Oprogramowanie wielokanałowego systemu pomiarowego

Transkrypt

> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) <
1
Oprogramowanie wielokanaáowego systemu
pomiarowego sygnaáów synchronizacji
Michaá Kasznia, Michaá KryĞciak, Paweá Malak
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. WPROWADZENIE
W
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
([email protected]). 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.
PWT 2013 - Poznań - 13 grudnia 2013
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 analitycznopomiarowe wspóápracujące z urządzeniem pomiarowym –
czterokanaáowym miernikiem báĊdu czasu – i umoĪliwiające
wykonywanie obliczeĔ parametrów sygnaáów synchronizacji
w czasie rzeczywistym podczas wielokanaáowego pomiaru
báĊdu czasu.
II. PARAMETRY SYGNAàU SYNCHRONIZACJI
Podstawowym parametrem sygnaáu taktowania jest báąd
czasu TE bĊdący róĪnicą faz miĊdzy sygnaáem badanym a
sygnaáem odniesienia wyraĪony w jednostkach czasu.
29
WartoĞü dewiacji Allana, dewiacji czasu oraz dewiacji
Hadamarda estymuje siĊ wykorzystując ciąg N próbek báĊdu
czasu ze wzorów:
ADˆ EV W N 2n
xi 2 n 2 xi n xi N 2n ¦
i 1
1
2n 2 W02
N 3n 1 ª
1
1
1

¦ «
6 N 3n 1 j 1 «¬ n
TDˆ EV nW0 HDˆ EV W
2
(1)
j n 1
º
i j
»¼
2
¦ xi 2n 2 xi n xi » (2)
N 3 n
1
6n 2 W 02 N 3n ¦ x i 3n 3 x i 2 n 3 x i n x i 2
(3)
i 1
gdzie: xi – wartoĞci báĊdu czasu wziĊte z odstĊpem W0; W=nW0
jest przedziaáem obserwacji, a N jest liczbą równomiernie
odlegáych wartoĞci báĊdu czasu xi [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:
ADˆ EVi nW0 2n2W02
1
A n xi 2xi n xi 2n 2
i 2n i 1
(3)
gdzie Ai1 n jest sumą kwadratów drugich róĪnic obliczoną
w chwili ií1:
i 1
¦ x j 2 x j n x j 2n 2
Ai 1 n (4)
j 2 n 1
Operacje obliczania dewiacji czasu dla bieĪącej chwili
próbkowania i przebiegają wedáug wzoru:
TDˆ EVi nW0 >
1
1

S ov , i 1 n Si 1 n ' i n 2
i 3n 1 6n 2
@
(5)
gdzie:
S ov, i n jest sumą caákowitą (zewnĊtrzną) daną wzorem:
S ov , i n S ov , i 1 n Si2 n (6)
Si n (7)
S i n jest sumą wewnĊtrzną obliczaną wedáug wzorów:
Si 1 n xi 3n 3 xi 2 n 3 xi n xi dla i ! 3n
¦ x j 2 x j n x j 2n 3n
S3n n (8)
j 2 n 1
a ' i n jest trzecią róĪnicą báĊdu czasu
' i n xi 3n 3 xi 2 n 3 xi n xi
(9)
Operacje obliczania dewiacji Hadamarda dla bieĪącej
chwili próbkowania i przebiegają wedáug wzoru:
HDˆ EVi nW0 6n2W02
1
B n 'i n 2
i 3n i 1
(10)
gdzie Bi 1 n jest sumą kwadratów trzecich róĪnic obliczoną
30
2
w chwili ií1:
Bi n ¦ x j 3x j n 3x j 2n x j 3n 2
i
(11)
j 3n 1
a ' i n jest trzecią róĪnicą báĊdu czasu daną wzorem (9).
WartoĞü parametrów dla bieĪącej chwili próbkowania i
zaleĪą od sum Ai1 n , Bi 1 n , Sov,i-1(n) i Si-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:
max §¨ max xi min xi ·¸
(12)
k did k n
¹
gdzie W=nW0 jest przedziaáem obserwacji, ciąg {xi} jest ciągiem
N próbek báĊdu czasu miĊdzy sygnaáem badanym a sygnaáem
odniesienia wziĊtych z odstĊpem W0, 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=nW0
wystĊpujących w ciągu N próbek báĊdu czasu. W tym celu
„okno” obejmujące n+1 kolejnych próbek przesuwane jest o
jedną próbkĊ (odstĊp W0), od początku do koĔca ciągu {xi}.
Dla kaĪdego usytuowania okna znajdowana jest wartoĞü
miĊdzyszczytowa báĊdu czasu xpp. WartoĞü MTIE(W) jest
maksymalną wartoĞcią miĊdzyszczytową báĊdu czasu xpp
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
MTˆIE nW 0 1d k d N n© k d i d k n
XVII Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne
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) W0;
x przed rozpoczĊciem pomiaru ustalany jest odstĊp
próbkowania W0, 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).
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. OPROGRAMOWANIE 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
czterokanaáowy system pomiarowy
zapis ciągu danych na dysku komputera
s4(t)
miernik TE
strumieĔ
danych
s4ref(t)
bufor ostatnich 3nmax+1 wektorów próbek w pamiĊci komputera
s3(t)
miernik TE
interfejs
s3ref(t)
s2(t)
miernik TE
s2 ref(t)
4xi-3nmax
...
4xi-nmax
...
4xi-1
4xi
3xi-3nmax
...
3xi-nmax
...
3xi-1
3xi
2xi-3nmax
...
2xi-nmax
...
2xi-1
2xi
1xi-3nmax
...
1xi-nmax
...
1xi-1
1xi
ti-3nmax
...
ti-nmax
...
ti-1
ti
s1(t)
miernik TE
s1 ref(t)
algorytmy wyznaczania ADEV, TDEV, HDEV
i MTIE w czasie rzeczywistym
MTIE [ns]
T DEV [ns]
10000
100
1000
10
100
1
10
0,1
0,01
1
0.1
1
tau [s]
10
100
1000
0,1
1
10
tau[s]
100
1000
Rys. 1. Schemat blokowy czterokanaáowego systemu pomiarowego sygnaáów taktowania
3
31
Okno gáówne programu
Wykresy báĊdu czasu TE
Wykresy ADEV, TDEV, HDEV
Wykresy MTIE
START/STOP
Ustawienia parametrów
pomiaru i obliczeĔ
4
obliczanie ADEV
obliczanie TDEV
obliczanie HDEV
pomiar TE
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 pomiarowoobliczeniowego, 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 W0, 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 (Wmin)
oraz maksymalnego przedziaáu obserwacji (Wmax), dla których
wykonywane bĊdą obliczenia. WartoĞü Wmin jest ustawiana
32
jako wielokrotnoĞü odstĊpu pomiaru W0, przy czym, zgodnie z
zaleceniami [1] nie moĪe byü mniejsza niĪ 3W0. WartoĞü
maksymalnego przedziaáu obserwacji Wmax 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 W0, Wmin i Wmax).
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
3nmax+1 (w przypadku dewiacji) lub nmax+1 (w przypadku
MTIE) ostatnio zmierzonych wektorów wartoĞci báĊdu czasu,
gdzie nmax jest miarą najwiĊkszego analizowanego przedziaáu
obserwacji (Wmax=nmaxW0). 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.
5
Rys. 3. Widok okna wyboru parametrów pomiaru i obliczeĔ
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.
start
pomiar próbek TE w czterech kanaáach
k:=0; i:=i+1
obliczanie parametrów dla Wk=nkW0
k:=k+1
T
N
k=kmax ?
aktualizacja wykresów TE
i wykresów parametrów
T
STOP?
N
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
IV. PODSUMOWANIE
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.
33
6
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.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
Zalecenia ETSI EN 300 462, ITU-T Rec. G.810, ANSI T1.101-1999.
S. Bregni, “Synchronization of Digital Telecommunications Networks”,
J. Wiley & Sons, 2002.
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.
A. Dobrogowski, M. Kasznia, M. Jessa, K. Lange, M. Jaworski,
„Hardware and software realization of time terror measurements with
34
[5]
[6]
[7]
[8]
real-time assessment of ADEV, TDEV, and MTIE”, Proc. of 24th
European Frequency and Time Forum, 13-16 April 2010, Noordwijk,
Netherlands.
A. Dobrogowski,
M. Jessa,
M. Kasznia,
K. Lange,
„System
wspomagania
synchronizacji”,
PoznaĔskie
Warsztaty
Telekomunikacyjne PWT’2012, str. 51-54, PoznaĔ, 14 grudnia 2012.
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.
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.
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.