Модемное и физическое тестирование линий ADSL – какому способу отдать предпочтение? Об этом беседуют приверженцы двух этих взаимно дополняющих методов, специалисты компании "Связьприбор" Олег Жуленко (модемное тестирование) и Валентин Горохов (физическое тестирование).
О.Жуленко, модемное тестирование. Появление новых технологий связи каждый раз требует и новых методик измерений параметров линий связи. Их развитие можно разбить на два этапа. На первом этапе проводят различные, часто довольно сложные физические измерения, пытаясь понять, насколько линия соответствует новой технологии. Когда технология уже широко распространена и все службы достаточно хорошо представляют возможности линии, на первое место выходят стандартные тесты для устранения неисправности линии.
Так было и с технологией ADSL. Когда она начала массово применяться на всех городских телефонных сетях, для тестирования линии стали использовать возможности, заложенные в самом стандарте технологии ADSL. Одно из преимуществ ADSL перед другими технологиями (например, VDSL) заключается в жестких стандартах как на эксплуатационные параметры устройств, так и на процессы передачи информации. В результате любые модемы могут работать с любыми станционными мультиплексорами DSLAM. Причем на этапе инициализации модемы сами выполняют функцию измерительного прибора.
При установке связи с DSLAM тестируются параметры линии передачи. На этой процедуре основана работа разнообразных тестеров ADSL, которые для тестирования линии используют эмулятор модема. Результатом тестирования является стандартный набор данных анализа линии и анализа ошибок передачи, хорошо известный измерителям. Задача измерителя заключается в правильной интерпретации полученных значений. В то время как сам процесс получения данных полностью автоматизирован.
В.Горохов, физическое тестирование. Развитие сети связи по медным кабелям предполагает широкое внедрение систем цифрового доступа на основе технологии ADSL и уплотнение обычных телефонных каналов посредством современных цифровых систем. При некоторой критической загрузке кабеля возникают серьезные проблемы совместимости, приводящие к невозможности предоставления заявленных сервисов. На тему подготовки и тестирования кабеля для развертывания систем ADSL написано достаточно много. При вводе новой аппаратуры проводят физическое тестирование для отбора нужных линий и снижения их взаимного влияния.
Обычно рекомендуется проводить измерения влияния NEXT каждой пары с каждой для поиска наилучшего варианта. Даже для измерения NEXT на одной частоте для десяти пар кабеля требуется 45 измерений. C учетом того, что информация к абоненту передается по линиям ADSL и системам цифрового уплотнения на различных частотах, измеритель получит труднообозримый объем информации для анализа. Существует методика подготовки и контроля линии ADSL и цифрового уплотнения, основанная на измерении интегрального параметра пары. Это значительно облегчает работу измерителя по отбору пар и контролю состояния линии (включая локализацию дефектного участка).
В самом начале телефонной эры было придумано свивать проводники для уменьшения взаимных наводок в кабеле. В витой паре шум наводится в идеале одинаково на оба проводника и не влияет на сигнал. С другой стороны, свитые проводники излучают с противоположными фазами, что минимизирует шумы в окружающее пространство.
Основная характеристика симметричности такой витой пары – продольный баланс LBal (Longitudinal Balance, аналог в отечественных источниках – затухание асимметрии): LBal = -20lg|VG/VV| [дБ], где VG – напряжение на выходе генератора G, VV – напряжение на вольтметре V (рис.1). Измерения LBal показывают, какая часть сигнала, подаваемого в пару генератором G, попадает во внешнюю среду. Замечательно, что в схеме измерения генератор и вольтметр можно менять местами. В этом случае тот же самый параметр LBal показывает, какая часть сигнала из внешней среды (между экраном и средней точкой) проникает в витую пару.
Любые нарушения симметрии линии отражаются в увеличении LBal и приводят к усилению взаимного влияния пар. Возникновение взаимных помех происходит, как правило, по всей длине кабеля и в местах наибольшего влияния пар друг на друга. Чтобы уменьшить взаимное влияние пар, необходимо при подготовке линии ADSL отбирать пары с самым хорошим балансом на частоте нисходящего потока. Это целесообразно делать на частоте 1104 кГц, соответствующей верхнему частотному каналу (256-й бин) нисходящего потока для технологий ADSL и средней точкой в спектре частот для ADSL2+, где сочетание частоты и спектральной плотности сигнала дают максимальный эффект (рис.2).
О.Жуленко, модемное тестирование. Удобство модемного тестирования в том, что результаты процедуры представлены измерителю в виде интегральных параметров. Когда измерителю требуется быстрая диагностика линии ("плохая-хорошая"), он пользуется интегральными характеристиками (рис.3). Для проверки работоспособности линии используют характеристики скорости: устанавливаемая скорость передачи к абоненту Rate и максимально достижимая скорость передачи. На фазе соединения с DSLAM вычисляют максимально возможную скорость соединения Attainable bitrate (Max Rate), исходя из измеренного текущего значения отношения сигнал-шум SNR. Даже такие кратковременные "снимки" линии позволяют оценить ее физическое состояние.
Часто для правильной постановки диагноза линии требуется анализ ошибок при передаче информации. Как организована эта передача? Все протоколы, включая ADSL, имеют многоуровневую структуру. На самом нижнем уровне описываются биты, представляющие коды DMT. Биты объединяются в кадры, из которых в ADSL формируется суперкадр. Суперкадр состоит из 68 обычных кадров и передается каждые 17 мс, некоторые кадры имеют служебное назначение: контрольная сумма CRC, индикаторные биты, кадр синхронизации и т.д.
Возникновение ошибок передачи создает проблемы для предоставления современных услуг TriplePlay, в частности для сервиса IPTV. Для увеличения помехоустойчивости, чтобы избежать последовательных ошибок, применяется перемежевание (Interleaving) – процесс перестановки исходного битового потока по определенному закону. Когда в линии передачи на медном проводе возникает шумовой выброс, он может воздействовать на несколько последовательно расположенных битов данных. Системы помехоустойчивого кодирования позволяют справиться с одиночным ошибками, но не с их пачками. Если в передатчике (после защитного кодирования) данные перемежеваны, то при восстановлении их исходной последовательности в приемнике ошибочные биты оказываются разнесенными (в разных байтах) и могут быть восстановлены при декодировании.
Анализ возникающих при передаче ошибок может помочь измерителю установить причину помех в линии. Счетчик ошибок в тестере ADSL показывает общее число ошибок в суперкадрах, а также ES – количество секунд, пораженных ошибками (рис.4). Сравнение данных позволяет различить характер помех в линии. Если количество ошибок велико, а ES мало, то на линии присутствует импульсная помеха. Если же количество ошибок примерно равно ES, то на линии постоянная помеха. Это может свидетельствовать как о недостаточной помехозащищенности линии в результате ее разбалансировки, так и о превышении допустимой нагрузки при уплотнении линий.
В.Горохов, физическое тестирование. Остается вопрос локализации неисправности кабельной линии. Повреждения на кабеле приводят к разбалансировке пары и возникновению помех на линии, препятствующих ее нормальной работе. В таблице приведены характерные причины разбалансировки пары и диагностирующие параметры.
Локализация повреждения – отдельная задача измерителя. Особенно тяжело локализовать плохой контакт в муфте, когда величина омической асимметрии недостаточна для обычного рефлектометрического метода. В этих случаях целесообразно применять симметричный рефлектометр, который работает по той же схеме, что в измерения продольного баланса пары (рис.5). Выход генератора зондирующих импульсов подключается к витой паре, имеющей локальный дефект. При этом распространяющаяся по симметричной паре волна лишь в слабой степени наводит отклик в оболочке. Степень такой наводки определяется затуханием асимметрии LBal. Для типичных линий связи значение LBal не должно превышать уровня -40 дБ. Практически на эту величину уменьшаются наводки, вызванные собственной неоднородностью кабеля, что позволяет увеличить предельную величину обнаруживаемого дефекта на два порядка.
* * *
В заключение еще раз отметим простоту использования модемного тестирования линии ADSL. Само тестирование происходит автоматически и не требует от измерителя специальных навыков. В то же время, результат тестирования чрезвычайно богат различными данными о состоянии линии и качестве передачи. Это позволяет использовать модемное тестирование линии с помощью тестера TESTER ADSL как дешевого и удобного инструмента линейных служб связи.
Вместе с тем, сохраняется необходимость физических измерений на линии при вводе нового оборудования, экспертной диагностике и локализации повреждения кабельной линии. В арсенале измерителя должен быть специализированный прибор, включающий в себя, помимо частотных измерений, инструменты для локализации неисправности – измерительный мост и рефлектометр. Такое сочетание приборов обеспечит высокую эффективность работы кабельных служб. ▪
Так было и с технологией ADSL. Когда она начала массово применяться на всех городских телефонных сетях, для тестирования линии стали использовать возможности, заложенные в самом стандарте технологии ADSL. Одно из преимуществ ADSL перед другими технологиями (например, VDSL) заключается в жестких стандартах как на эксплуатационные параметры устройств, так и на процессы передачи информации. В результате любые модемы могут работать с любыми станционными мультиплексорами DSLAM. Причем на этапе инициализации модемы сами выполняют функцию измерительного прибора.
При установке связи с DSLAM тестируются параметры линии передачи. На этой процедуре основана работа разнообразных тестеров ADSL, которые для тестирования линии используют эмулятор модема. Результатом тестирования является стандартный набор данных анализа линии и анализа ошибок передачи, хорошо известный измерителям. Задача измерителя заключается в правильной интерпретации полученных значений. В то время как сам процесс получения данных полностью автоматизирован.
В.Горохов, физическое тестирование. Развитие сети связи по медным кабелям предполагает широкое внедрение систем цифрового доступа на основе технологии ADSL и уплотнение обычных телефонных каналов посредством современных цифровых систем. При некоторой критической загрузке кабеля возникают серьезные проблемы совместимости, приводящие к невозможности предоставления заявленных сервисов. На тему подготовки и тестирования кабеля для развертывания систем ADSL написано достаточно много. При вводе новой аппаратуры проводят физическое тестирование для отбора нужных линий и снижения их взаимного влияния.
Обычно рекомендуется проводить измерения влияния NEXT каждой пары с каждой для поиска наилучшего варианта. Даже для измерения NEXT на одной частоте для десяти пар кабеля требуется 45 измерений. C учетом того, что информация к абоненту передается по линиям ADSL и системам цифрового уплотнения на различных частотах, измеритель получит труднообозримый объем информации для анализа. Существует методика подготовки и контроля линии ADSL и цифрового уплотнения, основанная на измерении интегрального параметра пары. Это значительно облегчает работу измерителя по отбору пар и контролю состояния линии (включая локализацию дефектного участка).
В самом начале телефонной эры было придумано свивать проводники для уменьшения взаимных наводок в кабеле. В витой паре шум наводится в идеале одинаково на оба проводника и не влияет на сигнал. С другой стороны, свитые проводники излучают с противоположными фазами, что минимизирует шумы в окружающее пространство.
Основная характеристика симметричности такой витой пары – продольный баланс LBal (Longitudinal Balance, аналог в отечественных источниках – затухание асимметрии): LBal = -20lg|VG/VV| [дБ], где VG – напряжение на выходе генератора G, VV – напряжение на вольтметре V (рис.1). Измерения LBal показывают, какая часть сигнала, подаваемого в пару генератором G, попадает во внешнюю среду. Замечательно, что в схеме измерения генератор и вольтметр можно менять местами. В этом случае тот же самый параметр LBal показывает, какая часть сигнала из внешней среды (между экраном и средней точкой) проникает в витую пару.
Любые нарушения симметрии линии отражаются в увеличении LBal и приводят к усилению взаимного влияния пар. Возникновение взаимных помех происходит, как правило, по всей длине кабеля и в местах наибольшего влияния пар друг на друга. Чтобы уменьшить взаимное влияние пар, необходимо при подготовке линии ADSL отбирать пары с самым хорошим балансом на частоте нисходящего потока. Это целесообразно делать на частоте 1104 кГц, соответствующей верхнему частотному каналу (256-й бин) нисходящего потока для технологий ADSL и средней точкой в спектре частот для ADSL2+, где сочетание частоты и спектральной плотности сигнала дают максимальный эффект (рис.2).
О.Жуленко, модемное тестирование. Удобство модемного тестирования в том, что результаты процедуры представлены измерителю в виде интегральных параметров. Когда измерителю требуется быстрая диагностика линии ("плохая-хорошая"), он пользуется интегральными характеристиками (рис.3). Для проверки работоспособности линии используют характеристики скорости: устанавливаемая скорость передачи к абоненту Rate и максимально достижимая скорость передачи. На фазе соединения с DSLAM вычисляют максимально возможную скорость соединения Attainable bitrate (Max Rate), исходя из измеренного текущего значения отношения сигнал-шум SNR. Даже такие кратковременные "снимки" линии позволяют оценить ее физическое состояние.
Часто для правильной постановки диагноза линии требуется анализ ошибок при передаче информации. Как организована эта передача? Все протоколы, включая ADSL, имеют многоуровневую структуру. На самом нижнем уровне описываются биты, представляющие коды DMT. Биты объединяются в кадры, из которых в ADSL формируется суперкадр. Суперкадр состоит из 68 обычных кадров и передается каждые 17 мс, некоторые кадры имеют служебное назначение: контрольная сумма CRC, индикаторные биты, кадр синхронизации и т.д.
Возникновение ошибок передачи создает проблемы для предоставления современных услуг TriplePlay, в частности для сервиса IPTV. Для увеличения помехоустойчивости, чтобы избежать последовательных ошибок, применяется перемежевание (Interleaving) – процесс перестановки исходного битового потока по определенному закону. Когда в линии передачи на медном проводе возникает шумовой выброс, он может воздействовать на несколько последовательно расположенных битов данных. Системы помехоустойчивого кодирования позволяют справиться с одиночным ошибками, но не с их пачками. Если в передатчике (после защитного кодирования) данные перемежеваны, то при восстановлении их исходной последовательности в приемнике ошибочные биты оказываются разнесенными (в разных байтах) и могут быть восстановлены при декодировании.
Анализ возникающих при передаче ошибок может помочь измерителю установить причину помех в линии. Счетчик ошибок в тестере ADSL показывает общее число ошибок в суперкадрах, а также ES – количество секунд, пораженных ошибками (рис.4). Сравнение данных позволяет различить характер помех в линии. Если количество ошибок велико, а ES мало, то на линии присутствует импульсная помеха. Если же количество ошибок примерно равно ES, то на линии постоянная помеха. Это может свидетельствовать как о недостаточной помехозащищенности линии в результате ее разбалансировки, так и о превышении допустимой нагрузки при уплотнении линий.
В.Горохов, физическое тестирование. Остается вопрос локализации неисправности кабельной линии. Повреждения на кабеле приводят к разбалансировке пары и возникновению помех на линии, препятствующих ее нормальной работе. В таблице приведены характерные причины разбалансировки пары и диагностирующие параметры.
Локализация повреждения – отдельная задача измерителя. Особенно тяжело локализовать плохой контакт в муфте, когда величина омической асимметрии недостаточна для обычного рефлектометрического метода. В этих случаях целесообразно применять симметричный рефлектометр, который работает по той же схеме, что в измерения продольного баланса пары (рис.5). Выход генератора зондирующих импульсов подключается к витой паре, имеющей локальный дефект. При этом распространяющаяся по симметричной паре волна лишь в слабой степени наводит отклик в оболочке. Степень такой наводки определяется затуханием асимметрии LBal. Для типичных линий связи значение LBal не должно превышать уровня -40 дБ. Практически на эту величину уменьшаются наводки, вызванные собственной неоднородностью кабеля, что позволяет увеличить предельную величину обнаруживаемого дефекта на два порядка.
* * *
В заключение еще раз отметим простоту использования модемного тестирования линии ADSL. Само тестирование происходит автоматически и не требует от измерителя специальных навыков. В то же время, результат тестирования чрезвычайно богат различными данными о состоянии линии и качестве передачи. Это позволяет использовать модемное тестирование линии с помощью тестера TESTER ADSL как дешевого и удобного инструмента линейных служб связи.
Вместе с тем, сохраняется необходимость физических измерений на линии при вводе нового оборудования, экспертной диагностике и локализации повреждения кабельной линии. В арсенале измерителя должен быть специализированный прибор, включающий в себя, помимо частотных измерений, инструменты для локализации неисправности – измерительный мост и рефлектометр. Такое сочетание приборов обеспечит высокую эффективность работы кабельных служб. ▪
Отзывы читателей