ITU-R S 1522-1 FRENCH-2005 Impact of loss of synchronization recovery time onavailability in hypothetical reference digital paths《假设参考数字通道中同步恢复时间的损失在可用性上的影响 问题ITU-R 73 4》.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1522-1 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1522-1 Effets de la perte de synchronisation du temps de rtablissement sur la disponibilit dans les conduits numriques fictifs de rfrence (Question UIT-R 73/4) (2001-2005) Domaine de comptence Le dlai de rtablissement du service constitue un facteur impo

2、rtant prendre en considration lors de la dtermination des exigences de qualit de fonctionnement du service. Cette Recommandation indique le niveau typique du rapport C(N + I ) aprs examen des pertes de synchronisation, des temps typiques de rtablissement et du seuil de pertes de synchronisation. LAs

3、semble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que lindisponibilit dun conduit numrique fictif de rfrence (CNFR) est dtermine par les effets combins de la disponibilit des quipements et de celle des liaisons; b) que dans certains cas, lindisponibilit des quipements nest pas due la dfaillance

4、de ces quipements; c) que la Recommandation UIT-R S.521 indique que les CNFR peuvent assurer des fonctions telles que la dmodulation/modulation, la correction derreurs, le stockage en mmoire tampon et le traitement au niveau du terminal de labonn ou de lquipement des stations terriennes; d) que les

5、CNFR peuvent prendre en charge des applications comme le MPEG-2 qui sappuient sur des mcanismes de codage squentiel sur plusieurs couches pouvant comprendre, entre autres, la scurit des adresses, la compression des donnes ou encore la correction derreurs; e) que les CNFR peuvent aussi comprendre des

6、 applications numriques utilisant dautres techniques de modulation et de codage comme la modulation par quadrature de phase (MDP-4), la modulation par dplacement de phase 8 tats (MDP-8), la modulation damplitude en quadrature (MAQ), la correction derreur directe (CED) un taux de 1/2, 3/4, ou bien le

7、s codages Reed-Solomon (RS), Turbo, etc.; f) que le rtablissement de telles applications, aprs la perte du signal, prend parfois beaucoup de temps une fois ce signal rtabli; g) que conformment la Recommandation UIT-R S.579, une liaison est considre comme indisponible lorsquil y a perte du verrouilla

8、ge de trame ou perte du rythme (synchronisation) du signal numrique reu pendant plus de 10 secondes conscutives. Ces 10 secondes sont considres comme le temps dindisponibilit. La priode de temps dindisponibilit dure jusquau rtablissement du verrouillage (synchronisation) pendant 10 secondes conscuti

9、ves; h) que la Recommandation UIT-R S.579 dfinit la disponibilit et lindisponibilit dun CNFR (qui peut comprendre certains lments du point c) du considrant ci-dessus); j) que la synchronisation dans le CNFR dun satellite peut galement avoir une incidence sur la perte de synchronisation et la priode

10、de reconstitution des couches de protocole suprieures des circuits fictifs de rfrence (CFR); 2 Rec. UIT-R S.1522-1 k) que les rcepteurs MPEG-2 subissent des dgradations, de type images arrtes, lorsque des blocs errons apparaissent sur limage vido et que ces dgradations peuvent tre considres comme de

11、s tats dindisponibilit, recommande 1 quil soit tenu compte des temps de rtablissement lors de la dtermination des exigences de disponibilit des dcodeurs numriques dots de systmes de synchronisation complexes pouvant subir des dgradations de courte dure du signal en raison de la propagation ou des br

12、ouillages (voir lAnnexe 2); 2 que les dcodeurs numriques sensibles, configurs comme indiqu au point 1 du recommande, soient utiliss dans le cas des liaisons conues pour garantir que les sources de brouillage statistiques nentraneront pas daugmentation supplmentaire de la temprature de bruit quivalen

13、te de la liaison et, par consquent, une perte de synchronisation; 3 que les niveaux C/(N + I ) indiqus dans le Tableau 1 soient utiliss lorsquon examinera la perte de synchronisation dans le cas de dmodulateurs/dcodeurs numriques types employant diverses techniques de modulation et de codage pour le

14、s systmes dbits infrieurs ou gaux 34 Mbit/s; 4 que, dans le cas o les objectifs de qualit de fonctionnement minimaux sont infrieurs aux valeurs indiques au point 3 du recommande, on considre que le seuil de perte de synchronisation est infrieur de 1 dB lobjectif de qualit de fonctionnement dgrade; 5

15、 que, pour les dmodulateurs/dcodeurs numriques, les temps de rtablissement indiqus dans le Tableau 2 soient utiliss pour dterminer lindisponibilit due une perte de synchronisation dans un CNFR employant de tels dmodulateurs/dcodeurs numriques; 6 que, pour les applications utilisant des rcepteurs MPE

16、G-2, des blocs errons apparatront dans limage vido un C/(N + I ) indiqu dans le Tableau 1, de 0,3 dB dans le cas dun codage MDP-4, taux 1/2-RS, et de 0,6 dB dans le cas dun codage MDP-4 taux 3/4-RS et 7/8-RS (voir lAnnexe 1). NOTE 1 La dure et la frquence dapparition des signaux brouilleurs peuvent

17、contribuer dterminer le niveau maximal de brouillage admissible. On constate que plusieurs occurrences de brouillage de courte dure peuvent gnrer des priodes dindisponibilit plus longues que dans le cas de brouillages de plus longue dure, mais moins nombreux (voir lAnnexe 3). Ces consquences, ainsi

18、que celles des brouillages de courte dure (infrieurs 1 s), appellent un complment dtude. NOTE 2 Les effets de la perte de synchronisation dans le CNFR dun satellite aux niveaux de protocole de couches suprieures dune CFR doivent faire lobjet dun complment dtude. NOTE 3 Le Tableau 2 a t labor laide d

19、e la dernire srie de donnes limite disponible, reproduite dans lAnnexe 4; cette version provisoire est fournie en attendant que la question soit tudie plus avant. Rec. UIT-R S.1522-1 3 TABLEAU 1 Niveaux C/(N + I ) types lors de lvaluation de la perte de synchronisation* Modulation et codage C/(N + I

20、 ) (dB) MDP-4 taux 1/2 3,5 MDP-4 taux 3/4 5,3 MDP-4 taux 7/8 6,0 MDP-8 8,1 MAQ-16 11,0 * Compte tenu des donnes mesures de lAnnexe 4. TABLEAU 2 (Voir la Note 3) Valeurs maximales des temps de rtablissement mesurs Modulation et codage Dbit binaire de la porteuse Temps de rtablissement(s) 64 kbit/s 40

21、 MDP-4 (taux CED 1/2) 2 Mbit/s 4,5 64 kbit/s 19,8 2 Mbit/s 6 8 Mbit/s 9,3 MDP-4 (taux CED 3/4) 34 Mbit/s 2,3 2 Mbit/s 3,1 8 Mbit/s 9,1 MDP-8 (taux CED 2/3 avec codage RS (201,219) 34 Mbit/s 4,0 Annexe 1 Considrations relatives aux CNFR utiliss pour fournir des services dont la disponibilit est sensi

22、ble au temps de rtablissement aprs perte de synchronisation 1 Introduction et objet Une tude des processus de synchronisation de diffrents types de rcepteurs a t mene sur la base de rsultats de mesures ou de renseignements fournis par des constructeurs de rcepteurs de stations terriennes. Les object

23、ifs de cette tude taient de dterminer la dure des brouillages et le 4 Rec. UIT-R S.1522-1 niveau de puissance ncessaire pour entraner une perte de synchronisation du rcepteur. Le niveau de dgradation et le temps ncessaire cette dsynchronisation ont t dtermins pour chaque rcepteur considr. La dure de

24、 rtablissement de la synchronisation a galement t dtermine pour chaque rcepteur. Les rsultats ont alors t quantifis de faon dterminer le seuil de perte de synchronisation qui pourraient tre applicables tous les rcepteurs de stations terriennes gostationnaires (OSG) du service fixe par satellite (SFS

25、). 2 Rcepteurs audio et vido numriques On trouvera dans lAnnexe 2 la description dun rcepteur audio et vido numrique MPEG- type et de sa qualit de fonctionnement ainsi quune analyse des rsultats des tests effectus. Ces rsultats montrent quun canal satellite analogue celui test ci-dessus qui est mis

26、en service avec un codage convolutif MDP-4 1/2-RS ou 7/8-RS concatn et un taux derreur binaire (TEB) de 1 1010subirait une perte de synchronisation en cas daugmentation du bruit de 2,2 dB pendant 1 2 s. En supposant que les niveaux nominaux C/(N + I ) soient rtablis aprs une perte de synchronisation

27、, il faudrait 4 8 s supplmentaires pour que lquipement revienne un tat de fonctionnement normal. On a remarqu que des blocs errons apparaissaient sur limage reue un niveau de seuil plus lev que le niveau de perte de synchronisation. On considre que le signal vido MPEG-2 est indisponible lorsque des

28、blocs errons sont visibles sur limage vido. Dans le cas dun signal MPEG-2 cod par MDP-4 un taux de 1/2, des blocs errons sont apparus un seuil C/N suprieur de 0,3 dB au seuil de perte de synchronisation. Dans le cas dun signal MPEG-2 cod par MDP-4 un taux de 7/8, des blocs errons sont apparus un seu

29、il C/N suprieur de 0,6 dB au seuil de perte de synchronisation. 3 Rcepteurs de donnes Il ressort des rsultats de tests de la qualit de fonctionnement de rcepteurs numriques fonctionnant divers dbits binaires que leur marge pour la perte de synchronisation est du mme ordre que les valeurs indiques au

30、 2.1. Lorsque la valeur du rapport Eb /N0tombe au-dessous du seuil autoris pendant 1 2 s, il y a perte de synchronisation en termes de frquences et de donnes. Le temps ncessaire pour retrouver la synchronisation dpend de lalgorithme utilis et de la largeur de bande quil doit balayer. En rgle gnrale,

31、 cette dure est fonction du dbit de donnes, de la mthode de modulation (modulation par inversion de phase (MDP-2), MDP-4, etc.), des techniques de codage/dcodage et du taux de codage utilis. La dure totale de rcupration de la synchronisation en frquence et en donnes varie, dans le cas de dbits binai

32、res moyens ou levs, jusqu des valeurs en Mbit/s. Les rsultats des tests illustrant la gamme des temps de rtablissement sont donns dans le Tableau 8. 4 Services par paquets Les services de donnes par paquets peuvent tre affects pour de plus longues priodes, mme si le dysfonctionnement du systme est d

33、e courte dure. LUIT-T considre quil y a indisponibilit lorsquun service est indisponible pendant au moins 10 s. Les informations dacheminement relatives au service par paquets sont mises jour toutes les 30 s. Un dysfonctionnement de courte dure et ses effets peuvent influer sur deux cycles de ces mi

34、ses jour au maximum. On peut donc en conclure que mme si la perte de synchronisation du rcepteur ne dure que 1 15 s, les consquences gnrales, y compris le temps de rtablissement du service, peuvent tre une priode dindisponibilit bien plus longue de ce service. Rec. UIT-R S.1522-1 5 5 Rseaux satellit

35、e avec fonctions de traitement embarqu Les satellites tant dsormais quips de systmes de traitement embarqu, il faut aussi tenir compte de la perte de synchronisation sur la liaison montante de ces rseaux quand on value les consquences du brouillage caus, notamment, par des systmes non OSG des systme

36、s OSG du SFS. Une tude complmentaire devra tre faite pour dterminer les dures et les niveaux de brouillage ncessaires pour entraner une perte de synchronisation des rcepteurs de satellites dots de fonctions de traitement embarqu. 6 Rsum et conclusions Des tests de qualit de fonctionnement et de sens

37、ibilit aux brouillages ont t effectus sur diffrents types de rcepteurs/dmodulateurs fonctionnant ou quil est prvu dexploiter dans les bandes des 30/20 GHz et 14/11 GHz. Des renseignements complmentaires sur les autres configurations et les amliorations apportes aux techniques actuelles sont ncessair

38、es. Les rsultats de tests effectus sur des rcepteurs types utiliss pour les systmes vido et audio numriques, les services de transmission de donnes et les applications vocales montrent que les niveaux de bruit ou de brouillage qui dpassent les niveaux de seuil C/N indiqus dans le Tableau 1 pendant u

39、n bref laps de temps entranent une perte de synchronisation du rcepteur. Ces tests montrent aussi que lorsque les signaux sont ramens leurs niveaux nominaux C/(N + I ), aprs une perte de synchronisation, les temps de rtablissement du rcepteur dpendent de la modulation, du codage et du dbit binaire (

40、voir le Tableau 2). Il est ncessaire dtudier plus en dtail la dure et la frquence dapparition des sources de brouillage, afin de quantifier avec prcision leurs effets sur les services pourvus de fonctions de synchronisation intgres. Pour les systmes tests, il est vident que le temps de rtablissement

41、 du service est un facteur important prendre en considration lorsque lon dtermine les exigences de qualit du service. Plusieurs facteurs influent sur la dure totale ncessaire au rtablissement du service, savoir la synchronisation du dmodulateur et des bits, la synchronisation de limage, le dcodage d

42、e la correction derreurs, la synchronisation de scurit, le rtablissement des connexions pour les circuits tlphoniques et la rinitialisation des protocoles de transmission pour les circuits de donnes. Annexe 2 Perte de synchronisation due un brouillage de courte dure caus un rcepteur audio et vido nu

43、mrique MPEG-2 1 Introduction La prsente Annexe traite du processus de synchronisation dun rcepteur vido numrique couram-ment utilis par les radiodiffuseurs pour les reportages dactualits par satellite et la distribution vido. Des rcepteurs complexes du mme type sont aussi utiliss pour des applicatio

44、ns de rception directe chez le particulier et du service de radiodiffusion par satellite (SRS), la distribution de donnes, le transfert de fichiers, la diffusion de donnes, etc. Ce type de rcepteur a t slectionn pour les tests et lvaluation, car les donnes vido font lobjet dun codage complexe et son

45、t fortement compresses lorsque la perte de synchronisation peut entraner de longues inter-ruptions. Dautres rcepteurs conus pour des types de services diffrents fonctionneront de la mme manire, mais avec des dures dinterruption diffrentes. 6 Rec. UIT-R S.1522-1 2 Objectifs et approche Les objectifs

46、de ltude taient de dterminer la dure du brouillage et le niveau de puissance nces-saire pour entraner une perte de synchronisation du rcepteur et de caractriser sa dure dinter-ruption. Pour effectuer ces mesures, le brouillage a t modlis sous la forme dun bruit Gaussien, conformment aux procdures de

47、 tests reconnues relatives au brouillage provenant de sources numriques. Les mesures ont t faites en augmentant le niveau de bruit, afin de simuler la source de brouillage. Les tests initiaux visaient dfinir la performance en matire de TEB du rcepteur et les rsultats ont t compars aux spcifications du constructeur, afin de garantir un fonctionnement correct du systme test. Des tests supplmentaires ont t raliss pour dterminer la dure moyenne de perte de synchronisation et le temps de rtablissement. Des tests ont galement t effectus afin de mesurer les effets