Как подготовить кабельную сеть к развертыванию xDSL
Проверка электропроводности линии
Другие потенциальные препятствия
Возможность использования существующей сети медных телефонных кабелей не только для передачи голоса, но и для высокоскоростной передачи данных является одним из основных преимуществ технологий xDSL. Однако возможность использования xDSL во многом зависит от качества и конструктивного исполнения самой кабельной сети. Для того чтобы избежать дорогостоящих попыток «запустить» высокоскоростную передачу данных по неподготовленной для этого телефонной линии, необходимо предварительно оценить возможность использования данной линии для передачи и определить меры по ее подготовке.
По мере развития высокоскоростных систем передачи появилась возможность использовать их для организации доступа в сеть Интернет, видео по запросу, дистанционного обучения и т.п. Безжалостно поглощая всю доступную пропускную способность, новые цифровые службы все больше внедряются в существующие кабельные сети. Бурный поток ставших доступными каждому цифровых технологий с головой накрыл не только простых пользователей, но и казалось бы опытных провайдеров. Чтобы удержаться на плаву, необходимо было найти быстрый и легкий способ определения возможности использования обычной абонентской телефонной линии для высокоскоростной передачи данных.
В настоящее время для предоставления пользователям высокоскоростного доступа по существующим телефонным сетям все чаще используются технологии DSL. В зависимости от типа используемой технологии DSL различными могут быть не только скорости передачи данных, но и требования, предъявляемые к линии. Большинство развертываемых в настоящее время систем, базирующихся на технологиях DSL, ориентированы на представителей бизнеса. Поэтому для организации таких систем используются высокоскоростные и симметричные технологии DSL.
Распространение технологий DSL (в данном случае асимметричных) на рядовых пользователей находится еще на начальном этапе, но практическая неохваченность данного рынка не должна вызывать у провайдеров никакой другой реакции, кроме трудового энтузиазма. Одним из основных преимуществ технологий DSL является возможность удаления потоков передачи данных из коммутационной телефонной сети общего пользования, поскольку последняя по своей конструкции не предназначена для такого использования. При этом некоторые технологии, такие как ADSL, позволяют передавать аналоговые сигналы обычной телефонной связи по той же паре телефонных проводов, которая используется для передачи потока данных. На обоих концах линии аналоговые сигналы отфильтровываются от цифрового высокочастотного сигнала, позволяя использовать обычную телефонную связь одновременно с передачей данных.
После того как новые цифровые технологии завоевали свое (не самое маленькое, учитывая занимаемую полосу пропускания) место внутри витых пар медных телефонных проводов, требования, предъявляемые, сети значительно повысились. В основном это касается качества линии и возможности ее использования для высокоскоростной передачи данных. Использование обычной витой пары телефонных проводов, по которой до этого передавался только голос, может привести к появлению проблем при передаче сигналов цифровых систем высокоскоростной передачи данных.
Наиболее частыми причинами невозможности использования определенной телефонной линии для высокоскоростной передачи данных обусловливают два обычных элемента телефонных кабельных линий — пупиновские катушки и кабельные отводы. Поэтому для организации цифровой передачи данные элементы должны быть изъяты или модифицированы. Ключом к упрощению подготовки кабельной сети для высокоскоростной передачи данных является последовательное проведение проверок, позволяющих оценить качество линии и обнаружить возможные проблемы.
Порядок проведения проверок определяется самостоятельно. Следует заметить, что конечный результат (как положительный, так, к сожалению, и отрицательный) гораздо более важен, чем порядок действий по его достижению. Прежде всего точно и аккуратно измерить длину всей линии, поскольку все технологии DSL весьма чувствительны к длине используемой линии. Пропускная способность линии DSL обратно пропорциональна длине абонентской линии. (Кстати, при этом неплохо бы проверить электрическую непрерывность выбранной пары проводов.) На второе место по значимости выходит отсутствие пупиновских катушек. Что они собой представляют и зачем нужны, мы поподробнее рассмотрим ниже. Пока же следует уяснить, что пупиновские катушки блокируют передачу по любой линии DSL, поскольку значительно сужают ее полосу пропускания. Для того чтобы квалифицировать линию как пригодную для высокоскоростной передачи данных, обязательно необходимо убедиться в отсутствии пупиновских катушек. Под третьим номером идут кабельные отводы. Длина кабельных отводов влияет на характеристики каждой технологии DSL по-разному. Поэтому при подготовке линии желательно определить общую длину всех имеющихся кабельных отводов. И наконец, ряд других проблем, также свойственных телефонным абонентским линиям, — потери в линии, непреднамеренное скрещивание проводов и т.д.
Современная аппаратура передачи данных, эффективно используемая на существующих кабельных сетях, требует не менее современной и по возможности не менее эффективной контрольно-измерительной аппаратуры. К ним относятся, например, тональные генераторы и пробники, измерители расстояния до обрыва проводки и, конечно же, рефлектометры. Последние являются достаточно универсальными приборами, которые позволяют решить практически все проблемы, связанные с подготовкой абонентской линии для использования технологии DSL.
Конструктивные особенности и принцип работы данного прибора позволяют выявить все неисправности проверяемой линии и обнаружить те элементы, которые могут препятствовать нормальной высокоскоростной передаче данных по этой конкретной линии. К сожалению, подробное обсуждение принципов работы и методов использования измерительных приборов выходит за рамки данной статьи (одному только рефлектометру можно посвятить очень солидную по объему брошюру), поэтому любые упоминания измерительных приборов в данной работе следует воспринимать как объективную реальность. Итак, начнем по порядку.
Проверка электропроводности линии
На первый взгляд данная процедура может показаться излишней, однако ее результаты могут вас неприятно удивить. Многие линии имеют далеко не идеальную электропроводность, что гарантирует вам достаточно чувствительную головную боль при развертывании системы передачи данных. Используйте тональные генераторы и пробники, а еще лучше рефлектометр, который позволит вам увидеть на дисплее все места неоднородности импеданса линии.
 |
|
Измерение длины линии
Максимально допустимая длина абонентской линии зависит от используемой технологии DSL. ADSL и VDSL относятся к технологиям, при применении которых качество обслуживания и скорость передачи данных уменьшаются по мере увеличения расстояния передачи. Качество их работы зависит от реальной длины кабеля, диаметра используемых проводов, наличия кабельных отводов, а также перекрестных помех от других пар кабеля, называемых в телефонии (той самой телефонии, которая занимается только передачей голоса) переходными разговорами.
Реальная длина абонентской линии может быть измерена, например, с помощью мультиметра или рефлектометра. Лучше использовать различные методы измерения и сравнить полученные результаты.
С помощью мультиметра можно измерить емкость линии, разомкнутой на дальнем конце. По формулам, которые можно найти в справочной литературе, рассчитывается длина линии — исходя из результата измерения емкости линии и электрической рабочей емкости используемого кабеля (измеряется в нФ/км).
Определить длину абонентской линии можно и по ее удельному сопротивлению, которое зависит от типа кабеля, сечения проводов, а также от температуры. Измерив сопротивления пары кабеля, замкнутой на дальнем конце, с помощью того же мультиметра, можно рассчитать приблизительную длину линии.
При измерении длины линии с помощью рефлектометра линия также должна быть разомкнута на дальнем конце. К сожалению, не всякий рефлектометр можно использовать при измерении протяженной линии (более 2 километров), поэтому особое внимание при выборе прибора следует обратить на его технические характеристики.
|
|
Пупиновские катушки
Поиск пупиновских катушек (рис. 1) является ключевой процедурой определения возможности использования абонентской линии для высокоскоростной передачи данных с использованием технологии DSL. Ни одна из технологий DSL не может быть использована на линиях, имеющих пупиновские катушки. Идеально при проверке линии не только определить наличие пупиновских катушек, но и найти точное место их установки (все равно потом придется искать катушки, чтобы снять их с линии). Пупиновская катушка, используемая в аналоговых системах телефонной связи, представляет собой катушку индуктивности 66 или 88 мГн. Пупиновские катушки использовались в качестве конструктивного элемента длинной (более 5,5 км) абонентской линии, улучшающего качество передаваемых звуковых сигналов.
Установка катушек в линию позволяет снизить затухание сигнала в спектре звуковых частот (0,3-3,4 кГц), которое является следствием достаточно большой емкости длинных телефонных линий. Однако при этом затухание высокочастотных сигналов значительно возрастает. Вся конструкция работает как фильтр низких частот. А поскольку передача данных DSL осуществляется на значительно более высоких частотах, чем обычная телефонная связь, передача данных по линии, имеющей пупиновские катушки, становится невозможной. По той же причине пупиновские катушки ухудшают и работу модемов 56 и 33,6 Кбит/с.
Разумеется, следует учитывать, что пупиновские катушки устанавливаются только на длинных абонентских линиях. Возможно, вам повезет, и они вообще никогда вам не встретятся. Но надеяться только на удачу нельзя. Для поиска пупиновских катушек можно использовать либо специальный детектор, позволяющий не только идентифицировать наличие катушек, но и приблизительно определить их количество, либо рефлектометр. Рефлектометр по сравнению с другими приборами имеет огромное преимущество — он позволяет достаточно легко определить точное местоположение пупиновских катушек. Но (большая ложка дегтя в нашу бочку меда) из-за того, что наличие пупиновских катушек в линии приводит к проблемам в работе как системы DSL, так и рефлектометра, прибор используется сначала для поиска и удаления из линии только первой катушки. После этого производятся поиск и удаление других катушек — по очереди. В любом случае, следует помнить одно: если вы хотите использовать абонентскую линию для высокоскоростной передачи данных, наличие пупиновских катушек в этой линии недопустимо. Очевидно, что для определения наличия и количества катушек лучше всего использовать специальный детектор, а для поиска точного местоположения катушек (начиная с первой, далее — со всеми остановками) можно воспользоваться рефлектометром.
Рефлектометр является единственным прибором, позволяющим легко и точно найти местоположение пупиновской катушки. Он подает в линию высокочастотные импульсы и контролирует поступление отраженных импульсов. Импульсы представляют собой высокочастотную энергию, поэтому пупиновские катушки являются для них непреодолимой преградой (пупиновская катушка представляет собой большой скачок импеданса и воспринимается прибором как обрыв линии). Терпение и последовательное удаление катушек из линии позволит вам достичь необходимого результата.
|
|
Кабельные отводы
Под кабельным отводом (рис. 2) обычно понимается участок кабеля, который подключен к абонентской линии, но не входит в прямое соединение абонента с телефонной станцией. Кабельный отвод обычно подключен к основному кабелю и образует разветвление в форме буквы Y. Часто бывает так, что кабельный отвод идет к абоненту, а основной кабель идет дальше (при этом данная пара кабеля должна быть разомкнута на конце).
Обычной телефонной связи кабельные отводы не мешают (если только к ним время от времени не подключается злоумышленник и не болтает часами с самым дальним зарубежьем). Однако для цифровых технологий, таких как DSL, кабельные отводы могут создавать различные проблемы. При передаче по кабелю цифрового сигнала в сторону абонента этот сигнал «заглядывает» и во все кабельные отводы. Отраженные от концов кабельных отводов сигналы накладываются на сигнал, передаваемый абоненту, что приводит к значительному росту числа ошибок.
Хотя некоторые цифровые технологии способны в определенной мере компенсировать отраженные сигналы (эхо-сигналы), для обеспечения надежной высокоскоростной передачи данных кабельные отводы лучше устранить. Некоторое проверочное оборудование, например измерители расстояния до обрыва, позволяют обнаружить наличие кабельного отвода между телефонной станцией и абонентом. Но только рефлектометр позволяет не только обнаружить место каждого подключения, но и длину каждого кабельного отвода. Однако если абонентская линия имеет большое количество отводов, характеристику на экране рефлектометра будет сложно интерпретировать. Самый лучший способ упростить себе задачу — действовать точно так же, как при поиске и устранении пупиновских катушек. Уменьшив дальность действия рефлектометра, можно найти место первого подключения и отключить первый кабельный отвод. И так же дейстовать дальше, отключая кабельные отводы один за другим. Однако пригодность конкретной абонентской линии для использования технологии DSL зависит не сколько от факта наличия подключения, сколько от длины самого кабельного отвода. До определенной длины (порядка 400 м) кабельные отводы не оказывают значительного влияния на xDSL. Кроме того, кабельные отводы по-разному воздействуют на разные технологии xDSL. Например, для технологии HDSL допустим кабельный отвод до 1800 м. Что касается ADSL, то кабельные отводы не препятствуют самому факту организации высокоскоростной передачи данных по медной абонентской линии, но могут сузить полосу пропускания линии и соответственно снизить скорость передачи.
|
|
Другие потенциальные препятствия
Перед развертыванием цифровых систем необходимо также проверить используемую линию на наличие других потенциальных проблем, таких как потери в линии и перекрестные помехи. Максимально допустимые потери в линии (максимально допустимое затухание сигнала) зависят от характеристик используемой технологии. Поскольку разные технологии DSL используют различные полосы частот для «выполнения своих прямых обязанностей», значения частот, используемых для измерения потерь, также должны быть различными. Измерения потерь цифровой линии на правильной частоте позволит с достаточной долей уверенности определить, подходит данная линия для использования в качестве DSL или нет. Данная проверка — завершающий этап подготовки линии, который позволяет оценить эффективность устранения с данной линии всех потенциальных проблем.
Кроме того, большинство технологий DSL (впрочем, как и другие цифровые технологии) просто не выдерживают наличия высоких перекрестных помех между используемой парой проводов и другими парами проводов, входящими в тот же пучок кабеля. Одной из основных причин перекрестных помех является непреднамеренное скрещивание проводов, возникающее при сращивании строительных длин кабеля, когда один из проводов одной пары соединяется с проводом соседней пары (рис. 3, слева).
При этом на дальнем конце законченной линии об этом никто может и не узнать, если в процессе строительства непреднамеренное скрещивание будет обнаружено и нормальные пары будут восстановлены при монтаже следующей муфты (рис. 3, справа).
Такие скрещивания проводов могут привести к тому, что нормальные (с точки зрения организации обычной телефонной связи) линии невозможно будет использовать для осуществления цифровой передачи. С обычным оборудованием, используемым для проверки телефонных линий, найти непреднамеренное скрещивание проводов достаточно сложно. Однако с помощью рефлектометра, имеющего режим выявления переходных помех, найти места скрещивания проводов значительно проще. При подключении к входам рефлектометра проверяемой и контрольной пар на дисплей будут выведены только подъемы и провалы характеристики в местах скрещивания проводов. В целом же кабель будет представлен в виде практически горизонтальной линии.
|
|
Заключение
Для широкого внедрения цифровых систем передачи, к которым, разумеется, можно отнести и технологии xDSL, необходимы быстрые, легкие и эффективные методы определения возможности использования для таких систем передачи существующих абонентских телефонных линий. Использование существующей кабельной сети для высокоскоростной передачи данных является одним из основных преимуществ технологий xDSL.
Возможность использовать цифровые технологии xDSL во многом (если не во всем) зависит от схемы и качества кабельной сети, которая, как известно, была разработана и сооружена десятки лет назад для нужд обычной телефонной связи. Существующая кабельная сеть имеет конструктивные элементы и обычные дефекты, которые ухудшают или полностью препятствуют цифровой передаче xDSL. Цифровая передача любой технологии xDSL, например, пупиновскими катушками; на нее также в значительной мере влияют длина абонентской линии и наличие кабельных отводов. Используя доступное на сегодняшний день оборудование, провайдеры имеют возможность быстро проверить существующую кабельную сеть, обнаружить и устранить все препятствия на пути новых цифровых технологий. Применение тщательно продуманных, но в то же время стандартных процедур проверки телефонных линий позволит сократить ввода цифровой системы в действие до минимума.
Статья впервые была опубликована на http://www.xdsl.ru/
КомпьютерПресс 10'2001
