Адаптация DSL к национальным особенностям. Экономичный подход к нормированию и измерению сетей широкополосного абонентского доступа.


Кочеров А.В. Заместитель директора ООО «Аналитик-ТС». Москва. +7(495)775 60 11, andrey@analytic.ru, www.analytic.ru

Hits: 21429

Внедрение ADSL на российских телефонных сетях сопровождается решением большого числа технических задач по анализу состояния и адаптации существующих пар. В статье рассмотрен подход по решению таких задач, опробованный в ОАО "ЮТК"

Национальной особенностью российских местных телефонных сетей является отсутствие нормирования частотных характеристик - рабочего затухания, асимметрии и переходного затухания. Так же в отличии от Европы и Северной Америки значительное число российских АТС являются аналоговыми. Другой особенностью российских телефонных сетей является централизованная топология их построения, когда все оборудование телефонной станции сосредоточено в одном здании, а абоненты подключаются через иерархию кабельной инфраструктуры. Эти "национальные особенности" являются причиной большого уровня электромагнитных помех, а средняя длина абонентских линий почти вдвое больше чем на европейских сетях. А из-за ненормированной и, следовательно, худшей асимметрии пар наши кабели чувствительны к электромагнитным полям и помехам от цепей электропитания, электроснабжения и заземления. К тому же сами цепи заземления часто выполнены некорректно или имеют избыточную длину. Поэтому при использовании телефонных пар для организации линий ADSL следует контролировать следующие параметры:
  • Рабочее и переходное затухания в кабеле. Этот вид измерений является традиционным в эксплуатационной практике.
  • Поперечные помехи. Так же вполне традиционное измерение.
  • Затухание асимметрии пары. Недостаточная симметрия является причиной снижения всех видов переходного затухания.
  • Затухание асимметрии оконечного оборудования. Обычно этот параметр контролируется в ходе сертификации оборудования.
  • Станционные продольные помехи. Они переходят в поперечные из-за недостаточной асимметрии пары.
  • Импеданс заземления;
  • Спектр продольных помех, который формируются в контуре: земля - заземлитель - ЭДС станционных помех - пара - экран - земля.
Контроль величины затухания и уровня помех необходимо производить в диапазоне частот, соответствующим диапазону применяемой цифровой линии (для ADSL2+ это значение до 2,2 МГц):
  • помехи - п о спектру,
  • затухание и импеданс - по частотным характеристикам.
Измерения на единственной частоте или по суммарному уровню в полосе частот не дадут всей полноты картины.

 

Типовые параметры линий местных телефонных сетей Европа Россия
Средняя длина абонентской линии, км (Использованы нормы проектирования фирмы "Искрател" (Словения) и данные ОАО "ГИПРОСВЯЗЬ" (Россия).) 1,5 2,5
Емкость пары, нФ/км, не более 42 45…55
Частотные характеристики в диапазоне частот до 2,2 МГц (В соответствии с ITU-T L.19 "Многопарные медные сетевые кабели, обеспечивающие одновременную работу нескольких служб таких как POTS, ISDN и xDSL." 11/2003)
Затухание асимметрии не менее, дБ 40 Нет нормы
NEXT в пучке не менее, дБ 44 Нет нормы
ELFEXT в пучке не менее, дБ
(Российские нормы на абонентские цифровые линии на участке ЭАТС - концентратор устанавливают требование к величине ELFEXT на частоте 1024 кГц равным 50 дБ)
38 Нет нормы

 

Контроль допустимого спектра поперечных помех

 

 

Контроль допустимого спектра продольных помех

 

 

Контроль затухания асимметрии пары

 

 

Станционные помехи на европейских сетях не имеют мощных электромеханических источников и определяются лишь переходными помехами от ранее установленных цифровых линий ISDN и HDSL. Об этом можно судить по моделям, приводимым ETSI (AWGN 140, ETSI-А, ETSI-В). Особенностью помех от многих отечественных АТС является быстрое изменение во времени средней мощности этих помех.
Данное отличие нашло свое отражение в измерительном оборудовании. Так DSL-анализаторы, поступающие с европейского рынка, измеряют только усредненную мощность помех (интервал усреднения обычно равен 1 с). Этого вполне хватает для контроля качества их линий, так как в большинстве случаев уровень "быстрых" и усредненных помех совпадают. В условиях эксплуатации отечественных сетей этого недостаточно - необходимо контролировать импульсную составляющую мощности помех, поскольку помеха нестационарная. К тому же контроль амплитуды импульсных помех производится в ненормированной полосе частот:
  • Шум - средняя мощность помех за 1 с;
  • Максимальный Шум - максимальное на интервале времени 1 с значение мощности помех в полосе частот DSL и за время, соизмеримое с длительностью кадра ADSL-сигнала - 1/(4 кГц)=250 мкс.
Хронограммы выборочных измерений помех на реальных абонентских линиях АТС различных типов показывают отсутствие всплесков помех на цифровых станциях и случайный характер всплесков помех на электромеханической станциях. Различие уровней Максимальный - Средний может достигать 30 дБ и более.
К сожалению, даже полный переход на цифровые станции не избавит оператора от необходимости проведения контроля помех на станционной стороне. Так как после демонтажа последней АТС-ДШ или АТС-К останутся проблемы некачественного энергоснабжения, "длинного заземлителя" и т.д.

 

Подведем некоторые итоги, описывающие особенности местных сетей России в сопоставлении с Европой:
  • Средняя длина кабелей больше:
    • 2,5 км против 1,5 км в Европе,
  • Нормирование емкости произведено менее жестко:
    • больше емкость - больше рабочее затухание,
  • Асимметрия и переходные затухания не нормированы:
    • хуже балансировка - выше переходные помехи;
    • коэффициент цифрового уплотнения кабеля существенно ниже,
  • Много аналоговых телефонных станций:
    • выше уровень помех; помехи имеют случайный характер.

Учет национальных особенностей

Для снижения негативного влияния упомянутых выше факторв, нормирование цифровых линий предлагается осуществлять по наиболее информационно емкому эксплуатационному параметру - скорости цифровой линии. При этом следует увязывать скорость со следующими параметрами:

  • длина линии, тип и параметры кабеля,
  • нормативно допустимые помехи и искажения,
  • запас помехозащищенности
Так же нужно помнить о политике разумного ограничения скорости, что позволяет обеспечить эксплуатационную надежность сети цифрового доступа в целом.
АТС типа EWSD. Результаты измерений при отсутствии внешних помех и переходных влияний от соседних DSL-линий (модель AWGN-140). Уровни "Максимальный Шум" и "Шум" практически совпадают и оба ниже модели AWGN 140

АТС типа АТС-ДШ. Результаты измерений при наличии переходных влияний от соседней ADSL-линии, а также при существенных уровнях продольных и прочих помех

 

 

Сценарии нормирования цифровых линий

Рассмотрим три сценария, обеспечивающих развертывание и эксплуатацию сетей DSL. Условно назовемих как - "Минимум хлопот", "Взвешенный подход", "Сверхзадача".
Сценарии развертывания сети цифрового абонентского доступа
Сценарий Тактика нормирования Минусы Плюсы Нормативные документы
Минимум хлопот Жесткое ограничение нормы скорости цифровой линии - расчет на наихудший случай при любом коэффициенте уплотнения Существенное ограничение площади зоны обслуживания - минимум абонентов Ничего и никогда не измерять - включил и работай Справочник: контроль длины по учетным данным и сопротивлению шлейфа
Взвешенный подход Нормирование скорости, исходя из оптимистичного сценария, основываясь на рекомендациях ITU-Т и планируемого коэффициента цифрового уплотнения кабеля Незначительное ограничение площади зоны обслуживания относительно максимально возможной. Проведение измерительных работ в особых случаях Разумная загрузка кабеля цифровыми линиями. Контролируемое расходование скоростного потенциала кабеля Рекомендации ITU-T L.19, G.991.x, G.992.x, G.996.1 с учетом национальных стандартов и особенностей
Сверхзадача Стремление к обеспечению скоростного потенциала линии равного скоростному потенциалу оконечного оборудования Максимальная площадь зоны обслуживания.
Постоянный мониторинг сети.
Работа на пределе - минимальная устойчивость абонентской сети.
Написано в спецификации 29 Мбит/с - к этому и следует стремиться всегда и везде ?

Учитывая, что в настоящее время производится замена устаревших аналоговых АТС на цифровые, а это способствует снижению уровня помех, представляется целесообразным нормировать скорость доступа на основе данных рекомендации МСЭ Т L.19, предусмотрев соответствующие измерительные процессы и нормируя спектры и динамику изменения помех. Такой вывод вписывается в действия по сценарию:

Взвешенный подход


Именно этот метод построения системы развертывания и технической эксплуатации сети цифрового абонентского доступа выбрали специалисты ОАО "ЮТК". В результате была организована система технической эксплуатации сети цифрового абонентского доступа ОАО "ЮТК", которая учитывает теоретические и экономические аспекты процесса развертывания сети цифрового доступа, основана на практических результатах и отработана на исходных данных, полученных от филиалов и структурных подразделений. В ходе этой работы была разработана "Временная инструкция по тестированию пар медножильных кабелей на сети абонентского доступа для предоставления широкополосного доступа по технологии xDSL". Этот документ был утвержден руководством компании и стал обязательным для исполнения.
Какие же основные идеи заложены во "Временной инструкции ЮТК DSL"? Рассмотрим основные положения этого документа.
Построение цифровых сетей доступа DSL проводится с частичным инструментальным контролем. При этом развертывание сети происходит в следующей последовательности:

  1. Происходит аудит сети доступа. Оператор связи должен провести работы, направленные на создание базы данных учета кабелей; допускается формирование такой базы непосредственно в процессе построения сети доступа.
  2. Инсталляция цифровой линии при подключении каждого нового абонента должна выполняться с минимальным объемом контрольно-измерительных операций. Для этого должны использоваться информация из базы данных, а нормы скорости и ЭМС кабелей должны учитывать предельный коэффициент цифрового уплотнения кабеля.
  3. Поиск и устранение неисправностей производится в случае возникновения проблем с подключением нового абонента по методике, представленной в инструкции.
Минимизация объема контрольно-измерительных операций предполагает, что установка цифровых линий будет в большинстве случаев (не менее 80%) успешна без выполнения каких-либо измерительных процедур. Подобный подход позволяет сэкономить средства на приобретение и эксплуатацию средств измерений, а так же сократить время организации цифровой линии. В незначительном числе инсталляций (до 20%) вполне возможно выявление несоответствия скорости цифровой линии номинальному значению. При этом характеристики кабелей должны быть измерены и на основании результатов измерений принимается решение о целесообразности ремонта кабеля.
Номинальные скоростные характеристики определены для предельного коэффициента цифрового уплотнения кабеля равном 30%. При этом учитываются следующие обстоятельства:
  • считается, что применяемые многопарные кабели имеют преимущественно пучковую скрутку с использованием 10-ти парных пучков
  • предполагается, что переходное затухание между парами разных 10-парных пучков не менее чем на 15 дБ выше, чем внутри 10-парного пучка
Таким образом, 30% заполнение кабеля должно быть распределено по 10-парным пучкам, т.е. в 10-парном пучке допустимо задействовать под однотипные DSL не более 3-х пар.
Параметры по постоянному току, характеризующие исправность кабеля, должны соответствовать действующим отраслевым нормам. Это документы: "Руководство по электрическим измерениям линий сельских телефонных сетей". М., Связь, 1977 и "Руководство по измерениям характеристик линий городских сетей в процессе эксплуатации". М., Связь, 1997. Параметры ЭМС, характеризующие исправность кабеля, должны соответствовать рекомендациям ITU T L.19 и G.996.1 и определяют номинальные характеристики соотношения скорость передачи - длина линии.

 

Пример номинальных скоростных характеристик линии на сети DSL ОАО "ЮТК".

Причины снижения эксплуатационных характеристик линии и их определение на сети DSL ОАО "ЮТК".

Причины снижения эксплуатационных характеристик цифровых линий
Частотная характеристика защищенности R(f) = Sin(f) - Snoise(f), дБ определяет запас помехозащищенности SHDSL/SHDSL.bis или скорость линии ADSL2+ и представляет собой разность спектров полезного сигнала и помех от всех действующих источников на входе приемника
Спектр полезного сигнала на вх.приемника Sin(f) = Sout(f) - A(f), дБм/10кГц определяется уровнем Pout, дБм и спектром передатчика Sout(f), дБм/10кГц, а также АЧХ кабеля A(f), дБ. АЧХ рабочего затухания номинально зависит от типа кабеля, диаметра жил и длины A(f) = a(f)L, дБ Помехи на окончаниях кабеля Snoise(f) являются суммой сигналов от многих источников:
  • традиционная телефония - помехи от АТС ДШ, АТС К
  • индустриальные помехи
  • переходные помехи от ранее установленных цифровых линий
  • помехи от ДВ- и СВ-радиостанций и т.д.
Замокание кабеля Не отключены нагрузочные катушки Не отключены отводы Малоe переходное затухание - причина расщепление или неоднородность пары Малая симметрия пары Завышен импеданс заземления на станции, который следует контролировать в диапазоне частот применяемой DSL
Вычисление эквивалентных длин кабельных линий
De = D2 Эквивалентный диаметр сечения жил
Расчет затухания, запаса помехозащищенности и скорости
Расчет сопротивления шлейфа
Lce = L1 + L2 + L3 + L4 Расчет емкости и задержки
L1, L2, L3, L4
D1, D2, D3, D4
Длины и диаметры сечения жил по участкам: Станционный(1), Магистральный(2), Распределительный(3) и Абонентская проводка(4)
Выбор пары и контроль исправности пары
Выбор пары
Без проведения измерений SHDSL - запас помехозащищенности Xн(Lae, Vmin)>0 дБ
ADSL2+ - скоростной потенциал линии Vн(Lae)>Vmin
По переходному затуханию Отбор пар из РК по переходному затуханию NEXT.
СИЭ - тестер ТКП фирмы "ЭРСТЕД"
По скоростному потенциалу или запасу помехозащищенности SHDSL -запас помехозащищенности X(Vmin)>0 дБ
ADSL2+ - скоростной потенциал линии V>Vн(Lae)
Контроль исправности пары
Традиционный Измерения на постоянном токе - Rшл, Rиз, Rас, Cаб.
СИЭ - ИРК-ПРО, Олимп-МЦ, Dynatel 965 DSP
С применением DSL-анализатора Контроль соответствия длин - электрической и учетной:
  • по сопротивлению шлейфа (Lse)
  • по емкости (Lce)
  • по задержке - рефлектометр (Lce)
  • по рабочему затуханию - рефлектометр (Lae)
Контроль частотных характеристик:
  • затухания несогласованности
  • затухания асимметрии
  • спектр переходных помех NEXT
  • спектр поперечных помех
  • спектр продольных помех
Мониторинг случайных событий:
  • мониторинг помех
  • мониторинг микроперерывов (2 анализатора)
СИЭ - анализатор AnCom A-7 фирмы "Аналитик-ТС"

Проверка исправности пары по условиям ЭМС анализатором AnCom A-7

В качестве примера приведем описание инструментального анализа линий ADSL с помощью анализатора AnCom A-7. Этапы такого анализа представлены в табличном виде.
Проверка соответствия электрической длины пары учетным данным по параметрам: Lse, Lce, Lae, De
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
Длина Ls определяется по сопротивлению шлейфа (Ls=Rs/R). Если соотношение Ls/Lse<1,10, то считаем, что пара исправна. Одной из причин превышения этого соотношения могут быть ошибки пр определении по учетным данным длины Lse и диаметра жилы De.
Длина Lc высчитывается по емкости пары (Lc=Cc/C). Если соотношение Lс/Lce<1,35, то принимаем решение об исправности пары. В противном случае, причинами несоответствия могут быть наличие отводов, замокание кабеля и т.п.
Длина Lr рассчитывается по задержке отражения от конца линии. Если соотношение Lr/Lce<1,10, то считаем, что пара исправна. В противном случае следует перепроверить учетные данные (тип кабеля, Lce, De и т.д.)
Длина La определяется по затуханию на частоте 300 кГц (La=A(f)/(f)). Если соотношение La/Lae<1,20, то пара исправна. Несоответствие этому соотношению может быть вызвано разными причинами: неверно определены тип кабеля, Lae и De, не отключены нагрузочные катушки и отводы и т.п.
Последующие проверки осуществляются по шаблонам в полосе fmin-fmax
Контроль неоднородностей
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
В данном измерении, если Arl(f)>16дБ, то пара считается исправной. Причинами превышения могут быть наличие отводов на линии, расщепления и т.п.
Контроль асимметрии пары
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
Если параметр Aas(f)>40дБ, то пара исправна. В противном случае стоит заблокировать эту пару для использования под линию ADSL, так как поиск причин увеличенной ассиметрии пары затруднителен.
Контроль переходного затухания
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
Если So(f)< -52дБм0, то пара исправна. Как и в предыдущем измерении, в случае неисправности, пару лучше заблокировать.
Контроль спектра помех
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
Искать источник помех по характеру превышения спектром шаблона ETSI-A или ETSI-B
Если спектр помех выше поднятого на 40 дБ шаблона ETSI-A или ETSI-B, то следует проверить импеданс заземления.
Контроль случайных событий
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
Если нестабильность уровня помех, разность между максимальным (Макс.Шум,дБм0) и средним (Шум,дБм0) значениями, превышает 15 дБ, то следует искать источник помех по характеру изменения всплесков во времени.
Если фиксируются перерывы связи, то их причину следует искать в потере контактов в плинтах и т.п.
Дополнительные операции
Схема подключения анализатора Измеряемые параметры и характеристики
Измерение выполняется, если не были получены результаты по измерениям п.03.
Опыт нормирования пар телефонного кабеля, предназначенных для организации ADSL-линий, показал свою эффективность для нынешнего состояния отечественной кабельной инфраструктуры. Так, в настоящее время, компания АИСТ реализует масштабный проект создания ADSL-сети на распредсетях города Тольятти, построеных не более 5 лет назад (www.aist.net.ru, www.wi-fi.avtograd.ru).
Этот проект включает в себя предоставление услуг доступа в Интернет по ADSL-линиям физическим и юридическим лицам, а так же подключение точек доступа Wi-Fi (так называемх Hot-Spot) по всему городу. Причем для подключения этих точек доступа к соответствующим серверам используются как ADSL-линии, так и Ethernet, но ADSL-подключения реализуется существенно чаще.
Модель расчета скоростного потенциала ADSL, разработанная фирмой "Аналитик-ТС", и ограничение скорости доступа, основанное на этой модели, будут применяться компанией АИСТ для автоматической настройки профиля порта при включении каждого нового абонента. Кроме того данная модель будет использована для корректировки профилей "соседей" по кабелю (по 10-парному пучку) у нового абонента. Таким образом, расчет скорости ADSL-линии будет использован в подсистеме автоматического конфигурирования портов DSLAM при включении каждого нового абонента.
Сопоставление практических результатов организации цифровых линий ADSL и расчетных данных нормативной скорости ADSL представлены в графической форме и позволяет утверждать, что при определенной настройке параметров модели из 179 линий лишь 34 линии не удовлетворяют нормативу. Простой подсчет показывает, что число пар на которых можно организовать ADSL-линии составляет 81%, а такой результат может быть признан удовлетворительным.
Параметры настройки:
  • спектр предельно допустимых помех - ETSI B (ITU-T G.996.1)
  • коэффицент цифрового уплотнения 10-парного пучка не более 30%
  • защищенность от переходных помех - ITU-T L.19
  • запас помехозащищенности SNR_Margin=6дБ
Введение такого расчета весьма актуально, так как, по словам начальника бюро технической поддержки компании АИСТ Д.Ю.Копылова, проблемы с линиями ADSL встречаются всё чаще. Так, например, около 50% звонков в службу технической поддержки компании поступает именно от физических лиц, подписавшихся на услугу ИНТЕРФОН-ЭЛИТ 2.0 - ADSL. Причина заключается в том, что в соответствии с маркетинговой политикой компании, в рекламе услуги и договоре с абонентом скорость подключения указывается как "до 8 мбит/сек" и никогда не ограничивалась. В результате, по мере заполнения кабелей цифровыми линиями (увеличение загрузки десяток), приходится вводить ограничение скорости подключения, а это естественно вызывает недовольство пользователей. Поэтому подход, призванный за счет квалифицированного ограничения скорости при установке каждой линии гарантировать стабильность ее работы в процессе последующего развития сети, представляется весьма эффективным.

 


Комментарии (0):

Добавить комментарий

 
Ваше имя:
Ваш комментарий:
Решите задачку (ответ напишите цифрами):
Четыре + Один =

 
 
 
Наверх