> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 1
Streszczenie—W referacie przestawiono sondy pomiarowe uĪywane w systemach pomiarowych opracowanych przez zespóá z Politechniki PoznaĔskiej. Zaprezentowano rodzaje sond opisując ich zastosowanie, miejsce w torze pomiarowym i podstawowe parametry.
Sáowa kluczowe — Synchronizacja sieci, pomiary synchronizacyjne, sondy pomiarowe, zalecenia ITU-T
I. WPROWADZENIE
ramach prac nad systemem wspomagania synchronizacji zaprojektowano i zbudowano trzy systemy pomiarowe: SP-2000, SP-3000 i SP-4000. Ich zadaniem jest precyzyjne wyznaczenie podstawowych parametrów sygnaáów taktowania i sygnaáów synchronizacji.
Filozofia dziaáania pomiarów tymi systemami pomiarowymi zakáada pewne ograniczenia na ksztaát i czĊstotliwoĞü wejĞciowych sygnaáów badanych. Przyrządy są przede wszystkim przewidziane dla sygnaáów sinusoidalnych, dopasowanych impedancyjnie dla 75 : w paĞmie:100 kHz – 10 MHz oraz dla standardu TTL w paĞmie: 1 Hz – 30 MHz.
Stąd, gdy zachodzi potrzeba pomiaru parametrów sygnaáu o innym ksztaácie, lub o czĊstotliwoĞci, spoza zakresów wejĞciowych systemów pomiarowych konieczne staje siĊ zastosowanie specjalizowanych urządzeĔ poĞredniczących zwanych tutaj sondami. Urządzenia te umoĪliwiają wprowadzenie sygnaáów z innych Ĩródeá, a szczególnie z kodów liniowych o róĪnych postaciach i przepáywnoĞciach.
Wszystkie prezentowany sondy zostaáy opracowane przez zespóá pracowników Wydziaáu Elektroniki i Telekomunikacji.
II. PREZENTACJA OGÓLNA SYSTEMU SOND
Podstawowym zadaniem sond jest galwaniczne oddzielenie Ĩródáa sygnaáu od urządzenia pomiarowego. Potrzeba oddzielenia galwanicznego zachodzi wtedy, gdy Ĩródáo sygnaáu i odbiornik sygnaáu są zasilane z róĪnych Ĩródeá.
Przykáadowo, strumieĔ E-1 pochodzi z krotnicy SDH zasilanej napiĊciem staáym 48V z uziemionym biegunem dodatnim, a miernik stopy báĊdów na wejĞcie którego wprowadzamy strumieĔ badany jest zasilany z sieci prądu
Autorzy są pracownikami Wydziaáu Elektroniki i Telekomunikacji Politechniki PoznaĔskiej (e-mail andrzej.dobrogowski@et.put.poznan.pl;
mieczyslaw.jessa@et.put.poznan.pl; michal.kasznia@et.put.poznan.pl;
lange@gmail.com).
przemiennego 230V/50Hz. Przy róĪnych zasilaczach Ĩródáa i odbiornika istnieje niebezpieczeĔstwo páyniĊcia prądów wyrównawczych, które istotnie zmniejszają odpornoĞü na zakáócenia od sieci energetycznej, np. spowodowane wáączeniem oĞwietlenia jarzeniowego pomieszczenia. Efekt ten moĪna zmniejszyü przez odpowiednie zaprojektowanie sieci energetycznej na danym obiekcie (czĊste stosowanie uziomów, prowadzenie oddzielnego przewodu ochronnego, itp.). Niestety, w wielu obiektach jest to niemoĪliwe (przerwa w pracy obiektu) lub nieopáacalne.
Drugim zadaniem sond pomiarowych jest usuniĊcie z badanego sygnaáu kodu linowego i wprowadzenie w to miejsce sygnaáu taktu uzyskanego z tego kodu, który bĊdzie kompatybilny z ukáadami wejĞciowymi systemu pomiarowego. Oznacza to zapewnienie dopasowania impedancyjnego, umieszczenie sygnaáu w odpowiednim zakresie amplitudowym oraz nie wprowadzanie dodatkowych fluktuacji fazowych. Sonda musi wiĊc zapewniaü równieĪ ochronĊ przez oddziaáywaniem sygnaáów zakáócających.
Dla zapewnienia wszechstronnej wspóápracy systemów pomiarowych z róĪnymi Ĩródáami sygnaáów opracowano róĪne sondy, odpowiednie dla stosowanych w sieciach telekomunikacyjnych przepáywnoĞci i hierarchii. Wykonane sondy zapewniają wspóápracĊ z sieciami przewodowymi i Ğwiatáowodowymi. Dla sieci przewodowych hierarchii PDH rodzina sond obejmujĊ nastĊpujące sondy: sonda E1, sonda E3, sonda E4, sonda E1/E1. Dla sieci SDH i sygnaáu elektrycznego jest to sonda STM-1. Dla sygnaáu optycznego są to sondy OSTM-1, OSTM-4, OSTM-16 i OSTM-64.
III. SONDY DLA HIERARCHII PDH
A. Sonda wydzielająca sygnaá taktowania ze strumienia 2048kbit/s, model E1
Sonda E-1 jest autonomicznym urządzeniem przeznaczonym do wydzielenia ze strumienia liniowego 2048kbit/s sygnaáu taktowania. Konstrukcja sondy zapewnia wydzielenie taktu dla sygnaáu wejĞciowego kodowanego kodem HDB-3 oraz sygnaáu niekodowanego. Postaü kodu HDB - 3 przedstawia rysunek 1.
Sondy Pomiarowe w Systemie Wspomagania Synchronizacji
A. Dobrogowski, M. Jessa, M. Kasznia, K. Lange
W
2012
> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 2
Rys.1. Przykáadowy fragment sygnaáu kodowanego HDB-3
Podstawowym zadaniem sondy E1 jest wydzielenie sygnaáu taktowania ze strumienia E1 kodowanego kodem HDB-3 bez pogarszania jakoĞci transmisji pracujących traktów.
Dodatkowo, sonda oddziela galwaniczne Ĩródáo sygnaáu E1 od urządzenia odbiorczego oraz stwarza moĪliwoĞü przesyáu wydzielonego sygnaáu taktującego na odlegáoĞci znacznie przekraczające 2-3 metry, np. 100 metrów, aĪ do stanowiska z aparaturą kontrolno-pomiarową, np. z systemem SP-2000, SP-3000 lub SP-4000. Jest to podstawowa sonda dedykowana pomiarom synchronizacyjnym. Na wejĞcie sondy moĪna podaü sygnaá HDB-3 lub sygnaá sinusoidalny. W pierwszym przypadku sonda wydziela sygnaá taktujący, zapewnia separacjĊ galwaniczną zarówno od Ĩródáa sygnaáu, jak i od urządzenia odbiorczego oraz dostarcza standaryzowaną postaü sygnaáu wyjĞciowego (sygnaá harmoniczny G.703-13) [1]. W drugim przypadku, sonda E1 separuje galwaniczną oraz dostarcza sygnaáu o standaryzowanej postaci, (sygnaá harmoniczny G.703-13). Wygląd sondy E1 przedstawia rysunek 2.
Rys.2. Páyta czoáowa sondy E1
B. Sonda wydzielająca sygnaá taktowania ze strumienia 34368kbit/s, model E3
Sonda E3 jest autonomicznym urządzeniem przeznaczonym do wydzielenia ze strumienia liniowego 34368kbit/s sygnaáu taktowania. Konstrukcja sondy zapewnia wydzielenie taktu dla sygnaáu wejĞciowego kodowanego kodem HDB-3. Sonda wydziela sygnaá taktujący, zapewnia separacjĊ galwaniczną zarówno od Ĩródáa sygnaáu, jak i od urządzenia odbiorczego oraz dostarcza wyjĞciowy sygnaá harmoniczny o czĊstotliwoĞci 2148kHz i poziomie zgodnym z G.703-13.
Sygnaá ten jest akceptowany przez systemy pomiarowe SP- 3000 i SP-4000. Ze wzglĊdu na wysoką czĊstotliwoĞü wejĞciową sonda E3 musi pracowaü z krótkim kablem pobierającym z traktu sygnaá wejĞciowy (kilkadziesiąt cm).
Wygląd sondy E3 przedstawia rysunek 3.
Rys.3. Wygląd sondy E3
C. Sonda wydzielająca sygnaá taktowania ze strumienia 139264 kbit/s, model E4
Sonda E4 jest autonomicznym urządzeniem przeznaczonym do wydzielenia ze strumienia liniowego 139264kbit/s sygnaáu taktowania. Konstrukcja sondy zapewnia wydzielenie taktu dla sygnaáu wejĞciowego kodowanego kodem CMI. Postaü kodu CMI przedstawia rysunek 4.
Rys.4. Postaü kodu CMI
Podstawowym zadaniem sondy E4 jest wydzielenie sygnaáu taktowania ze strumienia E4 kodowanego kodem CMI bez pogarszania jakoĞci transmisji pracujących traktów.
Dodatkowo, sonda oddziela galwaniczne Ĩródáo sygnaáu E4 od urządzenia odbiorczego oraz stwarza moĪliwoĞü przesyáu wydzielonego sygnaáu taktującego na odlegáoĞci znacznie przekraczające 2-3 metry, np. 50 metrów, aĪ do stanowiska z aparaturą kontrolno-pomiarową, np. z systemem SP-2000 lub SP-3000. Jest to zatem sonda dedykowana pomiarom synchronizacyjnym. Sonda E4 separuje galwaniczną oraz dostarcza sygnaáu o standaryzowanej postaci, (sygnaá harmoniczny G.703-13). Ze wzglĊdu na duĪą przepáywnoĞü kabel sygnaáu wejĞciowego sondy musi byü krótki. Wygląd sondy E4 przedstawia rysunek 5.
Rys.5. Páyta czoáowa sondy E4
> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 3 D. Sonda E1/E1
Sondy E1/E1 są w istocie rozwiniĊciem konstrukcyjnym sond aktywnych E1. Sonda posiada dwa wejĞcia i dwa wyjĞcia. Na wejĞcie E1 podajemy sygnaá HDB-3 E1 (zalecenie ITU-T G.703-9)[2]. W tym przypadku sonda przeniesie sygnaá HDB-3 z wejĞcia na wyjĞcie HDB-3 oraz wydzieli takt podając go na drugie wyjĞcie SIN sondy (záącze BNC, 75:, sygnaá wyjĞciowy G.703-13). Oba wyjĞcia są separowane galwanicznie od Ĩródáa sygnaáu. Przy podaniu sygnaáu okresowego na wejĞcie SIN sonda E1/E1 separuje galwanicznie Ĩródáo, np. wyjĞcie T4 krotnicy, od odbiornika np. systemu pomiarowego SP-3000. Oprócz separacji galwanicznej sonda dokonuje standaryzacji poziomu sygnaáu wyjĞciowego dla szerokiego zakresu zmian napiĊcia sygnaáu wejĞciowego (od 1Vpp do 10Vpp) z wejĞcia BNC.
Zastosowanie w systemie sondy E1/E1 umoĪliwia jednoczesne wydzielenie z sygnaáu taktu dla pomiaru wolnozmiennych fluktuacji fazy oraz bitowej stopy báĊdów.
Wygląd sondy przedstawia rysunek 6.
Rys.6. Páyta czoáowa sondy E1/E1
IV. SONDY DLA HIERARCHII SDH A. Sonda STM-1 do wydzielania taktu ze strumienia elektrycznego 155.52 Mb/s
Sonda STM-1 jest urządzeniem, którego zadaniem jest wydzielanie taktu ze strumienia liniowego STM-1 o przepáywnoĞci 155,52 Mbit/s sieci SDH. Parametry sygnaáu wejĞciowego dla sondy są zgodne z zaleceniem ITU-T G.703 - 12 (kod CMI). Wygląd sondy przedstawia rysunek 7.
Sonda STM-1
POWER SIGNAL
POWERINPUT 1INPUT 2
Rys.7. Páyta czoáowa sondy STM-1
Podobnie jak dla sondy E3 czĊstotliwoĞü wyjĞciowa sygnaáu z sondy STM-1 jest inna niĪ 2048KHz. Wynosi ona w tym przypadku 2430KHz, co przy wspóápracy z systemami SP-3000 i SP-4000 nie ma znaczenia dla jakoĞci pomiarów.
Znaczną czĊĞü sondy opracowaá dr inĪ. Henryk Batycki.
B. Sonda OSTM-1 do wydzielania taktu ze strumienia optycznego 155.52 Mb/s
Sonda OSTM-1 jest autonomicznym urządzeniem przeznaczonym do wydzielenia ze strumienia liniowego 155.52Mb/s sygnaáu taktowania. Konstrukcja sondy zapewnia wydzielenie taktu dla sygnaáu wejĞciowego kodowanego kodem NRZ. Postaü kodu NRZ przedstawia rys. 8.
Rys. 8. Sygnaá transmisyjny kodowany NRZ
Podstawowym zadaniem sondy OSTM-1 jest wydzielenie sygnaáu taktowania ze strumienia optycznego kodowanego kodem NRZ bez pogarszania jakoĞci transmisji pracujących traktów. Jest przeznaczona do wspóápracy z systemami pomiarowymi SP-3000 i SP-4000. Sonda zapewnia moĪliwoĞü przesyáu wydzielonego sygnaáu taktującego na odlegáoĞci znacznie przekraczające 2-3 metry, np. 50 metrów, aĪ do stanowiska z aparaturą kontrolno-pomiarową, np.
z systemem SP-3000 lub SP-4000. Jest to zatem sonda dedykowana pomiarom synchronizacyjnym. Na wejĞcie Optyczne sondy naleĪy podaü sygnaá optyczny na wejĞciowe záącze SC/APC (gniazdo zielone). Wygląd sondy OSTM-1 przedstawia rysunek 9.
Rys.9. Páyta czoáowa sondy OSTM-1
Podobnie jak sonda STM-1, sonda optyczna dostarcza na wyjĞcie sygnaá o czĊstotliwoĞci 2430 kHz i parametrach impedancyjnych i amplitudowych zgodnych z zaleceniem G.703-13.
> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < 4 C. Sonda OSTM-16 do wydzielania taktu ze strumienia
optycznego 2488,52 Mb/s
Sonda OSTM-16 jest autonomicznym urządzeniem przeznaczonym do wydzielenia ze optycznego strumienia liniowego 2488,32Mb/s sygnaáu taktowania. Konstrukcja sondy zapewnia wydzielenie taktu dla sygnaáu wejĞciowego kodowanego kodem NRZ. PáytĊ czoáową sondy przedstawia rysunku 10.
Rys.10. Páyta czoáowa sondy OSTM-16
Podobnie jak sonda STM-16, sonda optyczna posiada na wyjĞciu sygnaá o czĊstotliwoĞci 2430KHz i parametrach impedancyjnych i amplitudowych zgodnych z zaleceniem G.703-13.
Sonda OSTM-4 nie jest w Polsce stosowana powszechnie.
Jest podobna do sond OSTM-1 i OSTM-16. RóĪnica polega na innym kolorze páyty czoáowej. Natomiast sonda OSTM-64 obsáugująca przepáywnoĞü 9,95328Gb/s, ze wzglĊdu na wymogi pracy w wysokiej czĊstotliwoĞci ma inna strukturĊ elektroniczną. Natomiast jej páyta czoáowa ma równieĪ swój róĪnicujący ją od inny sond indywidualny kolor.
V. EKSPLOATACJA SOND POMIAROWYCH
Eksploatacja sond dotyczy zasad ich odpowiedniego wáączenia w tor pomiaru fluktuacji fazy przez system wspomagania synchronizacji. WspóápracĊ sond optycznych z systemami pomiarowymi przedstawia rysunek 11.
Rys.11. Wspóápraca sondy OSTM-16 z SP-4000
VI. PODSUMOWANIE
System sond jest niezwykle istotnym elementem caáego systemu wspomagania synchronizacji. Znacząca wiĊkszoĞü sygnaáów (wszystkie kodowane) są mierzone dziĊki zastosowaniu sond. Pozwoliáo to odciąĪyü ukáady wejĞciowe systemów pomiarowych od rozbudowanych interfejsów zapewniających wspóápracĊ z róĪnymi kodami i przepáywnoĞciami.
LITERATURA [1] Zalecenie ITU-T G.703-9.
[2] Zalecenie ITU-T G.703-13.
[3] Zalecenie ITU-T G.957.
IN OUT 2% INPUT PROBE
WejĞcie B 2430 kHz
WejĞcie A 2048 kHz SP-3000/4000
Sonda OSTM-16 Sygnaá referencyjny
