ITU-R F 1605 SPANISH-2003 Error performance and availability estimation for synchronous digital hierarchy terrestrial fixed wireless systems《同步数字体系陆地固定无线系统的误差性能和实用性评估》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1605 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1605*Estimacin de la caracterstica de error y la disponibilidad de los sistemas inalmbricos fijos terrenales de la jerarqua digital sncrona (Cuestin UIT-R 122/9) (2003) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que los sistemas de la jera

2、rqua digital sncrona (JDS) y de la jerarqua digital plesicrona (PDH) desempean un papel importante en los actuales sistemas inalmbricos fijos; b) que en las Recomendaciones UIT-R F.1491 y UIT-R F.1397 se establecieron los objetivos de caractersticas de error para conexiones reales; c) que en las Rec

3、omendaciones UIT-R F.1492 y UIT-R F.1493 se establecieron los objetivos de disponibilidad para conexiones reales; d) que en la Recomendacin UIT-R P.530 se describen mtodos que permiten predecir los parmetros de propagacin que influyen en la planificacin de sistemas terrenales con visibilidad directa

4、; e) que se necesitan mtodos adecuados de planificacin de trayectos y de diseo de sistemas para minimizar la degradacin del funcionamiento de los sistemas radioelctricos fijos debida a efectos de propagacin, recomienda 1 que se adopten los mtodos de prediccin de la caracterstica de error para los ra

5、dioenlaces JDS (trayectos y secciones) que se describen en el Anexo 1 a esta Recomendacin para la planificacin de sistemas terrenales con visibilidad directa en las respectivas gamas de parmetros indicadas. Anexo 1 Prediccin de la caracterstica de error y de la disponibilidad en radioenlaces con vis

6、ibilidad directa de la jerarqua digital sncrona 1 Introduccin Actualmente, las redes de la jerarqua digital sncrona (SDH) (en el UIT-R, JDS), o las redes pticas sncronas (SONET), admiten sistemas de radioenlaces con capacidades en modo de transferencia sncrono (STM) de 51 Mbit/s (STM-0) a 622 Mbit/s

7、 (STM-4). Los objetivos de caracterstica de error y de disponibilidad para las redes SDH se definen en Normas y Recomendaciones internacionales. Estos objetivos son independientes del medio, y se han de cumplir siempre que la red tenga una parte radioelctrica. *Nota de la Secretara de la BR En novie

8、mbre de 2006 se efectuaron modificaciones de redaccin al Cuadro 1. 2 Rec. UIT-R F.1605 Los mtodos de prediccin que se describen en este Anexo se basan en la relacin entre la proporcin de bits errneos (BER) y los parmetros SDH, obtenida de manera terica y basada en los bloques con errores (EB). Los m

9、todos tienen en cuenta las caractersticas del sistema, como por ejemplo las rfagas de errores, junto con los parmetros necesarios para predecir la duracin de la interrupcin basndose en diferentes valores umbrales de la BER. En esta Recomendacin, el trmino interrupcin se define como la probabilidad d

10、e que la BER sea mayor que un determinado umbral. Cabe sealar que la intensidad de la interrupcin, definida en el 2.1, es un parmetro bien distinto. 2 Objetivos de caracterstica de error y de disponibilidad En las Recomendaciones UIT-T G.826 y UIT-T G.827 se establecen, respectivamente, los objetivo

11、s de la caracterstica de error y de la disponibilidad. Dado que en estas Recomendaciones se indican los objetivos de extremo a extremo, se necesitan otras Recomendaciones que traten de los radioenlaces reales. Para distribuir los mrgenes entre cada uno de los trayectos con las longitudes de salto re

12、ales, la frecuencia radioelctrica de funcionamiento, etc., se han publicado una serie de Recomendaciones adicionales en las que se tratan los radioenlaces como elementos de la red SDH. 2.1 Parmetros de la caracterstica de error y de la disponibilidad En las Recomendaciones UIT-T G.826 y UIT-T G.828

13、se definen un conjunto de sucesos y parmetros de caracterstica de error basados en bloques consagrados a la supervisin en servicio de la caracterstica de error de los trayectos SDH (vase la Nota 1). Un bloque con errores contiene uno o ms bits errneos. Un segundo con errores (ES, errored second) se

14、produce cuando hay o cuando aparece al menos un defecto, por ejemplo una prdida de puntero (LoP, loss of pointer), durante un periodo de 1s. Un segundo con muchos errores (SES, severely errored second ) se produce cuando hay un 30% o ms de o un defecto. El SES es un subconjunto del ES. Errores de bl

15、oque de fondo (BBE, background block error) es un que no forma parte de un SES. Los parmetros de caracterstica de error definidos son la tasa de segundos con muchos errores (SESR, severely errored second ratio), la tasa de errores de bloque de fondo (BBER, background block error ratio) y la tasa de

16、segundos con errores (ESR, errored second ratio). Cada sentido de un trayecto puede estar en uno de los estados siguientes: tiempo disponible o tiempo no disponible. Los criterios que determinan la transicin entre los dos estados son los siguientes: el periodo de tiempo no disponible empieza cuando

17、se producen 10 sucesos SES consecutivos. La duracin de estos 10 s se considera parte del tiempo no disponible. El nuevo periodo de tiempo disponible empieza cuando se producen 10 s sin SES consecutivos. La duracin de estos 10 s se considera parte del tiempo disponible. Un trayecto est disponible si

18、y slo si ambos sentidos estn disponibles. Los parmetros de disponibilidad definidos son: la tasa de disponibilidad (AR, availability ratio) y el tiempo medio entre interrupciones del trayecto digital (Mo). El complementario de la AR es la tasa de indisponibilidad (unavailability ratio, UR). Es decir

19、, AR + UR = 1. El recproco del Mo se define como la intensidad de interrupcin (OI, outage intensity). Por consiguiente, OI = 1/Mo. OI se considera el nmero de periodos indisponibles por ao. NOTA 1 Un trayecto SDH es un camino que transporta una carga til SDH, y la tara asociada, por la red de transp

20、orte de capas entre los equipos de terminacin del trayecto. Los trayectos digitales pueden ser unidireccionales o bidireccionales y pueden comprender partes que son propiedad del cliente y partes que son propiedad del operador de la red (para ms informacin vanse las Recomendaciones UIT-T G.803, UIT-

21、T G.805 y UIT-T G.828). Rec. UIT-R F.1605 3 En la Recomendacin UIT-T G.829 se definen el tamao del bloque y los sucesos de la caracterstica de error para la seccin mltiplex (MS) SDH y la seccin de regenerador (RS) SDH. Los parmetros y objetivos de caracterstica de error de MS y RS SDH para cada enla

22、ce inalmbrico fijo digital se definen en las Recomendaciones UIT-R de la serie F. NOTA 2 El umbral de 30% de para trayectos SDH se define en las Recomendaciones UIT-T G.826 y UIT-T G.828, mientras que el valor umbral para MS y RS SDH se define en la Recomendacin UIT-T G.829. 2.2 Objetivos para los t

23、rayectos digitales inalmbricos fijos Los objetivos de caracterstica de error para trayectos digitales a velocidad primaria o superior (2 048 1 544 Mbit/s) son distintos para las partes nacional e internacional. Los objetivos especificados deben satisfacerse todos los meses. El UIT-R ha adoptado obje

24、tivos para trayectos nacionales y para internacionales. La parte nacional se ha dividido en tres secciones: larga distancia, corta distancia y red de acceso. En la asignacin de los objetivos de caracterstica de error de las secciones de corta distancia y de acceso se deber utilizar la asignacin en b

25、loques fijos en el intervalo de 7,5% a 8,5% de los objetivos de extremo a extremo. En la asignacin de los objetivos de la seccin de larga distancia deber utilizarse una asignacin basada en la distancia por 100 km y una asignacin en bloques fijos en el intervalo de 1% a 2% de los objetivos de extremo

26、 a extremo. Para la distribucin de estos objetivos en los enlaces inalmbricos fijos digitales reales que consten de uno o ms saltos, se utilizarn las Recomendaciones UIT-R F.1397 y UIT-R F.1491 para las partes internacionales y nacionales, respectivamente. Los objetivos de disponibilidad se definen

27、en la Recomendacin UIT-T G. 827. Los objetivos de disponibilidad para los enlaces inalmbricos fijos digitales reales que consten de uno o ms saltos y que formen parte de un trayecto SDH a la velocidad primaria o a una velocidad superior se definen en las Recomendaciones UIT-R F.1492 y UIT-R F.1493 p

28、ara las partes internacional y nacional, respectivamente. 3 Prediccin de la caracterstica de error y de la disponibilidad La relacin entre los parmetros de la caracterstica de error y de la BER se calcula utilizando las distribuciones aleatoria (Poisson) y de rfagas de errores (Neyman-A). Los sistem

29、as radioelctricos de transmisin modernos, los cuales incorporan mecanismos de modulacin complejos, cdigos de correccin de errores, ecualizadores, etc., suelen producir grupos o rfagas de errores (vase la Nota 1). Los valores tpicos para la modulacin de alto nivel (por ejemplo, la modulacin con cdigo

30、 reticular de 128 (128-TCM) son de 10 a 20 errores por rfaga. NOTA 1 Una rfaga de errores se define como una secuencia de errores que empieza y termina con un bit errneo, de manera que el tiempo transcurrido entre dos errores es inferior a la memoria del sistema (por ejemplo, la longitud limitada de

31、l cdigo convolucional, el tamao del cdigo para el cdigo de bloques, etc.). Los mtodos de prediccin SDH se basan en suposiciones tericas que relacionan la BER, parmetro fundamental en los mtodos de prediccin existentes, con los sucesos de caracterstica de error ES, SES y BBE. Puesto que los mtodos se

32、 basan en la BER, abarcan automticamente la atenuacin debida a la lluvia y a la propagacin por mltiples trayectos. A continuacin se facilita informacin bsica y procedimientos para el clculo paso a paso. 4 Rec. UIT-R F.1605 Los mtodos de prediccin para la SDH tambin se pueden utilizar para la PDH sel

33、eccionando lo siguiente: utilizar la BERSESque ms se ajuste a la velocidad de transmisin (Mbit/s), por ejemplo VC-12 para una velocidad PDH de 2 Mbit/s; utilizar los valores BERSESque figuran en el Cuadro 1 (aunque se estn estudiando los valores BERSESpara la PDH, se prev que no diferirn mucho de es

34、tos). CUADRO 1 BERSESpara diversos trayectos SDH y secciones MS 3.1 Prediccin de la SESR El procedimiento para predecir la SESR se basa en la relacin entre el SES y la BER, mientras que los mtodos para predecir interrupciones definidas por una determinada BER se describen en el Anexo 1 a la Recomend

35、acin UIT-R P.530. En general la prediccin de SESR se calcula mediante la expresin: xxgxfSESRBERSESBERBERBAd)()(= (1) donde: :)(xfSESrelacin entre el SES y la BER :)(xgBERfuncin de densidad de probabilidad de la BER BERAy BERB : lmites de integracin (los valores tpicos son 1 109y 1 103). Tipo de tray

36、ecto Velocidad binaria soportada (Mbit/s) BERSES(1),(2)Bloques/s, n(2)Bits/bloque, NB(2)VC-11 1,5 5,4 104 2 000 832 VC-12 2 4,0 104 2 000 1 120 VC-2 6 1,3 104 2 000 3 424 VC-3 34 6,5 105 8 000 6 120 VC-4 140 2,1 105 8 000 18 792 STM-1 155 2,3 105 1,3 105 + 2,2 1048 000 192 000 19 940 801 (1) = 1, in

37、dica una distribucin Poisson de los errores. (2)Los bloques/s se definen en las Recomendaciones UIT-T G.826 y UIT-T G.828 para trayectos SDH, y en la Recomendacin UIT-T G.829 para secciones SDH. Algunos equipos STM-1 se pueden disear con 8 000 bloques/s (19 940 bits/bloque), pero los valores definid

38、os en la Recomendacin UIT-T G.829para la velocidad y tamao del bloque son, respectivamente, 192 000 bloques/s y 801 bits/bloque. Rec. UIT-R F.1605 5 3.1.1 Prediccin de la SESR debida a efectos de propagacin por mltiples trayectos El parmetro SESR viene dado por la ecuacin (1) donde el segundo trmino

39、 es la funcin de densidad de probabilidad de la BER. En la propagacin por mltiples trayectos, la BER est relacionada exclusivamente con la probabilidad de interrupcin Pt, calculada por los mtodos que se describen en el Anexo 1 a la Recomendacin UIT-R P.530. La probabilidad de interrupcin Ptcon respe

40、cto a la BER se puede calcular utilizando los mtodos correspondientes al sistema de transmisin de que se trate (vase el ejemplo que muestra la Fig. 1). La funcin gBERse calcula a partir de la figura correspondiente, de manera similar a la Fig. 1, es decir, gBER= dPt /dBER. 1605-011051041061051041032

41、525 25 25PtFIGURA 1Ejemplo de probabilidad de interrupcin, Pt , en funcin de laBER, debida a la propagacin por mltiples trayectosBEREn general, los valores de la probabilidad de interrupcin se obtienen slo para unos pocos valores de BER para los cuales se conoce la signatura y el umbral del equipo.

42、Si se dispone de un conjunto ampliado de valores BER se puede obtener una curva ms precisa. El clculo de la SESR se hace en dos etapas: en primer lugar se determina el nmero de SES debidos a EB, y en segundo lugar se calcula la parte correspondiente a la LoP, normalmente insignificante. La curva de

43、SES debido a EB se puede aproximar por una funcin escaln. El valor de BER, para el cual la probabilidad SES pasa de 0 a 1 se indica por BERSES. =SESSESSESBERBERBERBERxfpara1para0)( (2) En el Cuadro 1 se muestra el valor de BERSESnormalizado a la media del nmero de errores por rfaga, ( = 1 equivale a

44、 una distribucin Poisson). 6 Rec. UIT-R F.1605 Para el caso de SES debido a EB, teniendo en cuenta la ecuacin (2), la ecuacin (1) se reduce a: )(d)()(SEStBERSESBERBERBERPxxgxfSESRBA=(3) Lmite superior del SES debido a LoP Para calcular el lmite superior, SESRLoPu, se supone que la probabilidad de SE

45、S para valores de BER inferiores a BERSESes constante. Entonces, )(1()(SEStSESLoPuBERPBERBERSESPSESR = (4) NOTA 1 La contribucin de LoP se ha determinado que es pequea, por lo que puede despreciarse. 3.1.1.1 Procedimiento paso a paso para calcular la SESR debida a la propagacin por mltiples trayecto

46、s Paso 1: Calcular la probabilidad de interrupcin PtSESpara BER = BERSESdel sistema correspondiente, utilizando para ello los mtodos de prediccin de interrupcin que se describen en el Anexo 1 a la Recomendacin UIT-R P.530. )(SESttSESBERPPSESR = (5) donde BERSESviene dada en el Cuadro 1. 3.1.2 Predic

47、cin de la SESR correspondiente a la atenuacin debida a la lluvia La lluvia puede producir una gran atenuacin. La mayor parte del X% del tiempo en que la atenuacin debida a la lluvia sobrepasa el umbral ASES, se produce un estado de indisponibilidad. El tiempo restante, 100 X % = Y %, se considera co

48、mo tiempo disponible en el que se producen SES. La divisin en tiempo disponible e indisponible se ha de determinar experimentalmente para cada regin climtica. La obtencin de la SESR debida a la lluvia implica calcular el margen de atenuacin, ASES, del radioenlace para una BER, BERSES, en la que todos los segundos son SES. Seguidamente es posible calcular el porcentaje de tiempo en el mes ms desfavorable en que la atenuacin debida a la lluvia sobrepasa este margen, y finalmente calcular el correspondiente porcentaje de tiempo anual. El valor de la SESR