Влияние трансмиссионного оборудования на качество связи в сотовых сетях

Введение

Все основные составляющие сети сотовой связи соединены между собой трансмиссионными линиями передачи, которые называют транспортной сетью. В ней могут использоваться различные технологии:

• ATM (Asynchronous Transfer Mode) — асинхронный способ передачи данных;
• IP MPLS (Multiprotocol Label Switching) — мультипротокольная коммутация по меткам;
• PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) — плезиохронная цифровая иерархия;
• SDH (Synchronous Digital Hierarchy) — синхронная цифровая иерархия;
• хDSL (Digital Subscriber Line) — цифровая абонентская линия.

Основными индикаторами неисправности трансмиссионого оборудования в сетях мобильной связи являются аварии — нарушение работы оборудования или его полное отключение. Мониторинг аварий производится с помощью специального программного обеспечения, позволяющего отследить текущее состояние оборудования (рис. 1). Анализ статистики аварий помогает не только оперативно устранять неисправности, но и принимать решения по определению причин их возникновения.

Помимо общего списка аварий на том или ином оборудовании, предусмотрен удаленный доступ непосредственно к самому элементу, за счет чего можно получить подробные данные о его состоянии, существующих авариях, ошибках в канале, а также просмотреть подробную историю по состоянию устройства за несколько дней или месяцев.

В настоящее время наблюдается резкое повышение скорости передачи данных в сетях мобильной связи, и качество обслуживания абонентов во многом определяется емкостью и надежностью транспортной сети, чье развитие и оптимизация являются очень важными задачами. Производители трансмиссионного оборудования дают некоторые рекомендации по эффективному анализу и устранению причин аварий, инженерные службы компаний-операторов тоже создают собственные методы усовершенствования работы оборудования. Однако для принятия адекватных решений по оптимизации необходимо рассматривать проблему появления ошибок в транспортной сети в целом. В данной статье рассмотрены параметры оценки качества сигнала в транспортных сетях различной физической природы и предложена методика оценки влияния трансмиссионного оборудования на работу базовых станций и качество связи (рис. 1).

Рис. 1. Копия отображения текущего состояния оборудования с экрана компьютера

Возможные причины простоя БС.Причины возникновения ошибок в канале

Для сотового оператора простой базовой станции (БС) выливается в большие финансовые потери. В связи с этим для оперативного устранения аварий необходимо понимать, каковы причины простоя БС, как их выявить и как оперативно устранить проблему.

Итак, отказы в БС происходят по следующим причинам:

• неисправности оборудования БС;
• неисправности оборудования АФУ (антенно-фидерных устройств);
• неисправности трансмиссионного оборудования;
• неисправности электропитания;
• неисправности систем микроклимата;
• проведения плановых работ;
• форс-мажорные обстоятельства (вандализм и т. д.).

По причинам 1, 4, 5 чаще всего в самой БС происходят аварии, которые можно наблюдать в программах мониторинга сети. Что касается остальных причин, для их выявления требуется тщательный анализ — траблшутинг (решения проблемы, задачи).

В статье мы остановимся на рассмотрении отказа БС, вызванного неисправностью трансмиссионного оборудования.

Параметры оценки качества сигнала. Влияние наличия ошибок на работу БС

Ключевые параметры оценки качества сигнала описаны в двух основных рекомендациях ITU-T — G.821 и G.826.

Рекомендация G.826, одобренная ITU-T в 1993 году, «Параметры и нормы ошибок международных цифровых соединений на скорости выше первичной» описывает определение ошибок цифровых соединений:

• во время нормальной эксплуатации;
• на скоростях 1544 кбит/c, 2048 кбит/c и выше;
• в сетях с использованием технологий SDH и АТМ.

Важнейшими требованиями к методам обнаружения ошибок цифрового сигнала являются универсальность, экономичность и точность. Универсальность означает применимость метода к любому цифровому сигналу, экономичность — эффективное использование дополнительной пропускной способности, ключевое же требование — несомненно, высокая точность.

В рекомендации G.826 определены три типа блочных ошибок:

• ES (Errored Second) — секунда с ошибками, содержащая хотя бы один блок с ошибками.
• SES (Severely Errored Second) — секунда c многочисленными ошибками, содержащая ≥ 30% блоков с ошибками или по крайней мере один период с серьезными нарушениями соединения SDP (Severely Disturbed Period).

SDP наблюдаются, если появляются так называемые дефекты, по-разному определяемые в PDH- и SDH-системах, а также при асинхронной передаче АТМ. К этой категории принадлежат пропадание сигнала (Loss of Signal — LOS), потеря цикловой синхронизации (Loss of Frame — LOF) или прием сигнала индикации аварийного состояния (Alarm Indication Signal — AIS). При измерениях с выводом из эксплуатации опознается SDP, если частота ошибок в течение времени тестирования составляет ≥10–2.

• BBE (Background Block Error) — блок с фоновой ошибкой (блоки с ошибками, которые не принадлежат cекундам со значительными ошибками SES).
• В рекомендации G.826, как и в G.821В, применяются три относительных параметра блочных ошибок:
• ESR (errored second ratio) — относительная величина секунд с ошибками, это отношение секунд с ошибками ко всем секундам в течение времени наблюдения тракта.
• SESR (severely errored second ratio) — относительная величина секунд со значительными ошибками, это отношение секунд со значительными ошибками ко всем секундам в течение времени наблюдения тракта.
• BBER (background block error ratio) — относительная величина фоновых блочных ошибок, это отношение блоков с фоновыми ошибками ко всем блокам, за исключением блоков, входящих в секунды со значительными ошибками, в течение времени наблюдения тракта.

Нужно иметь в виду, что при расчете всех трех параметров учитывается только время, в течение которого система передачи находится в состоянии готовности. Система считается неготовой с того момента времени, после которого имеют место 10 последовательных секунд с сильными ошибками SES. Согласно тому же определению, система передачи вновь возвращается в состояние готовности, если по крайней мере в течение 10 последовательных секунд ошибок не наблюдается или это ошибки не SES. Рис. 2 иллюстрирует возможные типы ошибок.

Рис. 2. Возможные типы ошибок

Требования к характеристикам ошибок

Требования к характеристикам ошибок определяются из конца в конец для международного цифрового гипотетического эталонного тракта длиной 27 500 км по данным Рек. G.826 (08/96) (табл. 1).

Для оценки трактов виртуальных контейнеров транспортной сети SDH в терминах блоков с ошибками, по данным расчетов BIP, принимается следующее:

• размер блока равен размеру цикла (сверхцикла) (табл. 2);
• блок отмечается как блок с ошибками, если отмечено хотя бы одно нарушение при сравнении BIP-источника и BIP-стока в функции завершения стока тракта.

Заметим, что проверка по BIP-2 не дает вероятности обнаружения ошибки большей, чем 90%.

Для оценки состояний трактов введены понятия аномалий и дефектов. Условия аномалий в обслуживании используются, чтобы определить характеристики ошибок тракта SDH, когда тракт не находится в состоянии дефекта. Например, блок с ошибками EB, определенный с помощью кода детектирования ошибок EDC, — это аномалия. Условия дефекта в обслуживании применяются для определения изменения характеристик тракта. Если обнаружен дефект, то отмечается секунда со значительными ошибками.

Количество блоков с ошибками в течение одной секунды может быть подсчитано как количество циклов (сверхциклов), в которых в кодовых словах BIP-n источника и стока при их сравнении имелось любое количество нарушений. Процедуры внутреннего контроля BIP-n позволяют получить в функции завершения стока тракта или секции количество нарушений в кодовых словах BIP-источника и стока от нуля до n, тогда количество блоков с ошибками в течение одной секунды может быть подсчитано по формуле:

E × P,

где E — количество блоков с ошибками в период измерения, P — количество индивидуальных паритетных нарушений в период измерения.

Применение такого способа подсчета блоков с ошибками возможно в трактах с процедурами BIP-2 и BIP-8. Полный набор параметров характеристик в трактах SDH включает:

• секунда с ошибками (ES). ES наблюдается, когда в течение одной секунды происходит одна аномалия или один дефект (для определения ES как события фактическое количество блоков с ошибками в течение одной секунды несущественно);
• секунда со значительными ошибками (SES). SES наблюдается, когда в течение одной секунды отмечается x блоков с ошибками как аномалии или один дефект, где значение х составляет 30% от количества блоков в секунду и называется порогом для определения секунды с ошибками как секунды со значительными ошибками;
• фоновая блочная ошибка (BBE). BBE наблюдается, когда отмечаются блоки с ошибками как аномалии в течение времени, не принадлежащего SES.

Критерии оценки качества обслуживания оборудования

Показатели качества обслуживания оборудования БС

Для оценки качества обслуживания оборудования базовых станций определяются следующие показатели:

• Коэффициент технического использования (Кти.с.) совокупности однородных объектов — TRx.

Коэффициент технического использования (Кти.с.) совокупности однородных объектов (TRx) определяется как отношение суммарного времени безаварийного функционирования всех однородных объектов фрагмента сети (TRx) (региона, компании в целом) за отчетный период к общему (календарному) времени наблюдения (отчетный период), умноженному на количество всех однородных объектов (TRx) фрагмента сети N.

Для коэффициента технического использования Кти приняты три порога оценки:

• Кти.< 0,995 — неудовлетворительное значение;
• 0,995 ≤ Кти. ≥ 0,998 — удовлетворительное значение;
• Кти. > 0,998 — хорошее значение.
• Общее время простоев оборудования, отнесенное к количеству оборудования (этот показатель рассчитывается отдельно для БС и ТRх).

Мониторинг трансмиссионного оборудования проводится операторами сотовой связи и жестко регламентируется. Существуют критерии оценки качества обслуживания оборудования, которые пригодны в том числе и для трансмиссионного оборудования. Целесообразно описание методов, позволяющих повысить качество обслуживания.