Подготовка абонентских линий к развертыванию ADSL
Аналоговая сеть телефонной связи является реальностью, доставшейся нам в наследство от предыдущего этапа технологического развития. Можно с гордостью от такого наследства отказаться и с энтузиазмом ваять нечто новое и совершенное, по старой привычке идя своим путем и разрушая все до основания, а затем... Но можно же с умом воспользоваться и тем богатством, которое буквально лежит под ногами.
Любой абонент телефонной сети ежедневно по много раз проделывает одни и те же действия. Он поднимает трубку телефонного аппарата и слышит сигнал ответа станции, набирает номер и, соединившись с нужным абонентом, может с ним нормально поговорить. Даже если на линии будут слышны статические разряды, шумы или гудение, для обычного телефонного разговора это не смертельно. Другое дело, когда речь идет о высокоскоростной передаче данных. Обычные методы проверки, которыми телефонные техники пользуются для поиска линейных повреждений (обрывов, сообщений и т.п.) уже могут не пройти, так что телефонной компании придется пойти на определенные материальные затраты и трудовые свершения. Даже если с точки зрения обеспечения обычной телефонной связи абонентская линия может быть квалифицирована как вполне пригодная для использования, модем, подключенный к этой линии, может не работать с нужной скоростью, а цифровые системы передачи данных, типа ADSL, могут не работать вовсе.
Одним из основных преимуществ технологии ADSL является возможность использования уже существующих (проложенных и реально работающих) медных пар проводов абонентских телефонных линий, которых имеется по всему миру огромное количество. При этом для передачи по одной телефонной линии кроме голоса еще и данных используется ранее пропадавший совершенно зря частотный спектр. Асимметричность данной технологии позволяет снизить по сравнению с симметричной технологией переходные помехи, а выбранные разработчиками скорости передачи данных (высокоскоростной "нисходящий" поток данных и, если так можно выразиться, менее высокоскоростной "восходящий" поток данных) наилучшим образом подходят для работы пользователей в сети Интернет.
Использование технологии ADSL является великолепным решением обеспечения высокоскоростного доступа как для частных абонентов, так и для небольших офисов. Данная технология обеспечивает высокую скорость передачи данных, соединение всегда установлено и более надежно, чем коллективно используемые пользователями кабельные модемы. Пользователи могут работать или учиться, не выходя из собственного дома. Предприятия малого бизнеса могут использовать данное соединение в том случае, когда другие системы обеспечения высокоскоростной передачи данных им просто не по карману.
Проще всего организовать службу высокоскоростного доступа по новой, только что проложенной и правильно организованной кабельной сети. Но основная проблема в том, что основной идеей технологий DSL является работа по уже существующим абонентским телефонным линиям, проложенным в течение всего многолетнего развития телефонной сети.
Проблемы ADSL возникают из-за природы самой технологии. Данная технология создана именно для того, чтобы обеспечить высокоскоростной доступ по медной телефонной линии, в силу чего имеет ряд ограничений. Технология ADSL имеет огромные перспективы в качестве средства расширения полосы пропускания абонентской телефонной линии, однако, предварительная проверка кабеля и его испытание на соответствие техническим условиям является основополагающим требованием успешного ее внедрения. Технические проблемы не рождаются сами по себе (как часто может показаться обслуживающему персоналу). Многие из этих проблем могут практически не повлиять на обычную телефонную связь, но привести к значительному ухудшению работы систем высокоскоростной передачи данных или к невозможности передачи этих данных по телефонной линии.
На стадии подготовки провайдер не может с полной уверенностью предлагать услугу обеспечения высокоскоростного доступа без четкого уяснения наличия или отсутствия данных технических проблем. При развертывании системы эти проблемы (в число которых входят не только явные и скрытые повреждения, но и некоторые конструктивные элементы кабельной сети, препятствующие организации широкополосных систем передачи) должны быть идентифицированы, локализированы и устранены, причем желательно с наименьшими затратами и наименьшим числом технических действий. Причем современные системы высокоскоростной передачи данных требуют использования и самых современных и совершенных технических средств, которые должны обеспечивать поиск и устранение тех неисправностей, которые отрицательным образом влияют именно на высокоскоростную передачу данных. Лучше всего, чтобы системы тестирования позволяли устранять неисправности, связанные как с физической линией, так и с высокоскоростной передачей данных.
На возможность использования каждой конкретной телефонной линии для высокоскоростной передачи данных влияет ее протяженность, кабельные неисправности (обрывы и сообщения проводов, плохая скрутка и намокание кабеля и т.д. и т.п.) и структура кабельной сети, категория используемого на всей протяженности абонентской телефонной линии кабеля и другие конструктивные элементы, естественные для обычной телефонной связи, но губительные для высокоскоростной передачи данных.
Идеальным вариантом является тот, при котором телефонная компания или провайдер заранее точно знают, какие абоненты конкретной телефонной станции и по каким линиям могут получать полноценное обслуживание. Такое знание, с одной стороны, позволяет провести прямой маркетинг и продать свои услуги в первую очередь именно тем, кто может получать полноценное обслуживание. С другой же стороны, это позволяет начать приведение кабельной сети в порядок с телефонных линии именно тех абонентов, которые являются потенциальными пользователя служб высокоскоростной передачи данных. Все это позволит снизить задержку предоставления абоненту данной услуги, поскольку пригодность или непригодность линии для высокоскоростной передачи данных будет определяться до того, как абонент подаст заявку на обслуживание. Не говоря уже о том, что доверие пользователя к той службе, информация о возможности подключения к которой дается абоненту сразу и с указание точного и быстрого срока начала обслуживания, значительно повышается.
Однако, попытка довести эту идею до реальности сталкивается с необходимостью использования достаточно трудоемких и дорогостоящих методов тестирования, которые сложно распространить на все абонентские линии сразу. Жизнь вынуждает идти по пути упрощения. В настоящее время используется процесс предварительного отсеивания телефонных линий. Данный метод заключается в выборе ключевого параметра, например, длины телефонной линии (можно использовать любой другой параметр, например, сразу исключить индивидуальных абонентов, и работать только с телефонными линиями, которые обслуживают различные организации - своего рода коммерческо-научный подход). Для упрощения рассмотрения данного примера остановимся именно на физическом параметре - длине телефонной линии. При этом отсеиваться будут только те абонентские линии, которые превышают предельную длину. Но следует учитывать, что даже если длина абонентской линии укладывается в установленные пределы, это еще совсем не означает, что она будет поддерживать высокоскоростную передачу данных. Для того, чтобы эффективно квалифицировать абонентскую линию, необходимо одновременно анализировать целую комбинацию характеристик, влияющих на высокоскоростную передачу данных (физических, электрических и даже экономических; хотя последние и не влияют впрямую на возможность высокоскоростной передачи данных по конкретной телефонной линии, от них зависит вероятность получения от абонента, который пользуется данной линией, оплаты за предоставленную услугу). Причем, для того, чтобы квалифицировать линию как пригодную для использования, все элементы данной комбинации должны находиться в установленных пределах (рисунок 1).
Может быть выбран второй уровень отбора, который не пройдут те линии, которые имеют электрические неисправности, сильные помехи или неудовлетворительные физические и электрические параметры (например, имеющие соединенные последовательно отрезки кабеля с жилами различного диаметра, а значит и имеющие различный импеданс, или кабели недостаточно высокой категории, используемые, например, для абонентской проводки). Кроме того, каждая технология высокоскоростной передачи данных имеет свои определенные ограничения. Следует учитывать, что даже если абонент соответствует базовым критериям, и обслуживание ему может быть предоставлено, проблемы могут возникнуть уже после того, как обслуживание абоненту предоставлено.
Предварительная проверка линий позволит телефонным компаниям не только не обещать абонентом обслуживание, которое они реально не могут предоставить, но и обеспечить обслуживание по линиям, на первый взгляд не подходящим для высокоскоростной передачи данных, устранив на этих линиях все неисправности и потенциальные препятствия.
Широкомасштабное распространение технологии ADSL сдерживается не в последнюю очередь непредсказуемым поведением абонентских телефонных линий. Существующие технологии тестирования часто не отвечают требованиям предварительной проверки абонентской линии на их соответствие условиям высокоскоростной передачи данных. В то же время создано и может успешно использоваться проверочное оборудование, которое способно эмулировать модемы, установленные на абонентском и на станционном концах линии. Данный прибор подключается к телефонной линии на стороне абонента и, благодаря встроенному модему, устанавливает соединение с модемом, находящемся на другом конце телефонной линии на станции. Если соединение установлено с ожидаемой скоростью передачи данных, абонентская линия признается пригодной для использования. Если же скорость соединения слишком мала или соединение не установлено вовсе, необходимо провести дополнительные процедуры по подготовке линии к использованию. Переносной тестер может быть подключен к телефонной линии в любой точке, что позволяет точно определить те участки линии, которые требуют модернизации.
Также существует определенное количество тестов, которые могут быть проведены непосредственно на кабельной сети. Такое тестирование позволяет обнаружить обрывы и короткие замыкания, намокание кабеля, использование участков кабеля с различными физическими параметрами, ответвления и даже повреждения непостоянного характера. Очевидно, что неисправности, оказывающие влияние на обычную телефонную связь, в обязательном порядке окажут свое отрицательное воздействие и на высокоскоростную передачу данных. В то же время повреждения, которые не создают слышимых помех и не мешают телефонным разговорам, также будут влиять на системы передачи. Например, на работу системы высокоскоростной передачи данных будет влиять недостаточно высокое сопротивление изоляции проводов (сопротивление между проводами пары и между каждым из проводов и землей должно быть не менее 100 МОм). Только после того, как все неисправности такого типа будут устранены, можно переходить к проверке других параметров линии.
Как уже говорилось выше, возможность успешного обеспечения высокоскоростной передачи данных по существующей кабельной сети во многом зависит от способности этой сети передавать высокочастотные и цифровые сигналы. Реально существует не так много категорий препятствий, которые могут возникнуть при организации систем высокоскоростной передачи данных по существующей кабельной сети, состоящей из медных пар телефонных проводов. К ним относятся:
• Ограничение полосы пропускания, характерное для существующей телефонной кабельной сети.
• Установленные устройства и компоненты, призванные оптимизировать предоставление традиционных услуг телефонной связи.
• Несовершенство и деградация существующей кабельной сети из-за существующей практики монтажа и из-за внешних воздействий (например, природных).
• Готовность соответствующего оборудования, компонент и интерфейсов кабельной сети к правильному внедрению и распространению цифровых технологий.
И хотя практика показывает, что работа с каждой абонентской линией индивидуальна, существуют определенные процедуры, которые типичны для организации высокоскоростной системы передачи данных по любой абонентской телефонной линии.
На телефонной станции необходимо убедиться, что к тестируемой линии не подключено никаких дополнительных устройств или постороннего оборудования, используемого, например, для пожарной или охранной сигнализации. Влияние этого оборудования на высокоскоростную передачу данных предсказать невозможно; хотя понятно, что такое влияние вряд ли будет благотворным. На передачу высокочастотных цифровых сигналов могут повлиять конструктивные элементы, используемые для организации традиционной телефонной связи, например, элементы электрической защиты. Такие элементы необходимы для обеспечения безопасности персонала и защиты оборудования от всплесков напряжения и высоких токов, которые могут быть индуцированы в кабелях, проложенных за пределами телефонной станции. Они обычно устанавливаются в кроссах телефонных станций. В число таких элементов входят устройства ограничения напряжения (разрядники и т.п.) и тока (термические катушки). Каждый из этих элементов имеет собственную электрическую емкость, индуктивность и сопротивление. Не оказывая никакого отрицательного воздействия на традиционную телефонную связь и низкоскоростную передачу данных, эти элементы могут ухудшать передачу высокочастотных цифровых сигналов, в значительной мере ограничивая скорость передачи данных и максимальную длину телефонной линии, по которой эти данные могут передаваться. В частности, это относится к защитным устройствам, включающие в себя термическую катушку (особенно имеющие относительно высокое сопротивления для увеличения чувствительности и более быстрого срабатывания). Такие катушки предназначены для защиты электронного оборудования от паразитных переменных токов, имеющих напряжение ниже напряжения срабатывания защитного устройства.
Основные усилия придется приложить там, где это меньше всего удобно сделать. Разумеется, речь идет о проверке кабеля и устранении всех обнаруженных в нем неисправностей. Необходимо проверить сопротивление шлейфа, продольную асимметрию сопротивления шлейфа, емкостную асимметрию, емкость шлейфа, вносимое затухание, взвешенные шумы и искажения по постоянному и переменному току, включая индуктивные помехи. Все неисправности, обнаруженные на линии (обрывы, сообщения между проводами или проводами и землей, изменения импеданса, связанные с использованием проводов разного сечения или намоканием кабеля и т.п.), включая отводы и, если вдруг встретятся, пупиновские катушки, должны быть устранены. Например, следует обратить внимание на такие, казалось бы, несущественные повреждения, как разница сопротивления проводов кабельной пары. Даже различие в 10 Ом между проводами пары приведет к тому, что она будет функционировать как фильтр высоких частот и снижать скорость передачи данных, независимо от того, какая технология высокоскоростной передачи данных используется.
Аксиомой является утверждение, что со временем кабельная сеть, состоящая из медных кабелей, постепенно деградирует из-за внешних воздействий и возможных повреждений, нанесенных во время прокладки и монтажа кабелей. К счастью традиционные низкоскоростные системы передачи, к которым можно отнести и обычную телефонную связь, использующую очень узкую полосу частот, достаточно устойчивы к некоторому постепенному ухудшению характеристик кабельной сети. С другой стороны, высокочастотные системы или системы высокоскоростной передачи данных значительно более чувствительны к неправильно выполненным или утратившим со временем свое качество скруткам проводов, а также к проникновению влаги в кабели. Физические дефекты кабеля могут привести (и приводят) к местному изменению его электрических характеристик, что существенно ухудшает работу широкополосных систем передачи. Каждая кабельная муфта может быть подвержена коррозии, проникновению воды и изменению импеданса (с полным или частичным обрывом соединения).
Для поиска кабельных повреждений может использоваться как традиционное, так и самое современной оборудование. В частности, цифровой мультиметр позволяет проверить короткие замыкания, обрывы, замыкания на землю и симметрию линии. Также он позволяет проверить сопротивление шлейфа, что очень важно, потому что в большинстве спецификаций DSL обычно указывается максимально допустимое сопротивление шлейфа. Для этого необходимо закоротить проверяемую пару проводов на дальнем конце. Если же закоротить пару кабеля на дальнем конце не представляется возможным, для определения длины абонентской линии можно измерить ее емкость. К сожалению, в данном случае в длину "абонентской линии" будут включены и все подключенные к ней отводы. Альтернативный способ определения длины абонентской линии базируется на измерении сопротивления шлейфа.
После того, как неисправность обнаружена, следующей задачей является локализация повреждения в кабеле (то есть поиск точного места повреждения), которая может быть проведена с помощью рефлектометра. Короткие замыкания, обрывы, все неоднородности импеданса кабеля, связанные с его намоканием, некачественной скруткой, использованием проводников различного сечения и перепуткой проводов, кабельные отводы и другие кабельные повреждения могут быть обнаружены и локализованы именно с помощью рефлектометра. Во многих случаях такие повреждения приводят к отражению сигнала, что отрицательно сказывается на высокоскоростной передаче данных. Используя рефлектометр, соответствующую технику тестирования и приемы интерпретации результатов измерения, можно не только выявить повреждения в кабеле, но и локализовать их для облегчения устранения.
Например, перепутанные пары являются наиболее сложной для устранения проблемой для телефонных кабельных систем. На поиск перепутанных проводов уходит гораздо больше времени, чем на поиск любого другого повреждения. Но, следует учитывать, что перепутанные провода - это исключительно дело рук человека, поэтому такая неисправность появляется именно в тех местах, где человек свои руки приложил, то есть в местах сращивания кабелей, когда соединяются два провода одного и того же цвета, но принадлежащие разным парам. Такая неисправность обычно приводит к появлению перекрестных помех. Несмотря на все усилия, направленные на то, чтобы телефонные кабели оставались сухими, вода все равно проникает в кабели. Это приводит к появлению повреждений различного типа; но наиболее часто встречается высокоомное замыкание. Обычно первым симптомом является появление слышимых шумов на линии, причиной которых является протекание слабых токов между проводниками в кабеле. Такая пара проводов может считаться несимметричной. Если использование кабельных отводов и допустимо в аналоговых телефонных сетях, обычно такие отводы оказывают серьезное воздействие на работу цифровых систем передачи, таких как ADSL. Цифровой сигнал, передаваемый по кабелю абоненту, попадает также и в каждый кабельный отвод. Отраженный от конца такого отвода сигнал накладывается на исходный сигнал, подаваемый абоненту, что приводит к значительному увеличению числа ошибок.
Необходимо поработать и у абонента. Следует убедиться, что внутренняя абонентская проводка имеет нужную категорию и включает в себя изолированный тракт от сплиттера до модема ADSL. К данному тракту не должно быть подключено никакое телефонное оборудование. В некоторых случаях может потребоваться изменить конфигурацию внутренней проводки и проложить провода подальше от источников помех, например, бытовых электроприборов, флуоресцентных ламп, телевизоров, регуляторов яркости освещения и других источников электрических шумов; необходимо также проложить проводку категории 5. Никогда не следует использовать непарную проводку. Выбор здесь простой. Либо хорошие новые кабели нужной категории и высокая скорость передачи данных, либо старые кабели и, в лучшем случае, низкая скорость передачи.
Также следует учитывать и такой ключевой момент, как разделение спектра. Воздействие одной линии на другую, которое проявляется в виде перекрестных помех, всегда было свойственно телефонной кабельной сети. Перекрестные помехи возникают из-за наводки электрического сигнала, протекающего по одной паре проводов, в других парах проводов того же кабеля. При традиционной телефонной связи это проявляется в виде посторонних разговоров на линии. При высокоскоростной передаче данных перекрестные помехи приводят к разрушению передаваемых данных. На станционном конце телефонных линий перекрестные помехи имеют гораздо больший уровень, потому что рядом проходит большое количество кабелей. Кроме перекрестных помех необходимо также учитывать и электромагнитные помехи, возникающие из-за воздействия радиопередатчиков, а также промышленных или бытовых источников помех. Если спектры, используемые различными системами передачи данных, могут перекрываться только на определенных частотах, то электромагнитные помехи существуют во всем спектре частот, используемых технологиями DSL. Излучение находящегося рядом радиопередатчика может, в частности, значительно снизить максимальную длину абонентской линии, которую можно использовать для высокоскоростной передачи данных.
Анализатор спектра позволяет проверить качество линии в том спектре частот, который обычно используется технологией ADSL. При этом необходимо провести две проверки, которые позволят определить возможное воздействие на абонентскую линию внешних источников помех. Во-первых, это измерение уровня фоновых шумов, которые включают в себя как собственные шумы, так и внешние помехи, например радиочастотные помехи, вносимые радиопередающими устройствами, переходные помехи от цифровых служб, работающих по другим парам кабеля, а также помехи импульсного и теплового характера. Во-вторых, это измерение вносимого затухания в полосе частот, используемых службой ADSL.
Технология ADSL развивается по двум направлениям. С одной стороны это сама по себе технология ADSL, которая обеспечивает скорость передачи данных до 6 - 9 Мбит/с по проводам диаметром 0,5 мм на расстояние до 4,5 километров. Для разделения голоса и данных в этом случае используются специальные устройства - сплиттеры, устанавливаемые на обоих концах линии (на рисунке 2 показан абонентский конец линии). Сплиттеры не только разделяют голосовые сигналы и сигналы передачи данных, но и изолирует сигнал ADSL от переходных процессов, возникающих во время подачи сигналов постоянного тока, включая вызывной звонок, а также изолирует телефонный аппарат от сигнала ADSL, имеющего относительно высокую мощность.
Параллельно развивается технология ADSL-Lite (или G-Lite), скорость передачи данных при которой ниже, но которая не требует установки у абонента сплиттеров для разделения голоса и данных. Данная технология была создана для уменьшения влияния длинных абонентских линий и абонентской проводки низкой категории. Данная технология не предусматривает использование на абонентской стороне линии сплиттера, разделяющего голос и передаваемые данные (рисунок 3).
Подключение телефонов и компьютеров к одной линии также не лишено недостатков. Было замечено, что низкочастотные сигналы могут модулировать голосовой сигнал, а голосовой сигнал может модулировать сигнал передачи данных. Хотя последняя проблема встречается гораздо чаще, практически невозможно предугадать, какой из телефонных аппаратов станет причиной этой проблемы. В качестве меры предосторожности рекомендуется вмонтировать в каждую телефонную розетку микрофильтр низких частот.
Использование технологии G-Lite, которая не требует установки на абонентском конце линии сплиттера, значительно облегчает задачу провайдера при предоставлении пользователю услуги высокоскоростного доступа, по сравнению с использованием технологии ADSL, которая имеет более высокую скорость передачи, но требует при этом устанавливать сплиттер.
Очень часто наиболее существенные шаги вперед делаются при попытке модернизировать старое. Именно так и произошло с разработкой новых технологий доступа по абонентской кабельной сети. Неэкранированная витая пара медного кабеля традиционно использовалась только для передачи голоса, что занимало диапазон частот около 4 кГц. С помощью новейших технологий эта же телефонная линия теперь может переносить высокоскоростные потоки данных. Побудительным мотивом развития технологии ADSL стала потребность получения информации с наивысшей доступной скоростью.
Следует сказать, что технология ADSL являются великолепным решением не только для пользователей, которые хотят получить высокоскоростной доступ в сеть Интернет, но и для провайдеров и телефонных компаний, которые могут "выжать" дополнительные прибыли из существующей телефонной кабельной сети.
Телефонные компании должны проявить дополнительное старание, если они хотят участвовать в бизнесе, называемом высокоскоростные системы передачи данных. Тогда и только тогда можно будет беспрепятственно организовать высокоскоростную передачу данных (например, с использованием технологии ADSL) по обычным парам медного телефонного кабеля.
Оригинальная версия статьи находится на сайте xDSL.ru
Смотрите также. Какое телефонное оборудование использовать на IP сети: видеоконференцсвязь, видеосвязь, телефонные гарнитуры.
