Przedstawiono rozwiązania programowe umoĪliwiające wielokanaáowy pomiar báĊdu czasu oraz jednoczesne obliczanie parametrów sygnaáów synchronizacji.



Streszczenie—W pracy opisano oprogramowanie systemu

pomiarowego do badania jakoĞci sygnaáów synchronizacji.

Przedstawiono rozwiązania programowe umoĪliwiające wielokanaáowy pomiar báĊdu czasu oraz jednoczesne obliczanie parametrów sygnaáów synchronizacji.

Sáowa kluczowe—sygnaá synchronizacji, báąd czasu, dewiacja

Allana, dewiacja czasu, dewiacja Hadamarda, maksymalny báąd przedziaáu czasu

I. W

PROWADZENIE

ARUNKIEM

prawidáowego funkcjonowania cyfrowej sieci telekomunikacyjnej jest wáaĞciwa jakoĞü sygnaáów synchronizacji taktujących procesy zachodzące w sieci.

Sygnaáy synchronizacji, zwane teĪ sygnaáami taktowania, w okreĞlonym punkcie sieci muszą speániaü wymagania (normy) sformuáowane przez miĊdzynarodowe instytucje standaryzacyjne [1]. Podstawowymi parametrami opisującymi jakoĞü sygnaáów synchronizacji są dewiacja Allana (ADEV – Allan Deviation), dewiacja czasu (TDEV – Time Deviation) oraz maksymalny báąd przedziaáu czasu (MTIE – Maximum Time Interval Error). WartoĞci estymat tych parametrów wyznacza siĊ na podstawie wartoĞci próbek báĊdu czasu (TE – Time Error) bĊdących rezultatem dáugotrwaáego pomiaru róĪnic faz badanego sygnaáu oraz sygnaáu odniesienia.

Proces oceny sygnaáu synchronizacji przebiega zwykle dwuetapowo – wyznaczanie wartoĞci parametrów poprzedzone jest dáugotrwaáym procesem pomiaru wartoĞci báĊdu czasu. Czas trwania pomiaru determinowany jest dáugoĞcią maksymalnego przedziaáu obserwacji.

Przeprowadzanie obliczeĔ wartoĞci parametru w trakcie pomiaru báĊdu czasu moĪe w znaczący sposób skróciü i uproĞciü proces oceny jakoĞci sygnaáu taktowania – wartoĞü estymaty parametru charakteryzującej badany ciąg báĊdu czasu bĊdzie znana natychmiast po zakoĔczeniu pomiaru.

Dodatkowo, znajomoĞü czĊĞciowych wyników obliczeĔ podczas pomiaru moĪe spowodowaü wczeĞniejszą reakcjĊ serwisową (np. przerwanie pomiaru po przekroczeniu

M. Kasznia jest pracownikiem Katedry Systemów Telekomunikacyjnych i Optoelektroniki Politechniki PoznaĔskiej, ul. Polanka 3, 60-965 PoznaĔ (mkasznia@et.put.poznan.pl). M. KryĞciak i P. Malak są studentami studiów II stopnia na kierunku Elektronika i Telekomunikacja na Politechnice PoznaĔskiej.

PracĊ wykonano w ramach projektu nr N N517 470540 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w latach 2011-2014.

wartoĞci granicznych parametru). Zastosowanie obliczeĔ parametrów w czasie rzeczywistym uáatwi wiĊc dáugotrwaáy i uciąĪliwy proces analizy jakoĞci sygnaáu synchronizacji.

W praktyce pomiarowej sygnaáów synchronizacji czĊsto spotyka siĊ koniecznoĞü wykonania oceny wiĊcej niĪ jednego sygnaáu taktowania. Taka sytuacja ma miejsce, gdy trzeba porównaü dwa zegary nie posiadając wiedzy, który z nich jest lepszy (charakteryzuje siĊ wiĊkszą stabilnoĞcią, czyli mniejszą wartoĞcią np. dewiacji Allana). Wykonuje siĊ wtedy pomiary zgodnie z tzw. metodą „3-corner hat” wykorzystując dodatkowy zegar i wykonując trzy porównania (trzy serie pomiarów báĊdu czasu i obliczeĔ parametrów) metodą „kaĪdy z kaĪdym”. NastĊpnie wylicza siĊ wariancje dla kaĪdego z pomiarów, poczym odpowiednio dodając i odejmując otrzymane wariancje uzyskuje siĊ parametry charakteryzujące poszczególne zegary [2]. Takie postĊpowanie wymaga znacznego zaangaĪowania czasowego (trzy nastĊpujące po sobie dáugotrwaáe serie pomiarowe oraz seanse obliczeniowe parametrów) lub sprzĊtowego (zastosowanie trzech mierników báĊdu czasu) w przypadku stosowania jednokanaáowych urządzeĔ pomiarowych. Zastosowanie wielokanaáowego miernika báĊdu czasu oraz algorytmów obliczeniowych umoĪliwiających wyznaczanie parametrów w czasie rzeczywistym jednoczeĞnie dla wielu ciągów próbek báĊdu czasu uproĞci procedurĊ analizy. Jednoczesne pomiary wielokanaáowe przydatne są takĪe w pomiarach sygnaáów synchronizacji w sieci telekomunikacyjnej. Procedura pomiaru wielokanaáowego wraz obliczeniami w czasie rzeczywistym umoĪliwia bieĪące Ğledzenie jakoĞci sygnaáów synchronizacji wydobywanych ze strumieni danych dopáywających do wĊzáa sieci telekomunikacyjnej z róĪnych kierunków bądĨ generowanych przez zegary podrzĊdne w tym wĊĨle i natychmiastową reakcjĊ sáuĪb utrzymania sieci w przypadku pogorszenia jakoĞci sygnaáu.

W referacie przedstawiono oprogramowanie analityczno- pomiarowe wspóápracujące z urządzeniem pomiarowym – czterokanaáowym miernikiem báĊdu czasu – i umoĪliwiające wykonywanie obliczeĔ parametrów sygnaáów synchronizacji w czasie rzeczywistym podczas wielokanaáowego pomiaru báĊdu czasu.

II. P

ARAMETRY SYGNAàU SYNCHRONIZACJI

Podstawowym parametrem sygnaáu taktowania jest báąd czasu TE bĊdący róĪnicą faz miĊdzy sygnaáem badanym a sygnaáem odniesienia wyraĪony w jednostkach czasu.

Oprogramowanie wielokanaáowego systemu pomiarowego sygnaáów synchronizacji

Michaá Kasznia, Michaá KryĞciak, Paweá Malak

W

WartoĞü dewiacji Allana, dewiacji czasu oraz dewiacji Hadamarda estymuje siĊ wykorzystując ciąg N próbek báĊdu czasu ze wzorów:

 

^W _W



_



^N

¦

^{ n}



^{   }



i

i n i n

i x x

x n N n EV

D A

2

1

2 2 2

0

2 2

2 2

ˆ 1

(1)

 

^

¦

^

¦

^{ }



^{ }



_»^»

¼ º

««

¬

ª  



˜ 

W ^{3 1}

1

1 2

2

0 1 2

1 3 1 6 ˆ 1

n N

j

n j

j i

i n i n

i x x

n x n

n N EV D

T

(2)

 

^W _W



_



^N

¦

^n



^{     }



i

i n i n i n

i x x x

x n N n EV

D H

3

1

2 2

2 3 0

2 3 3

3 6

ˆ 1

(3)

gdzie: x

_i

– wartoĞci báĊdu czasu wziĊte z odstĊpem W

₀

; W=nW

₀

jest przedziaáem obserwacji, a N jest liczbą równomiernie odlegáych wartoĞci báĊdu czasu x

i

[1].

Realizując obliczanie parametrów w czasie rzeczywistym naleĪy wziąü pod uwagĊ, Īe dla bieĪącej chwili próbkowania i, nie są dostĊpne próbki báĊdu czasu oznaczone indeksami i+n, i+2n, oraz i+3n, gdyĪ te próbki nie zostaáy jeszcze zmierzone. DostĊpna jest aktualnie zmierzona próbka (oznaczona indeksem i) oraz próbki zmierzone wczeĞniej o mniejszych indeksach. Dlatego teĪ dokonano zmiany indeksowania oraz przeksztaácenia postaci wzorów (1-3) do postaci dogodnej do obliczeĔ w czasie rzeczywistym [4].

WartoĞü dewiacji Allana dla i-tej chwili próbkowania moĪna estymowaü ze wzoru:

 

2

  

1

  

2



²



0

0 2

2

2 2

ˆ 1

n i n i i i

i

A n x x x

n i n n

EV D

A

_

 

_



_



W W (3)

gdzie A

_{i 1}

  n jest sumą kwadratów drugich róĪnic obliczoną w chwili ií1:

  _¦

^

 

  

 ¹

 

1 2

2 2

1

2

i

n j

n j n j j

i

n x x x

A (4)

Operacje obliczania dewiacji czasu dla bieĪącej chwili próbkowania i przebiegają wedáug wzoru:

 

0 2

>

, 1

  

1

    

²

@

6 1 1 3

ˆ 1 S n S n n

n n n i

EV D

T _i ˜ _ovi  _i '_i



W  _{ }

(5)

gdzie:

  n

S

_ov,i

jest sumą caákowitą (zewnĊtrzną) daną wzorem:

  n S   n S   n

S

_{ov,i ov,i1}



_i²

(6)

  n

S

_i

jest sumą wewnĊtrzną obliczaną wedáug wzorów:

  n S   n x x x x i n

S

_{i i1}



_i3n

 3

_i2n

 3

_in



_i

dla ! 3 (7)

  _¦  











n

n j

n j n j j

n

n x x x

S

3

1 2

2

3

2 (8)

a '

_i

  n jest trzecią róĪnicą báĊdu czasu

 

i n i n i n i

i

n  x  x  x  x

'

_3

3

_2

3

_

(9)

Operacje obliczania dewiacji Hadamarda dla bieĪącej chwili próbkowania i przebiegają wedáug wzoru:

 

2

  

1

   

²



0 0 2

3 6

ˆ 1 B n n

n i n n

EV D

H

_{i i}

 '

_i



W W

_

(10)

gdzie B

_{i 1}

  n jest sumą kwadratów trzecich róĪnic obliczoną

w chwili ií1:

  _¦  















i

n j

n j n j n j j

i

n x x x x

B

1 3

2 3

3

2

3 (11)

a '

_i

  n jest trzecią róĪnicą báĊdu czasu daną wzorem (9).

WartoĞü parametrów dla bieĪącej chwili próbkowania i zaleĪą od sum A

_{i 1}

  n , B

_{i 1}

  n , S

_ov,i-1

(n) i S

_i-1

(n) wyznaczonych dla chwili i–1, próbki báĊdu czasu zmierzonej w bieĪącej chwili próbkowania i oraz próbek zmierzonych n, 2n oraz 3n odstĊpów próbkowania wczeĞniej. W przypadku obliczeĔ prowadzonych dla pomiarów wielokanaáowych, operacje wykonuje siĊ na wektorach wartoĞci TE [8].

Maksymalny báąd przedziaáu czasu MTIE(W) jest estymowany wedáug wzoru:

  W ¨ © §  ¸ ¹ ·

 d d

 d d

 d

d i

n k i i k n k i k n N k

x x

n IE T

M ˆ max max min

0 1

(12)

gdzie W=nW

0

jest przedziaáem obserwacji, ciąg {x

i

} jest ciągiem N próbek báĊdu czasu miĊdzy sygnaáem badanym a sygnaáem odniesienia wziĊtych z odstĊpem W

0

, natomiast wartoĞü n moĪe zmieniaü siĊ od 1 do Ní1.

W celu znalezienia wartoĞci MTIE w przedziale obserwacji W zgodnie ze wzorem (12), naleĪy dokonaü przejrzenia wszystkich przedziaáów (okien) o szerokoĞci W=nW

0

wystĊpujących w ciągu N próbek báĊdu czasu. W tym celu

„okno” obejmujące n+1 kolejnych próbek przesuwane jest o jedną próbkĊ (odstĊp W

₀

), od początku do koĔca ciągu {x

_i

}.

Dla kaĪdego usytuowania okna znajdowana jest wartoĞü miĊdzyszczytowa báĊdu czasu x

_pp

. WartoĞü MTIE(W) jest maksymalną wartoĞcią miĊdzyszczytową báĊdu czasu x

_pp

znalezioną dla wszystkich moĪliwych usytuowaĔ okna o szerokoĞci W.

EstymatĊ MTIE z reguáy wyznacza siĊ po zakoĔczeniu pomiaru báĊdu czasu. Szereg efektywnych czasowo metod wyznaczania MTIE zaadoptowany zostaá jednak do obliczeĔ parametru prowadzonych w czasie rzeczywistym, podczas pomiaru próbek báĊdu czasu. Najlepsze efekty uzyskano wykorzystując metodĊ z zastosowaniem dekompozycji binarnej [3] oraz metodĊ skoku do ekstremum EF [4]. W pierwszej metodzie wykorzystuje siĊ mechanizm dekompozycji binarnej ciągu próbek do redukcji liczby danych wykorzystywanych do szukania wartoĞci MTIE dla kolejnych przedziaáów obserwacji. W drugiej metodzie opuszczane są takie usytuowania okna, których przeszukanie nie przyniesie znalezienia wartoĞci „bardziej ekstremalnych”

od znalezionych do tej pory. Okno przesuwane jest nie o jedną próbkĊ, lecz do najbliĪszego ekstremum.

Realizując wyznaczanie MTIE w czasie pomiaru báĊdu

czasu, nowo zmierzoną próbkĊ porównuje siĊ z aktualnymi

wartoĞciami ekstremalnymi dla danego przedziaáu obserwacji

(w przypadku metody EF) lub z poprzednią próbką (w

przypadku dekompozycji binarnej). Wyznaczone wartoĞci

ekstremów znalezione dla aktualnie analizowanego

usytuowania okien pozwalają wyznaczyü nastĊpne

usytuowania okien. W przypadku metody z dekompozycją

binarną efekt porównania – w postaci pary ekstremów (maksimum i minimum) – jest zapisywany do dalszych obliczeĔ. RóĪnica uzyskanych wartoĞci jest porównywana z bieĪącą maksymalną wartoĞcią miĊdzyszczytową. NastĊpnie, jeĞli wystarczająca liczba próbek zostanie zmierzona, dokonywana jest analiza dla okna 4-próbkowego, 8-próbkowego itd. Wszystkie niezbĊdne operacje wykonywane są w odstĊpie pomiĊdzy kolejnymi próbkami báĊdu czasu. Metody te zaadaptowano skutecznie takĪe do obliczeĔ MTIE dla pomiarów wielokanaáowych [6, 7]

III. O

PROGRAMOWANIE SYSTEMU POMIAROWEGO

Aby byáa moĪliwa wielokanaáowa analiza sygnaáów synchronizacji w czasie rzeczywistym niezbĊdny jest odpowiedni system pomiarowy. W jego skáad wchodziü musi urządzenie pomiarowe umoĪliwiające pomiar wartoĞci báĊdu czasu dla kilku par sygnaáów oraz wspóápracujące z nim oprogramowanie, zrealizowane na wewnĊtrznym kontrolerze lub zewnĊtrznym komputerze, umoĪliwiające zapis mierzonych wartoĞci oraz obliczanie parametrów w trakcie pomiaru. W opracowanym rozwiązaniu wykorzystano doĞwiadczenia realizacji systemów pomiarowych umoĪliwiających analizĊ w trybie off-line, a wiĊc po zakoĔczeniu pomiaru [4, 5], w których miernik báĊdu czasu stanowi osobne urządzenie, a sterowanie pomiarem i analiza odbywa siĊ za pomocą podáączonego komputera osobistego.

Schemat blokowy zrealizowanego systemu przedstawiony jest na Rys. 1. W skáad urządzenia pomiarowego wchodzą cztery mierniki báĊdu czasu umoĪliwiające niezaleĪny pomiar czterech sygnaáów taktowania wzglĊdem czterech sygnaáów odniesienia oraz interfejs przesyáający zmierzone wartoĞci do komputera podáączonego poprzez port USB. Zadaniem oprogramowania jest sterowanie procesem pomiaru (uruchomienie pomiaru, zapis ciągu zmierzonych wartoĞci na

dysku, zakoĔczenie pomiaru), wyĞwietlanie mierzonych wartoĞci, obliczanie w czasie pomiaru wartoĞci parametrów sygnaáu synchronizacji: dewiacji Allana, dewiacji czasu, dewiacji Hadamarda i maksymalnego báĊdu przedziaáu czasu oraz prezentacja wyników obliczeĔ. Schemat funkcjonalny oprogramowania przedstawia Rys. 2.

Realizując oprogramowanie przyjĊto nastĊpujące zaáoĪenia:

x pomiar próbek báĊdu czasu jest realizowany równoczeĞnie we wszystkich kanaáach (dla kaĪdego miernika) – uruchamiany w chwili START i koĔczony w chwili STOP – z takim samym odstĊpem pomiaru (odstĊpem próbkowania) W

₀

;

x przed rozpoczĊciem pomiaru ustalany jest odstĊp próbkowania W

₀

, czas trwania pomiaru oraz wartoĞci przedziaáów obserwacji, dla których liczone są parametry;

x wyniki pomiaru próbek báĊdu czasu w tej samej chwili próbkowania przesyáane są wspólnie w postaci wektora piĊciu wartoĞci – czterech próbek TE oraz chwili próbkowania;

x wyniki pomiaru zapisywane są na dysku komputera w celu umoĪliwienia analizy w trybie off-line;

x obliczenia parametrów realizowane są w odstĊpie czasu pomiĊdzy kolejnymi chwilami próbkowania;

x wykonywane są jednoczeĞnie obliczenia ADEV, TDEV i HDEV lub obliczenia MTIE dla wybranego zakresu przedziaáów obserwacji W dla wszystkich czterech kanaáów pomiarowych;

x na ekranie prezentowane są na bieĪąco wyniki pomiaru báĊdu czasu (na wykresie w skali liniowej) oraz wartoĞci liczonych parametrów (na wykresach typu log-log).

miernik TE

miernik TE

miernik TE s₄(t)

s_4ref(t) s3(t)

s3ref(t) s2(t)

s2 ref(t)

4xi-nmax

. . . . . . 4xi-1 4xi

2xi-nmax

. . . . . . 2xi-1

1xi-nmax

. . . . . . 1xi-1 1xi

czterokanaáowy system pomiarowy zapis ciągu danych na dysku komputera

2xi

strumieĔ danych

interfejs

4xi-3nmax

1xi-3nmax 2xi-3nmax

bufor ostatnich 3nmax+1 wektorów próbek w pamiĊci komputera

1 10 100 1000 10000

0.1 1 10 100 1000

MTIE [ns]

tau [s]

algorytmy wyznaczania ADEV, TDEV, HDEV i MTIE w czasie rzeczywistym

0,01 0,1 1 10 100

0,1 1 10 100 1000

T DEV [ns]

t au[s]

miernik TE s1(t)

s1 ref(t)

3xi-nmax

. . . . . . 3xi-1 3xi

3xi-3nmax

ti-nmax

. . . . . . ti-1 ti

ti-3nmax

Rys. 1. Schemat blokowy czterokanaáowego systemu pomiarowego sygnaáów taktowania

Ustawienia parametrów pomiaru i obliczeĔ

pomiar TE obliczanie ADEV obliczanie TDEV obliczanie HDEV Okno gáówne programu

Wykresy báĊdu czasu TE Wykresy ADEV, TDEV, HDEV

Wykresy MTIE START/STOP

obliczanie MTIE

Rys. 2. Schemat funkcjonalny oprogramowania systemu pomiarowego

Oprogramowanie napisane zostaáo w jĊzyku C# w Ğrodowisku Microsoft Visual Studio. Po uruchomieniu programu, a przed rozpoczĊciem seansu pomiarowo- obliczeniowego, uĪytkownik musi dokonaü ustawienia parametrów pomiaru i obliczeĔ. Ekran wyboru parametrów uruchamiany jest przyciskiem „Ustawienia” na ekranie gáównym programu. W oknie wyboru parametrów (Rys. 3) naleĪy wybraü obliczane parametry: albo dewiacje ADEV, TDEV i HDEV, albo maksymalny báąd przedziaáu czasu MTIE. W przypadku wyboru MTIE naleĪy takĪe wybraü metodĊ obliczeĔ. NastĊpnie naleĪy wybraü liczbĊ przedziaáów obserwacji przypadającą na jedną dekadĊ wykresu log-log obliczanego parametru, dla których liczone bĊdą jednoczeĞnie wartoĞci wybranych parametrów. Dla obliczeĔ trzech dewiacji moĪliwy jest wybór 1, 2, 5, 10 lub 20 przedziaáów obserwacji na dekadĊ wykresu logarytmicznego. W przypadku wybrania obliczeĔ MTIE metodą EF moĪliwy jest wybór 1, 2 lub 5 przedziaáów. W przypadku wybrania obliczeĔ MTIE metodą dekompozycji binarnej nie ma moĪliwoĞci takiego wyboru ze wzglĊdu na ograniczone potĊgą liczby 2 rozmiary analizowanych przedziaáów obserwacji. NastĊpnie moĪna wybraü caákowity czas pomiaru. W przypadku pozostawienia wartoĞci 0, czas bĊdzie nieokreĞlony, a pomiar bĊdzie naleĪaáo zakoĔczyü naciskając przycisk STOP. W kolejnej kolumnie wybierany jest odstĊp W

₀

, z jakim mierzony bĊdzie báąd czasu.

Ze wzglĊdu na rozwiązania sprzĊtowe zastosowane w miernikach báĊdu czasu przyjĊto, Īe minimalny odstĊp pomiaru wynosiá bĊdzie 1/32 s, a inne moĪliwe jego wielkoĞci bĊdą wielokrotnoĞcią tej wartoĞci, w zakresie od 0.1 s do 1 s.

W kolejnych polach ustawiane są wartoĞci minimalnego (W

min

) oraz maksymalnego przedziaáu obserwacji (W

max

), dla których wykonywane bĊdą obliczenia. WartoĞü W

min

jest ustawiana

jako wielokrotnoĞü odstĊpu pomiaru W

0

, przy czym, zgodnie z zaleceniami [1] nie moĪe byü mniejsza niĪ 3W

0

. WartoĞü maksymalnego przedziaáu obserwacji W

_max

wybierana jest spoĞród zaproponowanego zbioru wartoĞci z zakresu od 1 s do 1000 s. Ustawienia parametrów naleĪy zakoĔczyü wyborem nazwy i lokalizacji plików wynikowych – pliku z wynikami pomiaru oraz plików z wartoĞciami obliczonych parametrów.

Weryfikacja ustawieĔ pozwoli na sprawdzenie poprawnoĞci wybranych wartoĞci (np. relacji miĊdzy W

0

, W

min

i W

max

).

Po zamkniĊciu okna wyboru parametrów przyciskiem START rozpoczynany jest seans pomiarowo-obliczeniowy.

Wektory wartoĞci báĊdu czasu odczytywane są z miernika,

zapisywane w pliku na dysku komputera oraz przekazywane

procedurom obliczeniowym. W ramach procedur wyznaczania

wybranych parametrów, wykonywane są obliczenia dla

czterech kanaáów dla wszystkich przedziaáów obserwacji z

wybranego zakresu. Obliczenia wykonywane są w odstĊpie

czasu pomiĊdzy kolejnymi chwilami próbkowania zgodnie z

procedurami opisanymi w poprzednim rozdziale. W ramach

realizacji procedury jednoczesnych obliczeĔ trzech dewiacji

lub obliczania MTIE wybraną metodą, tworzone są bufory

cykliczne w pamiĊci operacyjnej, w których zapisywane jest

3n

_max

+1 (w przypadku dewiacji) lub n

_max

+1 (w przypadku

MTIE) ostatnio zmierzonych wektorów wartoĞci báĊdu czasu,

gdzie n

_max

jest miarą najwiĊkszego analizowanego przedziaáu

obserwacji (W

max

=n

max

W

0

). DziĊki temu wszelkie obliczenia z

udziaáem próbek zmierzonych wczeĞniej wykonywane są na

wartoĞciach przechowywanych w pamiĊci, a nie na dysku

komputera, co znacząco skraca czas obliczeĔ [7, 8] Algorytm

procedury pomiaru i obliczeĔ w czasie rzeczywistym

przestawiony jest na Rys. 4.

Rys. 3. Widok okna wyboru parametrów pomiaru i obliczeĔ

pomiar próbek TE w czterech kanaáach k:=0; i:=i+1

STOP?

k=k

_max

? start

N

obliczanie parametrów dla W

_k

=n

_k

W

₀

k:=k+1

aktualizacja wykresów TE i wykresów parametrów

T

N T

koniec

Rys. 4. Algorytm pomiaru i obliczeĔ w czasie rzeczywistym

WartoĞci báĊdu czasu uzyskane z pomiarów w czterech kanaáach prezentowane są za pomocą czterokolorowego dynamicznie zmieniającego siĊ wykresu. Istnieje moĪliwoĞü wyáączenia podglądu przebiegu báĊdu czasu w wybranym kanale pomiarowym, co moĪe uáatwiü bieĪącą obserwacjĊ przebiegu báĊdu czasu w przypadku duĪych róĪnic wartoĞci w

poszczególnych kanaáach. Wykresy báĊdu czasu odĞwieĪane są dla kaĪdej chwili próbkowania.

Uzyskiwane na bieĪąco wyniki obliczeĔ wybranych parametrów prezentowane są na czterech wykresach logarytmiczno-logartymicznych (dla ADEV, TDEV, HDEV i MTIE). WartoĞci obliczone dla wybranych przedziaáów obserwacji prezentowane są w postaci kolorowych znaczników (gwiazdek) poáączonych liniami. Kolejne obliczone wartoĞci pojawiają siĊ wraz z zebraniem wystarczającej liczby danych niezbĊdnych do wykonania obliczeĔ dla danego przedziaáu obserwacji. Wyznaczane wartoĞci są modyfikowane dla kaĪdej chwili próbkowania (wraz z kaĪdą nowo zmierzoną próbką), przy czym aktualizacja wykresów odbywa siĊ raz na sekundĊ, ze wzglĊdu na ich mniejszą dynamikĊ niĪ wykresu báĊdu czasu.

Wygląd ekranu podczas pomiaru báĊdu czasu i obliczeĔ trzech dewiacji oraz MTIE przedstawiony jest na Rys. 5 i 6.

Pomiar koĔczy siĊ po upáyniĊciu zdefiniowanego wczeĞniej czasu, bądĨ po naciĞniĊciu przycisku STOP. Po zakoĔczeniu pomiaru wykonywane są obliczenia „resztkowe” – obliczenia związane z ostatnim zmierzonym wektorem próbek báĊdu czasu – oraz zapis wyników pomiaru i obliczeĔ do plików na dysku komputera.

IV. P

ODSUMOWANIE

W pracy opisano zaáoĪenia oraz realizacjĊ prototypowego

oprogramowania pomiarowo-analitycznego sáuĪącego do

analizy jakoĞci sygnaáów synchronizacji. Oprogramowanie to

wspóápracujące z czterokanaáowym miernikiem báĊdu czasu

umoĪliwia pomiar wartoĞci báĊdu czasu oraz obliczanie

parametrów sygnaáów taktowania – dewiacji Allana, dewiacji

czasu, dewiacji Hadamarda oraz maksymalnego báĊdu

przedziaáu czasu – w czasie rzeczywistym, dla czterech

kanaáów pomiarowych. Zaproponowane i zrealizowane

rozwiązania algorytmiczne stanowią istotne poszerzenie

istniejących narzĊdzi analizy jakoĞci sygnaáów synchronizacji

sieci telekomunikacyjnej.

Rys. 5. Widok okna programu dla pomiaru báĊdu czasu i obliczeĔ ADEV, TDEV i HDEV

Rys. 6. Widok okna programu dla pomiaru báĊdu czasu i obliczeĔ MTIE

Autorzy pracy pragną wyraziü swoje podziĊkowania studentom II stopnia na kierunku Elektronika i Telekomunikacja na Politechnice PoznaĔskiej – inĪ. Sewerynowi Grabskiemu, inĪ. Adamowi Grzelce oraz inĪ. Jakubowi Nikonowiczowi – za pomoc w implementacji algorytmów obliczeniowych.

L

ITERATURA

[1] Zalecenia ETSI EN 300 462, ITU-T Rec. G.810, ANSI T1.101-1999.

[2] S. Bregni, “Synchronization of Digital Telecommunications Networks”, J. Wiley & Sons, 2002.

[3] S. Bregni, S. Maccabruni, “Fast computation of Maximum Time Interval Error by binary decomposition,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 49, No. 6, pp. 1240-1244, Dec. 2000.

[4] A. Dobrogowski, M. Kasznia, M. Jessa, K. Lange, M. Jaworski,

„Hardware and software realization of time terror measurements with

real-time assessment of ADEV, TDEV, and MTIE”, Proc. of 24^th European Frequency and Time Forum, 13-16 April 2010, Noordwijk, Netherlands.

[5] A. Dobrogowski, M. Jessa, M. Kasznia, K. Lange, „System wspomagania synchronizacji”, PoznaĔskie Warsztaty Telekomunikacyjne PWT’2012, str. 51-54, PoznaĔ, 14 grudnia 2012.

[6] A. Dobrogowski, M. Kasznia, “Some Concepts of the Real-Time MTIE Assessment for Multi-Channel Time Error Measurement”, Proc. of 2012 IEEE Frequency Control Symposium, pp. 493-498, May 21-24, 2012, Baltimore, USA.

[7] A. Dobrogowski, M. Kasznia, “Experimental Tests of the Real-Time MTIE Assessment Methods for Multi-Channel Time Error Measurement”, Proc. of 2013 Joint IEEE UFFC, EFTF and PFM Symposium, 21-25 July 2013, Prague, Czech Republic.

[8] M. Kasznia, “Implementation of the Real-Time Multi-Channel ADEV, TDEV, and HDEV Computation Methods”, Proc. of 2013 Joint IEEE UFFC, EFTF and PFM Symposium, 21-25 July 2013, Prague, Czech Republic.