電信網(wǎng)絡(luò)的性能置度

交換技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)管控 責(zé)任編輯:qj227711 2013-03-18

摘要:1.4電信網(wǎng)絡(luò)的性能置度為了說明電信網(wǎng)絡(luò)的性能量度概念,我們先以電話通信網(wǎng)為例說明對電話通信的基本要求。這種要求實質(zhì)上就是對通信質(zhì)量的要求。電話通信的最基本功能是傳遞人類的語言信息。為了使人們的語言經(jīng)過電話通信系統(tǒng)傳遞后,能夠聽得到、聽得懂,達(dá)到滿意的程度。因此,電話通信系統(tǒng)中的終端設(shè)備、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備

1.4 電信網(wǎng)絡(luò)的性能置度

為了說明電信網(wǎng)絡(luò)的性能量度概念,我們先以電話通信網(wǎng)為例說明對電話通信的基本要求。這種要求實質(zhì)上就是對通信質(zhì)量的要求。

電話通信的最基本功能是傳遞人類的語言信息。為了使人們的語言經(jīng)過電話通信系統(tǒng)傳遞后,能夠聽得到、聽得懂,達(dá)到滿意的程度。因此,電話通信系統(tǒng)中的終端設(shè)備、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備都應(yīng)滿足語言和聽覺方面的要求,這些要求主要有以下幾點。

1.聲音響度要足夠大

我們知道,人們在進(jìn)行面對面交談時,如果講話人的聲音太小,對方就聽不到或聽不清楚。同樣,經(jīng)過電話通信系統(tǒng)傳送后的語音信息,也應(yīng)保證聲音有足夠大的響度。

要保證聲音的響度,就要保證發(fā)話端能產(chǎn)生足夠響度的聲能。一個人講話,其語音所發(fā)出來的能量經(jīng)過測量約為:

人們打電話時總希望能夠像平時與別人交談那樣,不必高聲呼叫,因此,要求電話機(jī)的送話器接收1-10nw的功率就能可靠地工作。

人的耳朵所聽到的聲音,并不是講話人所發(fā)出的全部聲能,送入人耳朵最好的聲強(qiáng)為。在收聽電話時,送入受話器的電話功率在1nW以上時就可以聽到足夠大的聲音。

老式話機(jī)中常用的炭精送話器,在聲能轉(zhuǎn)換為電能時有放大作用。而對電磁式送話器、壓電陶瓷送話器和駐極體送話器來說,則要在電話機(jī)中裝置放大電路,以達(dá)到輸出功率的要求。我們要求送話器可送出103nW的電功率,受話器只需接收lnW的功率就可以了,因此,經(jīng)過電話通信系統(tǒng)所允許的最大凈損耗不得超過:

有關(guān)交換設(shè)備中如何保證不超過允許的最大凈衰耗,我們將在后續(xù)章節(jié)中介紹。

1.要有適當(dāng)?shù)那逦?/STRONG>

電話通信系統(tǒng)為了保證用戶接收到聲音的足夠響度,可用限制全程凈袞耗的辦法來解決:

而保證聲音的清晰程度,則要求電話通信系統(tǒng)必須能夠傳送適當(dāng)寬的頻率范圍。

據(jù)試驗,人類語言的基本頻率范圍為80-1200Hz,但在語言中除基本頻率外,還包含著比基頻高的各種頻率。實驗告訴我們,如果沒有其他因素(如噪聲)對語聲的影響,把語言頻帶限制在200-7000Hz,可以完全不影響語聲的淸晰度。

所謂清晰度就是在發(fā)話端發(fā)出一定數(shù)量的無意義音節(jié),在收聽端由幾個收聽者記錄聽到的音節(jié),統(tǒng)計其記錄中正確接收的音節(jié)和發(fā)話端所發(fā)音節(jié)總和的百分比稱為清晰度。

人與人之間的電話通信通過清晰度來評定質(zhì)量,是一種較為客觀的方法。如果發(fā)話端發(fā)出的是單詞或句子,則統(tǒng)計能正確理解原意的單詞或句子所占的百分比,就稱做單詞或句子的可懂度。由于單詞是有規(guī)律的音節(jié)的組合,句子則更有其規(guī)律性,因此,在同一電話通信系統(tǒng)中傳送單詞或句子的可懂度比傳送音節(jié)的清晰度要髙。例如,音節(jié)淸晰度達(dá)60%-70%時,單詞的可懂度可達(dá)到70%-80%,句子的可懂度可達(dá)到95%。

如果要求通過電話通信系統(tǒng)傳送語聲的清晰度要非常好,最理想的是把語音中的200-7000Hz頻帶全都從發(fā)話端送到接收端。但這樣做的結(jié)果是使電話通信系統(tǒng)中的各種設(shè)備成本提高,從而使電話通信難以普及。在實際系統(tǒng)中,只要傳送語聲頻帶的主要部分,使收聽者能夠聽得清、聽得懂、就達(dá)到電話通信的基本要求了由實驗可知,電話通信系統(tǒng)如果傳送300-2700Hz時,音節(jié)淸晰度為92%;如果傳送300-3400Hz時,音節(jié)淸晰度可達(dá)96%。現(xiàn)代電話通信系統(tǒng)選用的電話傳輸頻帶均為300-3400Hz。

  2.減小聽覺的疲乏和消除聲音的掩蔽現(xiàn)象

傳輸質(zhì)量不同,終端設(shè)備技術(shù)參數(shù)不同,給打電話的人的感覺也會不一樣。有些電話使用起來,用戶會產(chǎn)生聽覺疲乏現(xiàn)象。電話通信是傳遞電話用戶之間的語言信息,因此,電話通信的質(zhì)量與人耳的聽覺特性有關(guān)?例如,在收聽電話時,若某種較強(qiáng)的單頻信號通過受話器連續(xù)作用于人耳,其聽覺靈敏度就會因聽覺神經(jīng)的疲乏而降低,甚至在這種聲音消失后還要經(jīng)過3?5秒鐘后才能逐漸恢復(fù)常態(tài)。這種聽覺的疲乏現(xiàn)象,就要求在設(shè)計電話機(jī)電路時要采用消側(cè)音電路以減少聽覺的疲乏。

當(dāng)兩個不同響度的聲音同時進(jìn)入人耳時,強(qiáng)音能壓倒弱音,這種由于另一種聲音的存在,影響了人耳收聽電話中傳來的聲音現(xiàn)象,稱為聲的掩蔽現(xiàn)象。為了消除或減弱電話通信時附近的干擾聲,這就要求電話機(jī)應(yīng)安裝在安靜的場所。例如,裝在電信營業(yè)廳的電話機(jī),應(yīng)裝在電話隔音間內(nèi),又如人工交換室內(nèi)應(yīng)該按聲學(xué)要求采取措施。

上述電話通信的基本要求只說明了語言信息傳遞的要求?,F(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不同,對通信質(zhì)量的要求有所不同。但電信網(wǎng)絡(luò)的基本任務(wù)不管是哪種業(yè)務(wù)都需要快速、準(zhǔn)確、不間斷地完成。系統(tǒng)性能的好壞,直接關(guān)系到信號傳輸?shù)馁|(zhì)燉。因此,如何來衡最通信系統(tǒng)的優(yōu)劣是一個十分重要的問題。但制定系統(tǒng)的性能指標(biāo)又是一個復(fù)雜的問題,它涉及系統(tǒng)的以下各方面的指標(biāo)。

有效性:指傳輸信息的速度,如碼元速率、信息速率、頻率利用率、其他網(wǎng)絡(luò)資源的利用率等。

可靠性:指傳輸信息的質(zhì)量。一般用響度標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字信息的誤碼率來表示。

適應(yīng)性:指系統(tǒng)對不同運(yùn)營環(huán)境和外界條件變化的適應(yīng)能力。

標(biāo)準(zhǔn)性:指縮短研制通信設(shè)備的周期,降低生產(chǎn)成本,便于用戶選購,便于維修等。

經(jīng)濟(jì)性:指性能價格比。經(jīng)濟(jì)性還和頻帶利用率、信號功率利用率有關(guān)。

可維護(hù)性:指系統(tǒng)的維修簡單方便程度。

保密性:指系統(tǒng)對所傳輸信號的加密措施。

工藝性:指系統(tǒng)設(shè)備的各種工藝水平。

在上述各定性指標(biāo)中,系統(tǒng)的有效性和可靠性起著主導(dǎo)作用。前者指傳輸?shù)摹八俣取眴栴},它是用來衡量通信系統(tǒng)在單位時間內(nèi)傳輸信息的數(shù)最是多少。而后者主要是指傳輸?shù)摹百|(zhì)ft”問題,它是用來衡量通信系統(tǒng)傳輸消息質(zhì)量的好壞。而通信系統(tǒng)的有效性與可靠性互相是矛盾的。因為,要求傳輸質(zhì)量好,傳輸?shù)乃俣染褪艿较拗?;反之,要求傳輸速度高,其質(zhì)燉就可能差一些。所以在實踐中,要根據(jù)實際要求取得相對的統(tǒng)一。在滿足一定可靠性指標(biāo)條件下,盡量提高傳輸速度,或在一定傳輸速度條件下,盡量提高傳輸質(zhì)景。

在模擬通信系統(tǒng)中,信息傳輸?shù)挠行猿S糜行鬏旑l帶來度量,信息傳輸?shù)目煽啃猿S媒邮斩溯敵龅男旁氡葋矶攘?。所謂信噪比是信號的平均功率與噪聲的平均功率之比。信噪比越大,通信質(zhì)量越好。一般要求信噪比不低于26dB。

在數(shù)字通信系統(tǒng)中,信息傳輸?shù)挠行酝ǔS么a元傳輸速率(傳碼率)/fB來衡量,或用信息傳輸速率(傳信率)札來衡量。

所謂碼元是指在數(shù)字通信中,常用一系列時間等長的電信號波形表示數(shù)字信息,這樣一個個電信號波形稱為碼元,一個電信號波形占有的時間間隔稱為碼元長度,也稱為碼元周期。

碼元傳輸速率(傳碼率)/?B定義為每秒鐘傳送的碼元數(shù)目,單位為波特(Baud),簡寫為B比特是信息量的單位,常寫成“bit”.每個二進(jìn)制碼元所含的信息量就定為lbit.信息傳輸速率(傳信率)札定義為每秒鐘所傳送的信息,單位是bit/s(比特/秒),還可用kbit/s(千比特/秒)和Mbit/s(兆比特/秒)?

傳信率也可以認(rèn)為是每秒鐘所傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元數(shù)。

傳碼率和傳信率雖然都用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性,但二者之間是有區(qū)別的。在二進(jìn)制條件下,兩者在數(shù)值上相等,但單位不同。在多進(jìn)制情況下,兩者間在數(shù)值上是不等的,兩者間的數(shù)值關(guān)系為

由上式可以看出,若采用多進(jìn)制碼元傳輸信息,就可以提高傳信率。

數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用差錯率來衡量。差錯率也有兩種表示方法:誤碼率、誤信率。誤碼率就是接收端收到的錯誤碼元數(shù)與傳輸?shù)目偞a元數(shù)之比。表示為

誤信率就是接收端的錯誤比特數(shù)與在發(fā)送端發(fā)出的總比特數(shù)中的比例。表示為

電信網(wǎng)絡(luò)中的交換系統(tǒng)也存在可靠性問題,特別是交換系統(tǒng)中的控制機(jī)構(gòu)的可靠性還可用平均故障間隔時間(MTBF)和系統(tǒng)平均維修時間(MTTR)來進(jìn)行描述。相關(guān)內(nèi)容將在“程控交換技術(shù)”一章中進(jìn)行介紹。

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