối trong trường họp cáp vòng nối giữa hai tủ cảp cấp II.

Độ dài của cáp vòng phải được tính toán sao cho đảm bảo các chỉ tiêu suy hao đường dây của mạch vòng thuê bao.

Sử dụng cáp vòng chỉ là giải pháp tạm thời để khấc phục có tính chất ứng cứu và loại bỏ giải pháp tạm thời này khi có đủ điều kiện, hình 4.6 mô tả cách đấu cáp vòng giữa hai tủ cáp cấp I của hai cáp chính khác nhau.

4.1.3.3 Bán kính phục vụ của mạng truy nhập cáp đồng và tiêu chuẩn kỹ thuật

Đối với vùng mật độ dân cư cao như tại các thành phố, thị xã, bán kính phục vụ của mạng cáp tính từ trung tâm chuyển mạch đến hộp cáp kết cuối không quá 3 km đối với cỡ dây 0,4 mm và không quá 4 km đối với cỡ dây 0,5 mm; suy hao đường dây từ giá MDF đến hộp cáp kết cuối không quá 7 dB; điện trở mạch vòng của một đôi cáp từ MDF đến hộp cáp không quá 1000 Ω.

Đối với vùng nông thôn, mật độ dân số thấp, bán kính phục vụ của mạng cáp tính từ trung tâm chuyển mạch đến hộp cáp kết cuối có thể lớn hơn 4 km nhưng suy hao đường dây thuê bao không vượt quá 10 dB và không quá 2 lần thay đổi đường kính dây, điện trở mạch vòng đường dây thuê bao không quá 1200 Ω, có thể sử dụng cáp đồng có đường kính 0,65 mm, 0,9 mm để mở rộng vùng phục vụ của cáp đồng nhung phải bảo đảm chỉ tiêu kỹ thuật và phải tính đến hiệu quả kinh tế so với việc dùng cáp quang và thiết bị truy nhập.

99

Mục tiêu lâu dài đối với mạng ngoại vi của một Bưu điện tỉnh, thành phố là đạt được 90% thuê bao nằm trong bán kính phục vụ < 3 km và trên 95% thuê bao nằm trong bán kính phục vụ < 4 km.

4.1.4 Phương thức giảm khoảng cách cáp đồng đến nhà thuê bao

Hình 4.6: Cách chuyển mạng cáp đồng sang mạng vòng ring cáp quang

Với mục tiêu nâng cao chất lượng dịch vụ truy nhập băng rộng bằng cách giảm chiều dài cáp tới nhà thuê bao đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống cống bể, thực hiện chuyển đổi mạng cáp đồng sang phương thức vòng ring cáp quang + thiết bị truy nhập/vệ tinh ngoài trời tại các nơi xa nút chuyển mạch mà mạch vòng thuê bao không đảm bảo tiêu chuẩn suy hao như quy định

Mạng cáp quang thuê bao gồm mạng cáp quang từ nút chuyển mạch/điểm truy nhập đến các nhà thuê bao, cáp quang sử dụng trên mạng thuê bao quang ở các đô thị loại đặc biệt và loại một có thể sử dụng loại cáp quang có dung lượng đến 144 sợi,

100

tuỳ theo nhu cầu sử dụng dịch vụ mà sử dụng cáp sợi quang có dung lượng đến 48 sợi.

4.2. Yêu cầu chung và các tham số đo chất lượng mạng cáp đồng

4.2.1 Yêu cầu chung về mạng cáp đồng và phân loại cáp

-Mạng cáp đồng là mạng cáp, được tính từ giá đấu cáp MDF của tổng đài nội hạt đến hộp cáp thuê bao (không kể đường đây thuê bao từ hộp cáp đến nhà thuê bao) và giữa các tổng đài, tính từ giá đấu dây MDF.

-Các thành phần trong mạng cáp sợi đồng bao gồm: hệ thống cáp dẫn, tủ đấu cáp, mãng sông, hộp cáp thuê bao và hệ thống cống bề cáp...

-Hệ thống cống bể cáp phải được nghiệm thu trước khi triển khai mạng cáp đồng, vì vậy không bắt buộc phải kiểm tra hệ thống cống bể cáp, nhưng trong báo cáo đo kiểm hoà mạng phải có đủ các biên bản nghiệm thu công trình cống bể cáp đã được thực hiện trước đó

-Tất cả các tủ đấu cáp, hộp cáp đến nhà thuê bao, măng sông cáp ống nhựa luồn cáp và các hoại cáp truyền dẫn sử dụng cho mạng ngoại vi phát là các chủng loại đã được chứng nhận hợp chuẩn.

4.2.2 Mục đích đo kiểm

Bản 4.1 Các thông số cần đo đối với mạng cáp đồng

101

Thực hiện đo kiểm nhằm đảm bảo hệ thống được thi công

theo đúng thiết kế và các đặc tính truyền dẫn của các loại cáp sử dụng trong mạng ngoại vi đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật ban đầu.

Việc đo kiểm hoà mạng các công thành ngoại vi được thực hiện khi hệ thống cáp đã lắp đặt xong, nhưng chưa kết nối với các giá đấu dây MDF.

Khi tiến hành đo bảo dưỡng hoặc khắc phục sự cố phải tháo đôi cáp cần đo ra khỏi giá MDF ở cả hai phía.

4.2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ đo kiểm

Các chỉ tiêu kỹ thuật quy định trong phần này chỉ áp dụng cho cáp mới lắp đặt.

Cũng có thể tham khảo các chỉ tiêu này cho cáp đang sử dụng nhưng các giá trị đo được phải không được vượt quá ±20% giá trị tiêu chuẩn. Các thông sô' kỹ thuật trong mục này hoàn toàn phù hợp với TCN 68 - 132: 1998 "Cáp thông tin kim loại dùng cho mạng nội hạt".

4.2.3.1Điện trở dòng một chiều của lõi dẫn

Điện trở dòng một chiều của lõi dẫn, ở 20°c, phải tuân theo các chỉ tiêu trong bảng 2.3. Đối với cáp từ 100 đôi trở lên, cho phép 1% số đôi trong cuộn cáp không đạt yêu cầu về điện trở cá biệt

Bảng 4.2 Chỉ tiêu điện trở dòng một chiều trong lõi dẫn

4.2.3.1 Mức độ mất cân bằng điện trở của lõi dẫn

Mức độ mất cân bằng điện trở của lõi dẫn, ở nhiệt độ 20(lc, phái tuân theo các chỉ tiêu trong bảng 4.3. Đối với cáp từ 100 đôi trở lên, cho phép 1% số dôi trong bó cáp

102

không đạt yêu cầu về mức độ mất cân bằng điện trở cá biệt cực đại.

Bảng 4.3: Mức độ mất cân bằng điện trở trong lõi dẫn

4.2.3.3 Điện dung công tác

Điện dung công tác là điện dung tương hỗ giữa hai lõi dẫn của một đôi đây khi tất cả các đôi còn lại được nối với màn chắn nhiễu và được nối đất. Trong một bó cáp bất kỳ, điện dung công tác của tất cả các đôi đây, được đo ở tần số 1 kHz và ở nhiệt độ 20°c, không được vượt quá giá trị quy định trong bảng 4.4

Bảng 4.4: Điện dung công tác

Đối với cáp từ 100 đôi trở lên, cho phép 1% số đôi trong bó cáp không đạt yêu cầu về giá trị điện dung cá biệt cực đại

4.2.3.4 Điện dung không cân bằng

Điện dung không cân bằng giữa các đôi dây và giữa các đôi dây với đất, đo tại tần số 1 kHz và ở nhiệt độ 200C, không được vượt quá các giá trị quy định trong bảng 4.5

103

Đối với cáp từ 100 đôi trở lên, chò phép 1% số đôi trong bó cáp không đạt yêu cầu về giá trị điện dung không cân bằng cá biệt cực đại

4.2.3.5 Điện trở cách điện

Điện trở cách điện của mỗi dây đã được bọc cách điện đối với tất cả các dây khác và với màn chắn nhiễu của sợi cáp, ở nhiệt độ 20°C, phải lớn hơn 10.000 MQ/km.

Điện áp đo thử là điện áp một chiều 500 V cho cáp mới và 350 V cho cáp đang sử dụng, thời gian đo: 1 phút

Suy hao truyền dẫn

Giá trị trung bình cực đại của suy hao truyền dẫn đo tại tần số ỉ kHz, 150 kHz và 772 kHz, ở nhiệt độ 20°C, phải tuân thủ các giá trị quy định Đối với cáp từ 100 đôi trở lên, cho phép 1 % số đôi trong bó cáp không đạt yêu cầu về giá trị suy hao truyền dẫn cá biệt cực đại. Giá trị suy hao truyền dẫn cá biệt cực đại được tính bằng 110% giá trị trung bình quy định trong bảng 4.6.

Bảng 4.6: Suy hao truyền dẫn

104

4.2.3.6 Suy hao xuyên âm

Suy hao của tổng công suất xuyên âm trung bình đầu xa và suy hao của tổng công suất xuyên âm cá biệt đầu xa, đo tại các tần số 1 kHz, 150 kHz và 772 kHz, phải lớn hom giá trị trong bảng 4.7.

Suy hao của tổng công suất xuyên âm đầu gần trung bình và suy hao của tổng công suất xuyên âm đầu gần cá biệt, được đo trong mỗi nhóm bất kỳ của bó cáp tại tần số 1 kHz, 150 kHz và 772 kHz, phải lớn hơn giá trị trong bảng 4.8

Bảng 4.7: Suy hao xuyên âm đầu xa

Bản 4.8: Suy hao xuyên âm đầu gần

4.3 Phương pháp đo

4.3.1 Đo điện trở cách điện

Điện trở thuần giữa một lõi dẫn so với các lõi dẫn khác và so với đất. Điện áp khi đo là 500 V hoặc 350 V, nhiệt độ là 200c.

Tiến hành đo

105

Đặt điện áp là 100 V DC

Thời gian đo là 60 giây

Hình 4.8 : Sơ đồ đo điện trở cách điện

4.3.2 Đo điện trở một chiều

Điện trở một chiều là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:R = U/I

Hình 4.9 Sơ đồ đo điện trở vòng

Trong cáp đồng người ta quy chuẩn về điện trở một chiều của lõi trên 1 km chiều dài ở nhiệt độ 20°c

Tiến hành đo

Đấu nối thiết bị đo RLC như hình 4.9

Thực hiện nối tắt hai sợi dây của đôi dây cần đo

Đặt điện áp ra của máy đo là IV và tần số ở mức thấp nhất (DC).

Lưu ý

dl. Nếu tiến hành đo ở nhiệt độ khác 20°c thì cần quy đổi kết quả đo:

R = R1/[l + 0,00393.(t - 20)] (Ω)

106

d2. Nếu độ dài đường dây khác 1 km thì cần quy đổi về độ dài chuẩn 1 km:

R = R1/L (Ω /km)

Trong đó:

R: giá trị điện trở được quy đổi về 1 km, Ω

R1: giá trị điện trở đo được của sợi dây, Ω

L: chiều dài của sợi dây được đo, km.

4.3.3 Đo mất cân bằng điện trở đôi dây (lõi dẫn)

Khái niệm:

Là sự chênh lệch điện trở một chiều giữa hai sợi của cùng đôi dây: Ở nhiệt độ 20°c

Rmcb = (Rmax-Rmin)/Rminx 100(%)

Phương pháp đo

Tiến hành đo

Đấu nối thiết bị đo RLC như hình 4.10

Thực hiện đo tại hai đầu sợi dây của dây cần đo

Đặt điện áp ra của máy đo là IV và tần số ở mức thấp nhất (DC).

Hình 4.10: Sơ đồ đo mất cân bằng điện trở đôi dây

Lưu ý

Nếu độ dài đường dây khác 1 km thì cần quy đổi về độ dài chuẩn 1 km: R = R 1/L

107

(Ω/km)

Trong đó:

R: giá trị điện trở được quy đổi về 1 km, Ω

Rị: giá trị điện trở đo được của sợi dây, Ω

L: chiểu dài của sợi dây được đo, km.

Thông thường kết hợp để đo điện trở một chiều của dây dẫn sau đó tính toán độ mất cân bằng điện trở đôi dây

4.3.4 Đo điện dung công tác của đôi dây

Khái niệm:

Điện dung công tác của đôi dây là điện dung tương hỗ giữa hai dây dẫn của một đôi cáp khi tất cả các đôi còn lại được nối với màn che và nối đất. Điện dung này được đo ở tần số 1000 Hz và nhiệt độ 20°c.

Phương pháp đo

Đấu nối thiết bị đo RLC như hình 4.11.

Thực hiện nối đất tất cả đôi dây còn lại.

Đặt tần số đo ở 1000 Hz

Hình 4.11: Sơ đồ đo điện dung công tác của đôi dây

Lưu ý

Nếu độ dài đường dây khác 1 km thì cần quy đổi về độ dài chuẩn 1 km:

C0= C/L X 1000 (nF/km)

Trong đó:

108

C0 : điện dung công tác, nF/km

C: điện dung đo được, nF

L: chiều dài đôi dây được đo, m.

4.3.5 Đo điện dung không cân bằng

- Khái niệm:

Là điện dung tương hỗ giữa các đôi dây và giữa các đôi dây với đất. Điện dung này được đo ở tần số 1000 Hz và nhiệt độ 20°c.

Hình 4.12 Sơ đồ đo điện dung không cân bằng

Thực hiện đo điện dung của từng sợi dây của đôi này với sợi dây đôi khác hoặc với đất.

Đặt tần số đo ở 1000 Hz

Tính điện dung không cân bằng: đôi - đất

CUPG =CAL - CBL (pF)

Tính điện dung không cân bằng: đôi - đôi

CUPP= (CAD + CBC) - (CAC + CBD) (pF).

4.3.6 Đo suy hao truyền dẫn (suy hao xen)

Khái niệm:

Suy hao truyền dẫn (suy hao xen) là giá trị trung bình cực đại suy hao tín hiệu 1 kHz, 150 kHz và 772 kHz trên độ đài 1 km và ở nhiệt độ 20°c.

Phương pháp đo

109

Hình 4.13: Sơ đồ do suy hao truyền dẩn

Đấu nối các thiết bị đo như hình 3.6.

Thông thường một máy là máy phát tín hiệu hình sin với một I mức công suất cố định và máy kia là máy thu đo công suất.

Đặt tần số đo ở 1 kHz, 150 kHz và 772 kHz.

Lưu ý

Khi đo suy hao, phải giảm thiểu các nguyên nhân làm mất mát công suất hoặc công suất phản xạ ở máy thu -> tương thích trở kháng của máy phát tín hiệu và máy đo công suất với trở kháng đường dây.

Công thức tính: Lsh = -101og(PRx/PTx) (dB)

Trong đó: Lsh: giá trị suy hao, dB

PTx, PRX : công suất phát và thu, w.

4.3.7 Đo suy hao xuyên âm đầu gần

Phương pháp đo

Đấu nối thiết bị đo như hình 4.14.

Một đầu là máy phát tín hiệu hình sin với một mức công suất cố định và đầu thu là máy đo công suất.

Kết cuối tại đầu xa hai đôi dây với điện trở tương đương trở kháng đường dây.

Đặt tần số đo ở 150 kHz và 772 kHz.

Lưu ý:

Suy hao xuyên âm đầu gần: nji(NEXT) = - 10log(Pii/Pji) (dB)

110

Giá trị trung bình suy hao tổng công suất xuyên âm đầu gần.

Hình 4.14 Sơ đồ đo suy hao xuyên âm đầu gần

4.3.8 Đo suy hao xuyên âm đầu xa

Phương pháp đo

Đấu nối thiết bị đo như hình 4.15.

Một đầu là máy phát tín hiệu hình sin với một mức công suất cố định và đầu thu là máy đo công suất.

Kết cuối các đầu còn lại của đôi dây với điện trở tương đương trở kháng đường dây.

Đặt tần số đo ở 150 kHz và 772 kHz.

111

Hình 4.15: Sơ đồ đo suỵ hao xuyên âm đầu xa

Lưu ý

Suy hao xuyên âm đầu xa: mji(FEXT) = -10 log (Pij/Pjj) (dB)

Suy hao tổng công suất xuyên âm đầu xa:

112

CHƯƠNG 5: ĐO KIỂM TRA ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ xDSL

5.1. Giới thiệu chung về mạng xDSL

5.1.1 Khái niệm chung

Đường dây thuê bao số (DSL: Digital Subscriber Line) là một họ các công nghệ truyền số liệu đang phổ biến hiện nay. Truyền số liệu tốc độ cao tận dụng các băng tần mà cáp đồng cho phép ngoài băng tần thoại. Các công nghệ ADSL, ADSL2+, SHDSL, VDSL đều thuộc họ công nghệ xDSL

Có nhiều công nghệ tới tốc độ hai hướng lên xuống và chiều dài cáp cho phép khác nhau

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) là đường dây thuê bao số bất đối xứng. Nó được sử dụng phổ biến nhất. Tốc độ hướng xuống cao hơn hướng lên (về lý thuyết có thể đạt tối đa 8 Mbit/s chiều xuống và i Mbit/s hướng lên).

Hai băng tần độc lập cho hai hướng lên xuống. Có thê truyên đồng thời với tín hiệu thoại cố định truyền thống trên một đôi cáp đồng.

Hình 5.1: Băng tần cho hai hướng lên xuống của ADSL

Công nghệ ADSL 2+

Công nghệ ADSL 2+ được cải tiến từ ADSL. Nó tương thích với các thiết bị ADSL. Nó có tốc độ cao hơn nhiều so với ADSL (về lý thuyết có thể đạt tối đa 24 Mbit/s chiều xuống và 1 Mbit/s chiều lên). Có thể truyền đồng thời với tín hiệu thoại cố định

113

truyền thống trên một đôi cáp đồng.

SHDSL- Đường dây thuê bao số tốc độ cao đối xứng

Đường dây này thường sử dụng cho các Home Server. Nó có tốc I độ hướng lên và hướng xuống bằng nhau (2.304 kbiựs với một đôi dây, 4.608 kbit/s - 2 đôi dây). Đường dây này sử dụng cùng một băng tần cho cả hai hướng. Nó không thể truyền đồng thời với tín hiệu thoại cố

định truyền thống trên một đôi cáp đồng.

VDSL: Đường dây thuê bao số tốc độ rất cao. Đây là công nghệ cuối trong họ công nghệ xDSL. Nó tận dụng triệt để các băng tần có thể truyền trên cáp đồng. Nó có tốc độ cao hơn nhiều so với ADSL và SHDSL (về lý thuyết VDSL2 có thể đạt tối 100 Mbit/s hướng xuống với đôi cáp dài 500 m).

Ảnh hưởng của mạng cáp đồng đến chất lượng đường dây xDSL

Chất lượng cáp đồng là yếu tố quan trọng nhất quyết định chất lượng của tín hiệu xDSL. Tín hiệu xDSL trên các băng tần cao do đó yêu cầu chất lượng cáp tốt hơn nhiều so với điện thoại truyền thống.

114

Hình 5.2 Ảnh hưởng của chiều dài cáp đến chất lượng tín hiệu

115

5.1.2 Cấu trúc tổng thể mạng xDSL

Hình 5.3: Cấu trúc mạng xDSL

Các thành phần chức năng của mạng

Các thành phần chính của mạng gồm có:

+ Máy tính, mô-đem và bộ chia

+ Mạng cáp đồng

+ Bộ ghép kênh truy nhập các đường thuê bao số (DSLAM)

+ Hệ thống truyền dẫn (ATM, Ethernet...)

+ Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng (BRAS)

+ Các máy chủ dịch vụ.

5.1.2.1 Mô-đem đầu cuối

Là thiết bị chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự. Nó hoạt động như một bộ định

116

tuyến hoặc cầu nối. Việc ghép kênh tín hiệu số liệu và thoại có thể được tích hợp trong mô-đem.

5.1.2.2 Bộ glĩép kênh truy nhập các dường thuê bao sô DSLAM làm nhiệm vụ

Chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (và ngược lại) + Tách kênh thoại và kênh số liệu

+ Ghép kênh các tín hiệu số vào chung một đường truyền dẫn hướng lên

+ Kết nối tới BRAS qua hệ thống truyền dẫn.

5.1.2.3 Hệ thống truyền dẫn

Thường sử dụng công nghệ ATM (với mạng truyền dân truyền thống) hoặc GigabitEthemet (với mạng Metro Ethernet).

Các DSLAM phía trên cũng đóng vai trò như một thiết bị truyền dẫn cho các DSLAM phía dưới.

5.1.2.4 BRAS

Là thiết bị cuối nhận và trả lời yêu cầu kết nối của (mô-đem/máy tính) khách hàng. Trao đổi thông tin cho RADIUS để xác thực, phân quyền và ghi cước. Cấp địa chỉ IP công cộng cho khách hàng và áp đặt chính sách kết nối (hoặc từ chối kết nối). Đóng vai trò gateway (cổng) ra Internet.

5.1.2.5 Các máy chủ dịch vụ

RADIUS: Máy chủ xác thực, phân quyền, ghi cước.

LDAP: Máy chủ lưu dữ liệu để xác thực.

DN5: Máy chủ phân giải hệ thống tên miền

Mail Server: Máy chủ cung cấp dịch vụ thư điện tử.

5.2. Các tham số cần đo kiểm trong triển khai dịch vụ xDSL

5.2.1 Vai trò của đo kiểm trong triển khai dịch vụ xDSL

Đo kiểm chất lượng mạng cáp đổng trước khi xây lắp là một phần của quá trình khảo sát. Đây là nhân tố quan trọng cho quyết định xây lắp-;

Đo kiểm chất lượng mạng xDSL sau khi xây lắp nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng.

117

Đo kiểm chất lượng định kỳ và theo yêu cầu nhằm phát hiện, khắc phục lỗi, cải thiện chất lượng dịch vụ.

5.2.2 Các tham số cần đo kiểm trong triển khai dịch vụ xDSL

5.2.2.1 Các tham số lớp vật lý

+ Thông số cáp đồng

+ Điện trở, điện dung

+ Chiều dài cáp

+ Điện áp xoay chiều, điện áp một chiều

+ Nhiễu

+ Cuộn cảm (load coil), cầu rẽ...

+ Vị trí lỗi.

a.Sơ đồ ATM DSLAM

5.3. Phương pháp đo

Hình 5.4 Sơ đồ mạng xDSL sử dụng ATM DSLAM

118

ATM DSLAM Interne

tMô-đem ADSL

Đo chất luợng

cáp đông, tín hiệu xDSL

Kiểm tra xác thực ppp

Đo lớp IP

b.Sơ đồ IP DSLAM

Hình 5.5 Sơ đồ mạng xDSL sử dụng IP DSLAM

c. Đo điện trở của đôi dây ngắn mạch đầu xa

Điện trở một chiều cách ly (đầu xa hở mạch): T/G > 5 MΩ; R/G > 5 MΩ.

Nếu không thỏa mãn, dây bị chạm đất.Tip/Ring > 5 MΩ.

Nếu không thỏa mãn, hai dây bị ngắn mạch.

5.2.2.2 Các tham số lớp 2

Kiểm tra lớp ATM (ATM DLAM)

+ ATM segment

+ ATM end-to-end 119

+ Quét tìm vcc.

Kiểm tra lớp ppp

+ Xác định máy chủ PPPoA/PPPoE

+ Kiểm tra khả năng xác thực

Tham số lớp IP - tốc độ dữ liệu

Phương pháp xác định: Phương pháp mô phỏng. Tổng số mẫu đo ít nhất là 100 mẫu đo tải tệp (file) dữ liệu vào các giờ khác nhau trong ngày đối với mỗi loại tải lên và tải xuống, nội mạng và ngoại mạng;

dung lượng của tệp dữ liệu dùng để thực hiện mẫu đo ít nhất là 2 MB trở lên đối với phép tải xuống, 1 MB trở lên đối với phép tải lên.

+ Tốc độ tải dữ liệu trung bình nội mạng

Pd > 0,8 Vdmax và Pu > 0,8 Vumax

+ Tốc độ tải dữ liệu trung bình ngoại mạng

Pd > 0,6 Vdmax và Pu > 0,6 Vumax.

5.3 Phương pháp đo

5.3.1 Sử dụng máy đo để đo các tín hiệu lớp dưới và khả năng kết nối lớp IP

Kiểm tra chất lượng cáp đồng, phát hiện lỗi cáp.

Kiểm tra chất lượng tín hiệu xDSL.

Kiểm tra kết nối chéo ATM.

Kiểm tra kết quả xác thực.

Ưu điểm:

Có thể đo được tín hiệu ở cả các lớp dưới.

Dễ dàng phát hiện ra lỗi để khắc phục.

ít phụ thuộc vào các yếu tố nằm ngoài chất lượng mạng.

120

5.3.1.1 Xác định vị trí lỗi cáp bằng máy đo phản hồi miền thời gian (Time Domain Reflectometer: TDR)

Nguyên lý: Phát ra một xung và đo thời gian nó phản hồi rồi xác định khảng

cách dựa trên tốc độ lan truyền của xung

Những nguyên nhân gây ra sự phản hồi:

Hở mạch

Ngắn mạch

Cầu rẽ (Rẽ nhánh)

Cuộn cảm (load coil).

Hình 5.6: Xác định lỗi cáp bằng máy đo phản hồi miền thời gian TDR

Nhược điểm:

+ Giá thành đắt

+ Chỉ đo phân đoạn từ khách hàng tới BRAS

+ Có thể kết quả chưa thuyếĩ phục được khách hàng nếu không đo ở lớp ứng dụng.

Để khắc phục các nhược điểm trên cần kết hợp với việc đo tốc độ dữ liệu lớp ĨP

bằng phần mềm ứng dụng sau khi đã thu được kết quả tốt từ phép đo bằng máy đo.

5.3.1.2 Sử dụng các tính năng kiểm tra bằng mô-đem có hỗ trợ kiểm tra

Kiểm tra tín hiệu xDSL

121

Kiểm tra kết nối chéo ATM

Kiểm tra kết quả xác thực

Kiểm tra kết nối tới mạng Internet

Kiểm tra chất lượng cáp đồng, phát hiện lỗi cáp

Kiểm tra chất lượng tín hiệu xDSL

Kiểm tra kết nối chéo ATM

Kiểm tra kết quả xác thực.

Ưu điểm:

+ Không cần sử dụng thêm thiết bị + Có thể phát hiện lớp có lỗi để khấc phục.

Nhược điểm:

+ Chỉ có thể kiểm tra khi đã có tín hiệu xDSL + Chỉ dùng để kiểm tra khắc phục lỗi

khi không kết nối được + Một số loại mô-đem không được hỗ trợ tính năng kiểm tra.

5.3.1.3 Sử dụng phần mềm ứng dụng để đo tốc độ truyền số tiêu ở lớp IP

+ Sử dụng máy chủ FTP, máy chủ Web

+ Sử dụng các chương trình để đo tốc độ hai chiều

+ Là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.

Ưu điểm:

+ Không đòi hỏi các thiết bị phức tạp

+ Kiểm tra trực tiếp tốc độ lớp IP là thông số khách hàng quan tâm nhất

+ Khách hàng có thể tự thực hiện mà không phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ.

Nhược điểm:

+ Không xác định được lỗi

+ Phụ thuộc vào nhiều yếu tố nằm ngoài chất lượng mạng (máy tính, mô-đem, máy

chủ, băng thông tới máy chủ,...)

Để khắc phục các nhược điểm ta cần:

122

+ Sử dụng máy tính và mô-đem có chất ỉượng tốt đê’ không ảnh hưởng tới kết quả

đo

+ Sử dụng các máy chủ có cấu hình tốt, băng thông tới BRAS lớn

+ Sử dụng tiện ích tăng tốc tải xuống, tải lên.

5.3.2 Phân tích kết quả đo thực tế

5.3.2.1 Kiểm tra tính tích hợp của modem

Hình 5.7: Bản tin kết quả đo kiểm bằng modem

Hình 5.7 Bản tin kết quả đo kiểm bằng modem

123

5.3.2.2 Đo chất lượng cáp đồng bằng máy đo Sunset MTT

Hình 5.8 Kết quả đo chất lượng cáp đồng bằng máy đo Sunset MTT

5.3.2.3 Đo tín hiệu ADSL bằng máy đo Sunset MTT

124

CHƯƠNG 6: ĐO KIỂM TRA MẠNG CÁP QUANG

6.1. Giới thiệu chungMạng cáp quang hiện nay tồn tại 2 loại lớn : Mạng cáp quang thuê bao và mạng

cáp quang trung kế (cấp I,II)

Mạng cáp quang thuê bao

Mạng cáp quang thuê bao gồm mạng cáp quang từ nút chuyển mạch/điểm truy

nhập đến các nhà thuê bao, cáp quang sử dụng trên mạng thuê bao quang ở các đô thị

loại đặc biệt và loại một có thể sử dụng loại cáp quang có dung lượng đến 144 sợi,

tuỳ theo nhu cầu sử dụng dịch vụ mà sử dụng cáp sợi quang có dung lượng đến 48

sợi.

Mạng cáp quang trung kế

+ Mạng cáp quang trung kế cấp I được tổ chức theo dạng ring 2 sợi hoặc 4 sợi tuỳ

theo yêu cầu về dung lượng cũng như độ bảo vệ mạng lưới.

- Tốc độ truyền dẫn của mạng ring phải đảm bảo thoả mãn nhu cầu về lưu lượng

ít nhất là 7 năm.

- Các dự án đầu tư cho mạng cáp quang cấp I phải tính đến việc bổ sung sợi

quang cho tuyến trục nội tỉnh nơi mà tuyến cấp I đi qua.

- Cáp quang sử dụng trên mạng trung kế cấp một sử dụng loại cáp có dung lượng

từ 16-24 sợi.

+ Mạng cáp quang trung kế cấp II được tổ chức theo mạng ring (2 sợi hoặc 4 sợi) ở

các trạm trung tâm - trung tâm, trung tâm - chuyển tiếp tuỳ theo yêu cầu về dung lượng

cũng như độ bảo vệ mạng lưới.

- Tốc độ truyền dẫn của mạng ring phải đảm bảo thoả mãn nhu cầu về lưu lượng

ít nhất là 5 năm.

- Cáp quang trung kế cấp II có thể sử dụng kết hợp cho mạng trung kế cấp I vì

vậy cáp quang sử dụng trên mạng cấp II ở các đô thị loại đặc biệt có thể sử dụng cáp có

125

dung lượng tới 144 sợi; ở các đô thị loại một có thể sử dụng loại cáp quang có dung lượng

tới 96 sợi, ở các đô thị loại II và các thị xã có thể sử dụng loại cáp quang đến 48 sợi.

- Đê bảo đảm an toàn mạng, các điểm truy nhập được tổ chức thành mạng ring và

kết hợp với các tuyến nhánh

- Cáp quang sử dụng trên mạng trung kế là loại cáp quang đơn mốt, cáp quang sử

dụng trên mạng thuê bao quang có thể dùng loại đơn mốt hơặc đa mốt tuỳ theo mục đích

sử dụng, chất lượng sợi quang và vỏ cáp phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu

chuẩn ngành 68 - 160: 1996 và tiêu chuẩn ITU - T (G.652), số sợi quang được tính khi lập

dự án cho các mạng trung kế cấp I, II, phải thoả mãn cho nhu cầu sử dụng hiện tại, có dự

phòng cho các bước phát triển thêm hệ thống mới.

6.2. Yêu cầu chung và các tham số chất lượng mạng cáp quang

6.2.1 Yêu cầu chung về mạng cáp quang

Mạng cáp quang là mạng cáp được tính từ giá. phối dây ODF đến ODF giữa hai thiết bị đầu cuối quang.

Các thành phần trong mạng cáp quang bao gồm: giá phối đây, măng sông, hệ thống cống bể, cột treo cáp;

Hệ thống cống bể cáp phải được nghiệm thu (có biên bản kèm theo) trước khi triển khai mạng cáp quang, trong báo cáo đo kiểm hoà mạng phải có đủ các biên bản nghiệm thu công trình cống bể cáp đã thực hiện trước đó.

Tất cả các giá phối dây, tủ đấu cáp, hộp cáp đến nhà thuê bao, măng sông cáp, ống nhựa luồn cáp và các loại cáp truyền đẫn sử dụng cho mạng ngoai vi phải là các chủng loại đã được cấp chứng nhận hợp chuẩn hoặc được phê duyệt cho phép sử dụng.

6.2.2 Mục đích đo kiểm

Thực hiện đo, kiểm tra nhằm đảm bảo rằng hệ thống được thi công theo đúng thiết kế và các đặc tính truyền dẫn của các loại cáp sử dụng, trong mạng đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật yều cầu.

Việc đo kiểm hoà mạng các công trình mạng cáp sợi quang được thực hiện khi hệ thống cáp đã lắp đặt xong, nhưng chưa kết nối. với các thiết bị đầu cuối quang.

Trong quá trình đo kiểm tra định kỳ hoặc khắc phục sự cố cần tách các đôi cáp phải đo ra khỏi gíá ODF ở cả hai đầu.

126

6.2.3. Chỉ tiêu kỹ thuật của các phép đo

6.2.3.1. Tốc độ truyền dẫn

Các hệ thống thông tin quang phải có khả năng truyền các tín hiệu với tốc độ danh định và mức sai số theo tiêu chuẩn quy định trong bảng 6.1

Bảng 6.1. Sai số cho phép của các tốc độ truyền dẫn

6.2.3.2. Các tiêu chuẩn của phần giao diện điện

a. Tiêu chuẩn cho tốc độ 2048 Kb/s

* Đối với đầu ra luồng 2048 Kb/s

Bảng 6.2. Đặc tính của tín hiệu điện luồng 2048 Kb/s

127

Các tín hiệu đầu ra luồng 2048 Kb/s phải thoả mãn các điều kiện ghi trong bảng 6.2.

* Đối với đầu vào luồng 2048 Kb/s

Suy hao phản xạ tại đầu vào 2048 Kb/s của các đầu cuối trong hệ thống thông tin quang phải lớn hơn các giá trị trong bảng 6.3

Bảng 6.3. Suy hao phản xạ nhỏ nhất tại đầu vào 2048 kb/s

b. Tiêu chuẩn cho tốc độ 34369Kb/s

* Đối với đầu ra luồng 34 Mb/s

128

Bảng 6.4. Đặc tính của tín hiệu điện luồng 34Mb/s

Đối với đầu vào luồng 34Mb/s

Suy hao phản xạ tại đầu vào 34Mb/s của các đầu cuối trong hệ thống thông tin quang phải lớn hơn các giá trị trong bảng 6.5

Bảng 6.5. Suy hao phản xạ nhỏ nhất tại đầu vào 34Mb/s

c. Tiêu chuẩn cho tốc độ 140Mb/s


129

d. Chỉ tiêu giao diện đầu ra của tín hiệu điện SDH

Chỉ tiêu giao diện đầu ra của tín hiệu điện SDH 155 Mbit/s: các tín hiệu đầu ra điện của thiết bị đầu cuối quang có giao diện 155 Mbit/s phải thoả mãn các điều kiện trong bảng 6.7


130

6.2.3.3. Tiêu chuẩn về xác định và báo sự cố

6.2.3.4. Tiêu chuẩn về lỗi bit

Bảng6.8. Giới hạn của các tham số lỗi bit

Bảng 6.9 Chỉ tiêu suy hao và băng tần đối với khoảng lặp dùng sợi quang đa mode

131

Bảng 6.10 Đặc tính truyền dẫn đối với sợi quang đơn mode

132

Bảng 6.11 Hệ số tán sắc đối với sợi quang đơn mode

6.3. Các phép đo

6.3.1. Các phép đo dùng máy đo công suất quang

6.3.1.1. Giới thiêu chung về máy đo công suất quang

Máy đo công suất quang series 1930/2930 sản phẩm được thiết kế để đo sóng liên tục (CW) hỗ trợ nhu cầu sản xuất thử nghiệm và sản xuất sợi quang và các ngành công nghiệp khác. Những máy đo công suất này có thể phản ứng để kích hoạt hoặc lưu trữ lên đến 1.000 phép đo riêng biệt cho mỗi kênh. Cấu hình thiết bị một kênh có một phần số bắt đầu là 1930, trong khi cấu hình hai kênh có một phần số bắt đầu bằng 2930.

Máy đo này sử dụng một hình cầu tích hợp InGaAs và Si có khả năng đo dải sóng trong khoảng từ 400 đến 1650nm. Máy đo được cấu hình cho một kênh hỗ trợ và kết hợp giao diện đa cổng

Mỗi dòng sản phẩm của series 1930/2930 khác nhau theo nhiều cách. Bảng 34 là các loại mô hình khác nhau và phần cứng các tính năng liên quan của thiết bị này.

Model Single

Dual

Si

InGaAs

Integrating

FC/PC & APC

SC/PC

Newport’s Universal

1930-C X2930-C X1930F- X X X2930F- X X X1930F- X X X2930F- X X X1930F- X X X2930F- X X X

133

1930F- X X X2930F- X X X1930IS X X X X X

Màn hình dữ liệu được hiển thị khi khởi động. Phần trên của màn hình dữ liệu là một màn hình hiển thị thời gian thực của công suất đo được, và nửa dưới của màn hình dữ liệu là một dãy chín các tính năng khác nhau phản ánh cài đặt máy đo hiện tại . Bảng 35 là các thông số hiển thị

Nhãn thông báo Ý nghĩaZero Chế độ Zero

Dig Kích hoạt chức năng lọc sốAlg Kích hoạt chức năng lọc tương tựAuto Kích hoạt đo tự động

Store Kích hoạt tính năng lưu dữ liệuExtTrg Kích hoạt tính năng bên ngoàiUcal Kích hoạt tính năng hiệu chuẩn người dùng

Attn Bật tính năng suy hao

Ví dụ một màn hình hiển thị như sau:

134

Hình 6.1. Cấu hình mặt trước của thiết bị

Hình 6.2. Cấu hình mặt sau của thiết bị

OPM (Opticall Power Metter) là một dụng cụ đo cầm tay được dùng để đo công suất phát quang rất thông dụng trong kỹ thuật viễn thông. Nó có thể được sử dụng trong khi đo thiết lập tuyến, sửa chữa các thiết bị hay tuyến truyền dẫn quang.

OPM cho phép kết nối dễ dàng với một số loại Connector tiêu chuẩn khác nhau và có giao diện với người sử dụng rất đơn giản, dễ sử dụng, bao gồm :

- Chuyển mạch nguồn (Power switching)

- Núm điều chỉnh bước sóng hoạt động () : Cho phép lựa chọn bước sóng cần đo : 780, 850, 1300 hoặc 1550nm.

135

- Màn hiển thị LCD : Để hiển thị bước sóng và công suất quang đo được .

Các yêu cầu đối với OPM rất khác nhau tuỳ thuộc vào từng ứng dụng đo OPM phải đủ công suất để đo tín hiệu đầu ra của thiết bị truyền dẫn quang đang sử dụng, đồng thời phải đủ độ nhậy, độ chính xác để có thể đo công suất quang tại cuối sợi quang ở khoảng cách rất xa.

Tín hiệu điện được tạo bởi Photo Diode có cường độ rất yếu, do vậy nó được đưa tới bộ khuếch đại tới một mức công suất đủ lớn rồi được đưa ra hiển thị dưới dạng số.

6.3.1.2 Cấu trúc và hoạt động của máy đo

Tín hiệu được phản ánh qua một chuyển đổi tương tự/số được tiếp tục xử lý như minh họa trong sơ đồ khối Hình 6.3: Tín hiệu được số hoá bởi bộ chuyển đổi tương tự/số và di chuyển thông qua một số các bước quá trình mà có thể hoặc không thể thay đổi giá trị số hóa tùy thuộc vào tình trạng hoạt động của máy đo. Mỗi khối trong các bước sau có thể được thảo luận theo thứ tự xảy ra của nó.

Hình 6.3. Sơ đồ luồng tín hiệu tương tự

Hình 6.4. Sơ đồ khối luồng tín hiệu đã được số hoá qua thiết bị đo công suất quang

136

Figure 6.3

* Chức năng lọc số (DIG filter)

Nếu chức năng bộ lọc số được kích hoạt, thì đầu ra của bộ lọc là mức trung bình của gần 16 giá trị đây được số hóa. Khi ít hơn 16 giá trị thì được thông báo lấy từ giá trị thiết lập cuối cùng của bộ lọc số, đầu ra là mức trung bình của tất cả các giá trị nhận được. Các bộ lọc kỹ thuật số được thiết lập lại khi Model 1930/2930 được bật và bất cứ khi nào các đơn vị hoặc thay đổi phạm vi hoặc khi phím MODE nhấn.

* Chức năng Zero Offset

Bấm phím ZERO để chuyển đổi giữa việc kích hoạt hay không kích hoạt chức năng Zero offset. Với Zero hiển thị, Zero offset được kích hoạt. Không có gì hiển thị,Zero offset không được kích hoạt và giá trị công suất giữ nguyên, không tính ảnh hưởng môi trường.

Chức năng offset cho phép loại trừ các ảnh hưởng của thành phần một chiều DC môi trường xung quanh bằng cách bù không màn hình hiển thị trước khi đo.

* Khối Units

Khối này cho phép lựa chọn đơn vị đo là dB, dBm, W, amps… bằng cách hiệu chỉnh chính xác các giá trị đo để tính toán và lựa chọn khối hiển thị

* Khối Sto Ref

Bấm STO REF để lưu trữ một điểm tham chiếu đã chọn điện tử. cácgiá trị tham khảo được lưu trữ trong trường user ref của menu Channel.

* Khối Responsivity Map(s)

Quá trình này làm phù hợp giá trị đầu vào với chuẩn bước sóng hiện tại và ghép tín hiệu từ modun tách sóng chuẩn . Đầu ra của quá trình này, tức là giá trị đo được,giá trị đầu vào đã được số hóa được phân chia nhờ sự kết hợp giữa tín hiệu về độ nhạy đầu ra của khối tách sóng với bước sóng chuẩn hiện tại hoặc hiệu chuẩn giá trị người dùng xác định.

* Analog Output

Tín hiệu đầu ra tương tự (Khối figure 5.1) là tín hiệu tách sóng đã được khuếch đại và chưa được hiệu chỉnh cho phù hợp với tín hiệu về độ nhạy của khối tách sóng.

* Cân nhắc khi đo

137

Đặc điểm của bộ tách sóng, cần cân nhắc giữa quang học và điện tử, và ảnh hưởng môi trường trên các phép đo quang học. Nhìn chung, độ chính xác đo được giới hạn bởi độ chính xác của khối hiệu chuẩn sau tách sóng.Tuy nhiên, phép đo chính xác cũng phụ thuộc vào việc thiết lập tham số đo thích hợp, kiểm soát nhiệt độ và các điều kiện chiếu sáng và sự hiểu biết các yếu tố ảnh hưởng đến các phép đo quang học.

- Hiệu chuẩn sau tách sóng và độ chính xác: Nhìn chung, độ chính xác hiệu chuẩn sau tách sóng thay đổi từ 2% đến 5% về giá trị tuyệt đối và thay đổi theo bước sóng.Mỗi bộ tách sóng cũng sẽ có một số sự thay đổi trong phản ứng trên bề mặt của nó.Vì vậy, đối với hầu hết các phép đo tái sản xuất, ánh sáng phải chiếu sáng vào bộ tách một cách đồng nhất. và sau một khoảng thời gian xác định phải được hiệu chuẩn lại vì phản ứng của tách sóng thay đổi theo thời gian

- Ảnh hưởng của tách sóng lượng tử khi nhiệt độ thay đổi: Khi nhiệt độ thay đổi làm cho hoạt động của bộ tách sóng bị ảnh hưởng. Tại các bước sóng dài, bộ tách sóng lượng tử mất nhạy cảm khi tăng nhiệt độ. Ngoài ra, dòng tối trong bộ tách sóng tăng theo quy luật cấp số nhân khi nhiệt độ tăng. Dòng tối thường bị chi phối bời sự tương tác giữa bộ tách sóng với bộ đo khuếch đại và thường là lớn hơn so với lý thuyết giới hạn dòng tối. do vậy thường có cơ chế làm mát bộ tách sóng để giảm đáng kể ảnh hưởng của dòng tối và nhiễu dòng tối.

* Khối giao tiếp

Máy đo công suất cho phép giao tiếp với máy tính qua cổng RS232 hoặc USB

6.3.1.3 Một số phép đo dùng máy đo công suất quang

a. Đo suy hao tuyến quang bằng máy đo công suất quang

Hình 6.5: Sơ đồ đo suy hao tuyến quang bằng máy đo công suất

Các bước thực hiện:

138

Lau sạch các bộ nối.

Bật nguồn bộ đo cồng suất và nguồn quang cho ổn định. Nếu sử dụng nguồn quang

Laser phải đọc an toàn trước khi đo.

Nhận dạng từng sợi quang để đo, nếu sợi đã lắp vào hệ thống thì cần tắt nguồn thiết

bị quang khi tháo sợi ra.

Hiệu chuẩn để 2 dây nhảy quang A và B có suy hao là 0 dB.

Suy hao tuyến quang: L(dB) = PTx(dBm) - PRx(dBm).

b. Đo suy hao tuyến quang WDM

Trường hợp tuyến sợi là WDM thì nguồn quang phải có khả năng thay đổi bước

sóng. Suy hao gồm suy hao sợi quang và suy hao ghép

Hình 6.6: Sơ đồ đo suy hao tuyến quang WDM

6.3.2. Các phép đo quang sử dụng máy đo phản xạ quang OTDR

6.3.2.1. Giới thiệu chung về máy đo OTDR

Để phân tích đánh giá các đặc tính truyền dẫn của sợi quang, cần phải phát các xung ánh sáng vào sợi quang rồi thu nhận và phân tích các xung quang phản xạ. Nguyên lý này được áp dụng trong thiết bị đo OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) do Banosky và Jénen đưa ra lần đầu tiên vào năm 1976.

Hiện nay, OTDR trở thành một thiết bị đo được ứng dụng rộng rãi trong việc đo thử, đo kiểm các tuyến truyền dẫn quang. Ngoài việc đo suy hao của tuyến, thiết bị đo OTDR còn cho biết sự phân bố suy hao, chiều dài thực của tuyến, vị trí mối hàn, vị trí đứt

139

x

oPxP 1010)(

sợi, connector... Ưu điểm nổi bật của OTDR là có thể đo tất cả các thông số của sợi quang chỉ cần tiến hành đo ở một đầu sợi mà không cần phải cắt sợi.

Xét một số hiện tượng được dùng làm cơ sở cho máy đo OTDR khi truyền ánh sáng trong lõi sợi quang:

(1) Suy hao

Công suất quang truyền trên sợi giảm dần theo khoảng cách với quy luật hàm số mũ:

P(x) = Po exp (-2x) (W)

Trong đó:

P(x) là công suất quang ở cự ly x(m)

Po là công suất quang ở đầu sợi

là độ suy hao trung bình trên mỗi mét sợi quang, có đơn vị là Neper/m

Nếu được tính với đơn vị dB/km thì biểu thức của hàm công suất sợi quang có dạng:

Trong đó: kmxkmdB ;/ ; 1dB/km 115.10-6 Np/m

(2) Sự phản xạ (Reflection)

Khi ánh sáng truyền đến cuối sợi gặp không khí (cuối sợi để hở), ánh sáng sẽ phản xạ ngược trở lại (phản xạ Fresnel) với hệ số phản xạ được tính như sau:

2

01

201

)(

)(

nn

nnR

Trong đó:

n1 1,5 : Chiết suất của sợi thuỷ tinh.

n0 1 : Chiết suất của không khí.

Do vậy, R 0,04 = 4% (hay 14dB)

Điều đó có nghĩa ở đầu cuối của sợi (hoặc ở chỗ sợi bị đứt) có khoảng 4% công suất quang phản xạ trở lại.

140

Nếu mặt cắt đầu cuối sợi quang nghiêng hoặc không nhẵn thì hệ số phản xạ thấp hơn. (R<4%)

Tổng quát, công suất ánh sáng phản xạ được tính bởi công thức:

vt

R eRPtP 20)(

khi đơn vị tính của là Np/m, hoặc:

vt

R eRPtP 100)(

khi đơn vị tính của là dB/km

Trong đó:

R là hệ số phản xạ

P0 là công suất ở đầu sợi

là hệ số suy hao trung bình

v là vận tốc ánh sáng trong sợi (m/s hoặc km/s)

t là thời gian (s)

(3) Sự tán xạ ngược (Back Scattering)

Tán xạ Rayleigh là một trong những nguyên nhân gây ra suy hao trên sợi quang.

Các tia tán xạ toả ra mọi hướng, những tia nào quay ngược về phía nguồn quang có phương hợp với trục sợi một góc nhỏ hơn góc mở của sợi có thể truyền về đầu sợi.

Những tia tán xạ theo các hướng khác thì hoặc tiếp tục truyền về phía cuối sợi hoặc bị khúc xạ ra khỏi lõi sợi tuỳ theo phương của chúng.

Công suất tán xạ có dạng tổng quát:

PS(t) = SSvP0exp(-2vt)

Trong đó:

S: Hệ số tán xạ ngược

S: Hệ số tán xạ Rayleigh

v: Vận tốc ánh sáng trong sợi

: Độ rộng xung ánh sáng

P0: Công suất của xung ánh sáng tới

: Độ suy hao trung bình của sợi quang

141

A

B

A

D

XỬ LÍ TÍN HIỆU

LASER DIODE

CONNECTOR

DIODETÁCH QUANG

BỘ KĐ

BỘ

TẠ

O X

UN

G

MÀN HÌNH

Sợi cần đo

Hình 6.7. Sơ đồ khối OTDR

t: Thời gian

Hệ số tán xạ ngược S phụ thuộc vào từng loại sợi quang :

- Sợi đa mode chiết suất phân bậc (SI):

21

22

21

4.

2

3

n

nnS

trong đó: n1 là chiết suất lõi,

n2 là chiết suất lớp bọc.

- Sợi đa mode chiết suất giảm dần (GI):

21

22

21

4.

n

nnS

- Sợi đơn mode (SM):

2

1 2.038,0

pnS

Trong đó: là bước sóng, 2p là đường kính trường mode

6.3.2.2. Cấu trúc và hoạt động của máy đo

a. Sơ đồ khối

Nguyên lý hoạt động của thiết bị đo OTDR dựa trên việc phát vào sợi quang các xung quang rồi thu nhận các xung phản xạ để phân tích và đánh giá các đặc tính truyền dẫn của sợi quang.

142

Để thực hiện được các chức năng này thì một thiết bị đo OTDR thường có các thành phần cơ bản như : Một nguồn sáng Laer Diode, một bộ tạo xung phát, một Coupler quang, một bộ tách sóng Photo Diode, một bộ biến đổi tương tự/số, một màn hiển thị và một bộ vi xử lý. Các thành phần cơ bản này được chỉ ra trong sơ đồ khối thiết bị đo OTDR tại hình 6.7:

- Laser Diode : Là nguồn phát ra các xung ánh sáng ổn định để phát vào sợi quang. Các xung ánh sáng được tạo ra dưới sự điều khiển của bộ tạo xung phát. Có thể thay đổi độ rộng xung theo yêu cầu của phép đo. Độ rộng xung ánh sáng được lựa chọn theo bước sóng. Các bước sóng được sử dụng trong các phép đo OTDR thường là 850, 1300 nm cho sợi đa mode và 1310, 1550nm cho sợi đơn mode.

- Bộ tạo xung phát: Có nhiệm vụ tạo ra các xung điện để điều khiển Laser diode phát ra một xung hay một chuỗi xung rời rạc.

- Coupler quang: Có nhiệm vụ truyền đưa ra ánh sáng từ Laser Diode vào sợi quang và truyền đưa ánh sáng phản xạ từ sợi quang vào Photodiode. Để thực hiện nhiệm vụ này, trong OTDR thường dùng bộ lái tia để tách sóng định hướng.

- Photo Diode (APD): Là bộ biển đổi quang/điện, có nhiệm vụ biến đổi ánh sáng phản xạ đến Photo Diode thành tín hiệu điện.

- Bộ khuếch đại (KĐ): Tín hiệu điện được tạo ra bởi Photodiode có cường độ rất yếu, vì vậy để có tín hiệu công suất đủ mạnh đưa sang bộ vi sử lý, tín hiệu này được khuếch đại nhờ bộ khuếch đại.

- A/D: Là bộ biến đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số.

- Vi xử lý và màn hiển thị: Tín hiệu phản xạ, sau khi được biến đổi A/D được đưa đến bộ vi sử lý để phân tích dưới sự hỗ trợ của phần mềm chuyên dùng. Kết quả sau sử lý sẽ được đưa ra màn hiển thị dưới dạng đồ hoạ và các thông số.

Phần hiển thị là một màn hình CRT hoặc màn hình LCD cho thấy các điểm dữ liệu tạo nên các dấu vết trên sợ quang, và hiển thị các điều kiện thiết lập trên máy đo OTDR cho các phép đo. Hầu hết các màn hình OTDR kết nối các điểm dữ liệu với một dòng để cung cấp một cái nhìn rõ ràng hơn ở các dấu vết tổng thể. Bạn có thể điều khiển con trỏ trên màn hình để chọn điểm bất kỳ trên các dấu vết trên sợ quang. Khoảng cách đến con trỏ sẽ được hiển thị trên màn hình. Mỗi máy đo OTDR có hai con trỏ để hiển thị khoảng cách mỗi con trỏ và sự khác biệt trong mức độ tán xạ giữa chúng. Kết quả đo được hiển thị trên màn hình.

143

Hình 6.2. Màn hình hiển thị kết quả của phép đo thực hiện trên máy đo OTDR

b. Nguyên lý hoạt động của OTDR

Bộ vi xử lý điều khiển bộ tạo xung phát để phát ra các xung điện. Các xung điện này điều khiển Laser Diode phát ra các xung ánh sáng. Các xung ánh sáng này được đưa vào Coupler quang, đến connector quang rồi phát vào sợi quang. Các xung ánh sáng phản hồi từ sợi quang được đưa về Coupler quang để tách công suất, sau đó được đưa sang Photo Diode để biến đổi quang/điện. Tín hiệu điện Analog tạo thành sau Photo Diode được khuếch đại, biến đổi thành tín hiệu Digital rồi được đưa đến bộ vi sử lý để phân tích, sử lý kết quả và hiện thị ra ngoài dưới dạng đồ hoạ.

- Sự biến thiên công suất tán xạ ngược và phản xạ thể hiện sự phân bố suy hao sợi quang. Thời gian trễ từ dấu hiệu phản xạ ở đầu sợi đến dấu hiệu phản xạ ở cuối sợi thể hiện thời gian truyền của ánh sáng từ đầu sợi đến cuối sợi theo 2 chiều. Từ đó có thể suy ra chiều dài của sợi. Tương tự như vậy có thể tính được cự ly từ đầu sợi đến điểm có suy hao bất thường.

- Nếu tín hiệu tán xạ ngược được khuếch đại tuyến tính thì đường biểu diễn trên màn hình là đường cong giảm dần theo quy luật hàm số mũ. Nếu dùng bộ khuếch đại logarit thì đường biểu diễn trên màn hình là đường thẳng có hệ số góc âm.

c) Các ứng dụng cơ bản của OTDR144

* Đo suy hao toàn tuyến, suy hao mối hàn, khớp nối và chiều dài sợi quang

- Dựa vào độ chênh lệch của công suất tán xạ ngược ở đầu và cuối sợi, tính suy hao toàn tuyến theo công thức sau:

+ Nếu trục tung chia theo đơn vị mW

+ Nếu trục tung chia theo đơn vị dBm và hệ số 1/2 đã được tính sẵn thì suy hao được tính như sau:

A(dB) = P1(dBm) - P2(dBm)

- Chiều dài sợi quang: L = L2 - L1(km) .

- Suy hao trung bình :

- Đo suy hao mối hàn và khớp nối:

+ Suy hao mối hàn và khớp nối được xác định bởi độ chênh lệch công suất tán xạ ngược ở trước và sau điểm nối.

+ Khi truyền qua mối hàn nóng chảy, ánh sáng hầu như không có phản xạ nên đường biểu diễn trên máy đo chỉ thay đổi độ dốc còn khi truyền qua khớp nối, ánh sáng thường bị phản xạ cho nên trên màn hình sẽ quan sát thấy xung phản xạ.

* Đo xác định vị trí đứt sợi

- Dựa trên nguyên tắc đo chiều dài sợi có thể xác định được cự ly từ đầu sợi đến vị trí đứt sợi (điểm có dấu hiệu phản xạ).

- Để phép đo đạt độ chính xác cao, dùng phương pháp đo từ 2 đầu sợi sau đó tính toán và tìm ra vị trí đứt sợi.

- Chú ý: Để các phép đo được cính xác cần tính đến cáp dự phòng, sợi quang dự phòng khi hàn nối và độ xoắn của sợi quang trong ruột cáp.

* Đo hàn nhầm sợi quang

- Khi hàn nối cáp nhiều sợi có thể xảy ra trường hợp hàn nhầm thứ tự sợi quang trong cáp.

145

- Dùng máy đo OTDR đấu vào một đầu sợi, đầu còn lại được ngâm vào chất lỏng có chiết suất tương đương với chiết suất lõi sợi sau đó quan sát màn hình hiển thị, nếu cuối sợi không có phản xạ thì sợi đã hàn đúng, nếu có phản xạ thì sợi hàn nhầm.

- Có thể dùng nguồn quang và máy đo công suất quang để xác định sợi quang bị hàn nhầm.

- Chú ý: Không thể xác định được vị trí hàn nhầm khi trên tuyến có nhiều mối hàn.

d.Các thông số kỹ thuật

(1) Tần số phát xung

- Để có đường biểu diễn chính xác , người ta cho phóng nhiều xung rồi lấy giá trị trung bình của các xung phản xạ. Tần số phát xung có liên quan đến tốc độ truyền của ánh sáng trong sợi và chiều dài sợi.

- Thời gian để 1 xung ánh sáng truyền từ đầu sợi đến cuối sợi rồi phản xạ về đầu sợi là:

C

nL

v

Lt 122

Trong đó: L là chiều dài sợi

1n

Cv

là vận tốc ánh sáng truyền trong sợi

- Thời gian trên chính là chu kỳ tối thiểu của chuỗi xung nên tần số tối đa của chuỗi xung là:

1max 2

1

Ln

C

tf

Muốn đo sợi càng dài thì tần số phát xung càng thấp, thông thường tần số xung trong khoảng từ 1 2KHz.

(2) Độ phân giải (Resolution)

Khoảng cách tối thiểu giữa 2 chướng ngại gần nhau mà máy đo còn phân biệt được cho biết khả năng phân giải của máy. Độ phân giải phụ thuộc bề rộng của xung ánh sáng.

Thời gian để truyền hết một xung ánh sáng qua một điểm trên sợi cũng chính là bề rộng của xung.

146

Cự ly truyền tương ứng bề rộng của một xung ánh sáng là: vTl

2

1

Trong đó: 1n

Cv

là vận tốc truyền của ánh sáng trong lõi sợi

T là độ rộng xung.

Với n1=1,5 (chiết suất lõi sợi) thì: )(.10)(.

5,1

/10.3.

2

1 88

mTsTsm

l

Điều đó có nghĩa nếu xung có độ rộng T=1s thì khoảng cách của 2 chướng ngại gần nhất mà máy đo còn phân biệt được là 100m.

Nói chung ,độ rộng xung T càng nhỏ thì độ phân giải càng cao và ngược lại.

Độ rộng xung của các máy trên thực tế có thể điều chỉnh được từ vài ns đến vài s. Khi đo cự ly gần thì dùng T nhỏ để tăng độ phân giải, còn khi đo cự ly xa thì dùng T lớn để tăng dải động.

(3) Dải động (Dynamic Range)

Cự ly tối đa mà máy đo OTDR có thể đo được phụ thuộc vào dải động của máy và độ suy hao trung bình của sợi quang. Để xác định dải động của máy, cần xem xét sự phân bố công suất quang do máy phát ra

Dải động đơn hướng SWDR (Single Way Dinamic Range) của một máy OTDR là mức suy hao lớn nhất của sợi quang mà khi đo có thể quan sát được từ đầu đến cuối sợi

Dải động đơn hướng (gọi tắt là dải động) được tính bởi công thức:

SNIRLPPSWDR DP

2

1

Trong đó:

PP: Công suất phát của LASER (công suất đỉnh)

PD: Mức nhiễu của linh kiện tách sóng quang.

L = L1+L2 : Tổng suy hao ghép cả 2 hướng đi và về.

R : Suy hao tán xạ ngược .

SNI: Độ cải thiện nhiễu (Signal to Noise Improvement)

Dải động của các máy đo OTDR hiện nay vào khoảng 20 35dB

147

Chiều dài sợi tối đa có thể đo được là: SWWDR

L max

Trong đó:

SWDR : Dải động đơn hướng (dB)

: Độ suy hao trung bình (kể cả suy hao hàn nối) (dB/km)

Dải động và độ phân giải của một máy đo OTDR có liên quan với nhau thông qua độ rộng xung T. Xung càng rộng thì công suất quang phóng vào sợi càng lớn nên dải động càng cao nhưng độ phân giải càng kém và ngược lại.

Hình 6.3. Mô tả giải động của máy đo OTDR

(4). Vùng chết (Dead Zone)

Vùng chết đề cập đến khoảng cách trên một dấu vết sợi quang sau phản xạ Fresnel trong đó mức phản xạ lại cao hơn mức tán xạ.

148

Hình 6.4. Mô tả vùng chết của máy đo

Một bộ cảm biến của OTDR được thiết kế để đo mức độ tán xạ thấp từ một sợi quang, và trở nên ‘ mù’ khi một phản xạ Fresnel lớn hơn đập vào nó. Ở mức tối thiểu, thời gian này bị che khuất ít nhất là bằng thời gian của xung. Khi bộ cảm biến nhận được ở mức cao từ sự phản xạ nó trở nên bão hòa và không thể để đo mức độ thấp của tán xạ có thể xảy ra ngay sau khi một sự kiện phản xạ. Vùng chết bao gồm thời gian phản xạ để phục hồi cho các bộ cảm biến để điều chỉnh độ nhạy tối đa của nó. Bộ cảm biến chất lượng cao phục hồi nhanh hơn so với những bộ cảm biến rẻ tiền và do đó nó đạt được khoảng cách vùng chết ngắn hơn.

Ảnh hưởng của vùng chết có thể được minh họa bằng cách xem xét những gì sẽ xảy ra trong khi bạn đang tìm kiếm một bầu trời đầy sao: không có đèn khác xung quanh, đôi mắt của bạn trở nên nhạy cảm và bạn có thể nhìn thấy ánh sáng rất mờ từ các ngôi sao (như tán xạ). Nếu một người nào đó sau đó tỏa sáng một đèn pin vào mắt của bạn, ánh sáng quá mạnh (như một sự phản ánh Fresnel) làm che khuất mắt bạn và bạn không còn có thể thấy những ngôi sao. Bạn sẽ không thể nhìn thấy bất cứ điều gì, nhưng ánh sáng tươi sáng tồn tại khi nó đang ở trong đôi mắt của bạn (xung thời gian). Sau khi ánh sáng được lấy ra, đôi mắt của bạn từ từ điều chỉnh với bóng tối, trở nên nhạy cảm hơn, và bạn có thể để xem mức độ ánh sáng thấp của các ngôi sao một lần nữa. Các cảm biến OTDR hành vi rất giống đôi mắt của chúng ta trong ví dụ này. Thời gian mù lòa và phục hồi độ nhạy tán xạ gọi là vùng chết.

Tầm quan trọng của các vùng chết. Vùng chết xảy ra trong một dấu vết sợi quang bất cứ nơi nào có một kết nối cáp quang, và tại một số khiếm khuyết (như các vết nứt) trong sợi. Luôn luôn có ít nhất một vùng chết trong mỗi sợi quang, nơi mà nó được kết nối với máy OTDR. Điều này có nghĩa rằng có một không gian bắt đầu từ đầu của sợi

149

theo thử nghiệm trong đó ĐO KHÔNG THỂ ĐƯỢC. Không gian này là trực tiếp liên quan đến độ rộng xung của nguồn laser. Độ rộng xung điển hình trong OTDRs phạm vi từ 3 ns (nano giây - phần tỷ của một giây) đến 20.000 ns. Tương ứng với khoảng cách 2 feet (0,6 mét). Nếu bạn cần để mô tả một phần của sợi đó là gần cuối, hoặc nếu bạn cần để đo hai chỗ nối được gần nhau, bạn sẽ cần phải chọn độ rộng xung ngắn nhất có thể tiếp cận với những điểm bạn muốn đo.

Hình 6.5. Suy hao tại vùng chết

Suy hao tại vùng chết là khoảng cách sau khi có một sự phản xạ Fresnel cho đến khi mức độ tán xạ có thể được phát hiện. Đặc điểm kỹ thuật này sẽ cho bạn làm thế nào ngay sau một phản xạ, bạn có thể đo một sự kiện thứ hai, chẳng hạn như mối nối cầu chì hoặc một khiếm khuyết trong sợi. Để thực hiện bất kỳ phép đo suy hao trong sợi quang, bạn phải có khả năng để xem xét tán xạ trên cả hai mặt của mối nối. Điều này có nghĩa là các dấu vết đã đến tất cả các con đường xuống từ đỉnh cao phản xạ xuống mức độ tán xạ. Khu Sự suy giảm chết luôn luôn dài hơn sự kiện vùng chết, vì vậy các máy tách sóng phải thực hiện một hồi phục hoàn toàn xuống đến cấp độ tán xạ.

6.3.2.3 Các phép đo

Phép đo quan trọng nhất của máy đo OTDR là phát hiện ra vị trí bị khiếm khuyết hoặc bị gãy trong sợi quang. Để sửa chữa một lỗi phải xác định chính xác vị trí lỗi.

Một phản xạ Fresnel xảy ra ở hầu hết các lỗi sợi quang. Điều này xuất hiện như một sự tăng đột ngột lên trên các dấu vết sợi quang, nó chỉ ra rằng xung OTDR đã gặp phải

150

một sự thay đổi đột ngột trong mật độ của lõi sợi - nghĩa là, nó gặp phải không khí ở cuối của sợi. Khoảng cách này phản xạ trên một dấu vết OTDR là điểm mà tại đó xung phản xạ tăng đột ngột. Nếu các dấu vết trở lại mức độ tán xạ sau khi phản xạ, thì sợi quang không phải là hoàn toàn bị đứt Sự thay đổi mức độ tán xạ từ phản xạ trước tới phản xạ sau cho biết bao nhiêu ánh sáng bị mất tại vị trí lỗi hay khiếm khuyết.

Các dấu hiệu hiển thị trên màn hình như hình 6.8

Hình 6.8 Các dấu hiệu hiển thị trên màn hình OTDR khi đo sợi quang

Hình 6.9. Vị trí cuối sợi quang

a) Đo suy hao và chiều dài sợi quang.

* Thiết bị:

151

Máy đo OTDR (OTDR: Optical Time Domain Reflectometer)

* Dụng cụ :

- Dụng cụ cắt cáp quang

- Dụng cụ tuốt vỏ sợi quang

- Dụng cụ cắt ống đệm.

- Dụng cụ cắt sợi quang

- Dao, kéo, nhíp, thước, bao tay, ...

* Vật liệu

- Khớp nối tháo lắp được.

- Cồn , giấy lau (giấy xốp), giẻ lau (vải bông) ...

- Dung dịch rửa chất dầu mỡ trong cáp.

* Quy trình đo

Bước 1:

Chuẩn bị các đầu sợi quang gồm các việc: Bóc vỏ cáp, làm sạch lõi cáp, cắt phần phụ, cắt gia cường, cắt ống đệm, làm sạch sợi quang, xác định thứ tự sợi, cắt sợi giống như bước chuẩn bị lắp đặt măng sông cáp.

Bước 2:

Dùng khớp nối lắp 1 đầu sợi quang cần đo vào máy đo OTDR.

Đầu kia của sợi quang thường để hở.

Bước 3.

Bật công tắc nguồn của máy đo. Phản xạ đầu sợi

Quan sát màn hình hiển thị:

152

Hình 6.10. Đo chiều dài tuyến cáp

Khoảng cách đến một con trỏ sẽ được hiển thị trên màn hình. Bằng việc di chuyển con trỏ đến bất kỳ điểm nào trên các dấu vết, bạn có thể đọc khoảng cách đến điểm đó từ OTDR. Đơn vị đo thường có thể được lựa chọn để hiển thị khoảng cách theo mét, feet, hoặc dặm. Hãy nhớ rằng bạn đang đo chiều dài của sợi (được gọi là khoảng cách quang học), không phải là chiều dài vỏ cũng không phải khoảng cách mặt đất dọc theo chạy cáp. Có thể có 2% đến 6% độ dài sợi quang dài hơn chiều dài vỏ từ sợi được chùng trong cáp để cho phép uốn cong của cáp. Cũng nên nhớ rằng thường cuộn dây cáp ở chỗ nối và đôi khi ở các điểm khác dọc theo tuyến đường cáp. Hình 6.11 minh họa làm thế nào chiều dài sợi, mà là những gì các biện pháp OTDR, dài hơn khoảng cách mặt đất hoặc khoảng cách vỏ.

153

Khoảng cách đo đối với một sự kiện trong sợi quang, chẳng hạn như mối hàn cơ khí, mối nối hợp nhất, hoặc cuối sợi, phụ thuộc vào nơi con trỏ được đặt. Để có được các phép đo khoảng cách chính xác nhất, bạn phải luôn luôn đặt con trỏ về điểm cuối cùng của tán xạ ngay trước khi một sự kiện.

Các biểu đồ sau đây chỉ ra nơi bạn đặt một con trỏ để đo chính xác khoảng cách đến một sự kiện trong sợi. Cho một sự kiện phản xạ (như mối nối cơ khí), đặt con trỏ trước một phản xạ để con trỏ không xếp chồng lên trên các điểm tăng đột ngột.

Hình 6.12. Vị trí xảy ra sự kiện phản xạ

Hình 6.13. Vị trí xảy ra sự kiện không phản xạ

154

Hình 6.11 – Đo khoảng cách sợi quang

Khi hai con trỏ được sử dụng, OTDR sẽ hiển thị khoảng cách mỗi con trỏ từ OTDR cũng như khoảng cách giữa hai con trỏ. Tính năng này được sử dụng để cô lập các phần của một sợi.

Hình 6.14. Màn hình hiển thị khi đo suy hao trên một khoảng cách

Bước 4:

Dựa vào độ chênh lệch của công suất tán xạ ngược ở đầu và cuối sợi để tính suy hao toàn bộ sợi quang theo công thức:

+ Nếu trục tung chia theo mW thì :

)(

)(lg5

)(

)(lg10.

2

1)(

2

1

2

1

mWP

mWP

mWP

mWPdBA

+ Các máy đo hiện nay thường chia trục tung theo dBm và đã tính sẵn hệ số 1/2 trên thang chia nên việc tính suy hao của sợi quang đơn giản hơn:

A(dB) = P1(dBm) - P2(dBm)

Tính suy hao trung bình: )(

)()/(

kmL

dBAkmdB

Trong đó : L (km) là chiều dài thực tế của sợi quang.

Đánh giá chất lượng:

155

Sau khi xác định được giá trị suy hao trung bình của sợi quang (), căn cứ vào chỉ tiêu kỹ thuật của từng loại sợi quang để đánh giá chất lượng sợi. Sợi quang có trị số suy hao trung bình càng nhỏ càng tốt.

Việc tính toán kết quả đo, máy đo có thể thực hiện tự động. Người sử dụng chỉ cần điều chỉnh, máy đo sẽ cho giá trị suy hao toàn tuyến, chiều dài tuyến, suy hao trung bình và phân bố suy hao toàn trình. Ngoài ra, máy đo cũng có khả năng in ra giấy đồ thị phân bố suy hao trên tuyến.

Máy đo OTDR áp dụng nguyên lý đánh giá đặc tính truyền dẫn của sợi quang thông qua việc phân tích các xung phản xạ thu được khi phát các xung ánh sáng vào 1 đầu sợi quang, do vậy, máy đo có độ chính xác cao , chỉ cần đo ở 1 đầu sợi và không cần phải cắt sợi.

b) Đo suy hao mối hàn và khớp nối.

* Thiết bị:


* Dụng cụ :

- Dụng cụ cắt cáp quang

- Dụng cụ tuốt vỏ sợi quang


- Dụng cụ cắt sợi quang

- Dao, kéo, nhíp, thước , bao tay ...

* Vật liệu




* Quy trình đo

Bước 1:


156

Bước 2:

Giả sử cần đo suy hao của một mối hàn (hoặc một khớp nối) nào đó, máy đo OTDR được đấu vào 1 đầu sợi quang , đầu kia thường để hở.

Bước 3:

Bật công tắc nguồn của máy đo

Quan sát màn hình hiển thị:

*Suy hao đoạn

Suy hao đoạn trong một phần sợi quang được đo bằng cách đặt hai con trỏ vào đầu và cuối của đoạn cần đo này và đọc giá trị khác nhau giữa hai vị trí đo.

*Suy hao mối nối

Mối nối được xác định là một sự thay đổi đột ngột trong mức độ tán xạ. Cũng có thể có một sự phản xạ Fresnel nếu nó là một mối nối cơ khí. Một suy hao mối nối xảy ra tại một điểm trong sợi. Một điểm uốn cong hoặc điểm thẳng cũng có thể hiển thị như là một điểm suy hao. Phương pháp đo 2-điểm giống hệt với cách đo suy hao đoạn, ngoại trừ hai con trỏ được đặt càng gần nhau càng tốt, với con trỏ trái đặt tại các điểm được đo, và con trỏ bên phải càng gần càng tốt

Hình 6.13. Đo suy hao mối nối

Bước 4:

Xác định suy hao của mối hàn (hoặc khớp nối):

A(dB) = PA(dBm) - PB(dBm)

Trong đó, PA(dBm) và PB(dBm) là suy hao của sợi quang ở trước và sau mối hàn (hoặc khớp nối).

157

Đánh giá chất lượng mối hàn(hoặc khớp nối)

Giá trị suy hao tính được A(dB) cho biết chất lượng của một mối hàn (hoặc khớp nối) trên tuyến cáp quang. Giá trị A(dB) càng nhỏ thì chất lượng của mối hàn (hoặc khớp nối) đó càng tốt và ngược lại.

Để kết quả đo được chính xác nên đo theo 2 chiều rồi tính suy hao trung bình. Có thể dùng một máy đo OTDR ở một đầu và sử dụng thêm các mối hàn phụ để đo suy hao các mối hàn (hoặc khớp nối) theo 2 chiều mà không phải di chuyển máy đo.

Suy hao của mối hàn (hoặc khớp nối) được xác định bởi độ chênh lệch công suất tán xạ ngược ở ngay trước và sau điểm nối.Khi truyền qua mối hàn nóng chảy, ánh sáng hầu như không có phản xạ nên đường biểu diễn trên máy đo chỉ thay đổi độ dốc, còn khi truyền qua khớp nối, ánh sáng thường bị phản xạ nên sẽ thấy xung phản xạ trên màn hình. Các khớp nối nếu dùng chất lỏng để phối hợp chiết suất với sợi quang sẽ không thấy dấu hiệu phản xạ.

Trong quá trình lắp đặt, suy hao của các mối hàn được đo cẩn thận ngay sau khi hàn nối. Những mối hàn có suy hao vượt quá giá trị cho phép đều phải cắt bỏ rồi hàn lại.

c) Đo xác định sự cố.

Sự cố 1: Sợi quang bị đứt

* Cách đo 1: Đo từ 1 đầu sợi quang

* Thiết bị:


* Dụng cụ :

- Dụng cụ cắt cáp quang.

- Dụng cụ tuốt vỏ sợi quang.


- Dụng cụ cắt sợi quang.


* Vật liệu



158

MÁY ĐO OTDR

LđứtĐIỂM ĐỨT

Phản xạ đầu sợi

Mối hànPhản xạ cuối sợi

l(km)

P(dBm)

0Lđứt


* Quy trình đo

Bước 1:


Bước 2:

Nối đầu sợi quang cần đo vào máy đo OTDR bằng khớp nối.

Bước 3:

Bật công tắc nguồn của máy đo.

Quan sát màn hình hiển thị có dạng đồ thị như sau:

Xác định điểm sự cố:

159

- Khoảng cách từ nơi đặt máy đo đến điểm đứt sợi quang (Lđứt) được xác định chính là khoảng cách được hiển thị trên màn hình tính từ sườn sau của xung ánh sáng đầu sợi đến sườn trước của xung ánh sáng phản xạ tại điểm đứt.

- Cần lưu ý rằng sợi quang dài hơn chiều dài của tuyến vì sợi được xoắn trong lõi cáp và cáp có độ chùng nhất định (đối với cáp treo), cáp có thể uốn lượn dưới rãnh đào hoặc trong cống. Ngoài ra, ở mỗi mối nối của cáp đều có một đoạn sợi quang, cáp quang dự phòng để trong khay hàn, bể cáp, hố nối, trạm nhập đài...

Thông thường sợi quang dài hơn cáp khoảng từ 1 3 % và cáp dài hơn tuyến từ 1 2 % .

* Cách đo 2: Đo từ 2 đầu sợi quang.

* Thiết bị:

Máy đo OTDR (OTDR: Optical Time Domain Reflectometer).

* Dụng cụ :






* Vật liệu




* Quy trình đo

Bước 1:


Bước 2:

160

ĐẦU A ĐẦU B

Dn+1Dn

D

Mối nối n Điểm đứt Mối nối n+1


Mối nối nPhản xạ chỗ đứt

P(dBm)

l(km)DA

Nối máy đo OTDR vào sợi quang ở 1 đầu của tuyến cáp (ví dụ đầu A). Xem hình vẽ sau:

Bật công tắc nguồn của máy đo.

Quan sát kết quả hiển thị trên màn hình: (Đo từ đầu A):

Bước 3:

Chuyển máy đo OTDR sang đầu kia của tuyến cáp (ví dụ đầu B) và đấu vào sợi quang cần đo.

Bật công tắc nguồn của máy đo. Phản xạ đầu sợi

Quan sát kết quả hiển thị trên màn hình: (Đo từ đầu B)

161


Mối nối n+1Phản xạ chỗ đứt

P(dBm)

l(km)DB


Địa điểm đứt cáp được tính như sau:

+ Khoảng cách từ mối nối thứ n tới điểm đứt cáp là:

D

DD

DD

BA

An .

+ Khoảng cách từ mối nối thứ n + 1 tới điểm đứt cáp là:

D

DD

DD

BA

Bn .1

Trong đó:

Dn là khoảng cách thực tế từ mối nối n đến điểm đứt cáp.

Dn+1 là khoảng cách thực tế từ mối nối n +1 đến điểm đứt cáp.

D là khoảng cách thực tế giữa 2 mối nối n và n +1 trên tuyến.

DA là khoảng cách đo trên máy từ mối nối n đến điểm đứt cáp

DB là khoảng cách đo trên máy từ mối nối n +1đến điểm đứt cáp

Trường hợp này để kết quả đo được chính xác cũng cần lưu ý rằng thông thường sợi quang dài hơn cáp khoảng từ 1 3 % và cáp dài hơn tuyến từ 1 2 % do sợi được xoắn trong lõi cáp và cáp có độ chùng nhất định (đối với cáp treo), cáp có thể uốn lượn

162

Cáp A Cáp B

chất lỏng có chiết suất n1

Máy đo

OTDR

dưới rãnh đào hoặc trong cống. Ngoài ra, ở mỗi mối nối của cáp đều có một đoạn sợi quang, cáp quang dự phng để trong khay hàn, bể cáp, hố nối, trạm nhập đài...

Sự cố 2: Sợi quang bị hàn nhầm

* Thiết bị:


* Dụng cụ :






* Vật liệu




*Quy trình đo

Bước 1:


Bước 2:

-Dùng máy đo OTDR đấu vào một đầu sợi cần đo (ví dụ sợi 1 đầu A), còn đầu kia (đầu B) của sợi ngâm vào chất lỏng có chiết suất giống chiết suất của lõi sợi quang.

163

l(km)


Mối hàn

Không có phản xạ ở cuối sợi

P(dBm)

l(km)


Mối hàn

Có phản xạ ở cuối sợi

P(dBm)

-Bật công tắc nguồn của máy đo và quan sát kết quả hiển thị trên màn hình:

Cuối sợi quang không có phản xạ, sợi hàn đúng.

Cuối sợi quang có phản xạ, sợi hàn nhầm.

Bước 3:

-Căn cứ vào sự chỉ thị của máy đo OTDR để xác định :

+ Nếu máy đo chỉ thị không có phản xạ ở cuối sợi (đầu B) thì sợi quang đang kiểm tra không bị hàn nối nhầm.

164

+ Nếu máy đo chỉ thị có phản xạ ở cuối sợi (đầu B) thì sợi quang đang kiểm tra hàn nối nhầm.

-Tiếp tục kiểm tra những sợi quang còn lại trong cáp. Ghi chép lại những sợi bị hàn nhầm để hàn nối lại.


-Phương pháp này cũng không thể xác định được vị trí đã hàn nhầm của sợi quang khi trên tuyến cáp có nhiều mối hàn. Vì vậy, thực hiện xong mối nối nào thì phải đo kiểm tra ngay mối nối đó.

-Khi xác định được các sợi quang bị hàn nhầm phải bỏ đi để hàn lại.

165

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TS Bùi Thanh Giang, KS Nguyễn Bá Hưng, Đo kiểm đánh giá chất lượng mạng ngoại vi, NXB Bưu Điện, 2007

[2] Phan Nam Bình, Kỹ thuật đo kiểm mạng viễn thông số, NXB Bưu Điện, 2004[3]. TS Cao Phán, ThS Cao Hồng Sơn, Thông tin quang PDH & SDH, tài liệu lưu

hành nội bộ, học viện công nghệ BCVT, 2003[4]. Tiêu chuẩn ngành viễn thông (TCN-68), Viện khoa học công nghệ, 2006[5]. Christopher M. Miller and David J. McQuate, Jitter Analysis of High-Speed Digital

Systems, 1995

[6]. OTDR 30-A, Optical Time-Domain Reflectometer, 2005

[7]. GN Nettest, Understanding OTDRs, 2000[8]. Newport, 1930/2930 series optical power metter, 2002

166

Documents

đo lường trong htviễn thông7-2013