eng
Выпуск #4/2011
Н.Ощепков
Автоматизация измерений линий xDSL на сетях абонентского доступа
Автоматизация измерений линий xDSL на сетях абонентского доступа
Просмотры: 3002
Технологии xDSL давно получили широкое распространение на сетях операторов связи [1, 2]. Сегодня это – наиболее применяемая технология для организации услуг широкополосного доступа (ШПД), особенно в районах индивидуальной застройки (включая сельскую местность). Тем не менее, не существует единой для всех операторов методологии измерений электрических параметров линий связи, а также норм характеристик абонентских кабельных линий связи с учетом требований ШПД. В то же время вопрос измерений параметров кабельных линий чрезвычайно важен, причем как на этапе их ввода в эксплуатацию, так и в дальнейшем для проведения плановых профилактических работ, сбора статистики функционирования линий связи. Как разрешить эту проблему?
Контроль параметров кабелей в системах ШПД:
норма и мера
Для обеспечения надежности сетей ШПД необходимы не только сами измерения, но и полная информация о предельных возможностях кабелей связи, а также отбор пар по заданным параметрам, определяемый в первую очередь условиями электромагнитной совместимости (ЭМС) в частотном диапазоне работы системы передачи. Эксплуатационная надежность абонентского фрагмента сети ШПД, организуемого с применением хDSL-технологий может и должна быть обеспечена выполнением следующих мероприятий:
нормирование и адекватный контроль электрических характеристик кабелей связи;
паспортизация эксплуатирующихся кабельных линий, в ходе которой должны определяться характеристики переходных влияний и симметричность пар, а также планироваться работы, направленные на улучшение этих характеристик;
планирование и жесткое ограничение скорости доступа с использованием нормированных скоростных характеристик в зависимости от длины линии и переходных влияний, определенных в ходе паспортизации.
В контексте этих задач возникает ряд непростых вопросов: какие электрические параметры кабеля и в каком частотном диапазоне нужно измерять? И главное, чем измерять? Технология отбора пар в кабельных линиях для систем ШПД должна минимизировать как временные затраты, так и средства на приобретение измерительной техники. Также необходимо сократить до минимума число измеряемых параметров и проводимых коммутаций. Взаимные влияния необходимо измерять по принципу "каждая пара с каждой" и на основании измеренных значений определять пригодность пар. Процедура отбора пар по параметрам взаимного влияния должна проводиться во всем используемом спектре частот: для ADSL – от 40 до 1100 кГц, для АDSL2+ – от 40 до 2200 кГц. Контроль на фиксированных частотах может завышать оценку качества или пропускать брак. Внедрение цифровых технологий на линиях местной связи требует оценки электрических характеристик в пучке пар (цепей) (в кабелях ТПП – 10-парный пучок), обеспечивающих выполнение условий ЭМС и информационной безопасности.
Как же довести состояние действующих линий до требуемых параметров с минимальными затратами? Чтобы измерить все необходимые электрические характеристики, нужно затратить много сил и времени. Даже для определения взаимного влияния на одной частоте в 10-парном пучке кабеля требуется 45 измерений. Несложно подсчитать, что для измерения всех параметров 10 пар потребуются десятки тысяч измерений и всевозможных коммутаций концов кабеля. Вручную проделать это просто нереально, необходима автоматизация процесса измерений и выбора цепей для ШПД. Применение анализаторов, всевозможных тестеров, рефлектометров, позволяющих в лучшем случае подключить две пары кабеля, не позволяет оценить пригодность для DSL-технологий той или иной пары, так как не учитывается возможное влияние со стороны других пар. Исходя из сложившейся ситуации, следуя изречениям великого Эйнштейна: "Никакая цель не высока настолько, чтобы оправдывала недостойные средства для ее достижения. Никакую проблему нельзя решить на том же уровне, на котором она возникла", специалисты компании "Башинформсвязь" пришли к выводу: нужны хотя бы свои, внутренние нормы порядка построения и эксплуатации сетей ШПД, а также измерительная техника, позволяющая решить все необходимые вопросы.
В результате совместно с кабельной лабораторией ФГУП "ЛОНИИС" были разработаны два стандарта: "Порядок организации построения, технического обслуживания и ремонта сетей широкополосного абонентского доступа" и "Руководство по электрическим измерениям линий связи и паспортизации электрических параметров с применением автоматического измерительного комплекса". Первый стандарт определяет порядок использования существующей сети для ШПД, устанавливает нормы на электрические характеристики линий, включая условия по ЭМС, порядок проведения аудита и ремонта кабельных линий, методики отбора пар для цифрового уплотнения. Во втором стандарте основное внимание уделено автоматизации процесса электрических измерений, позволяющей минимизировать трудовые затраты и создать базу данных измерений в электронном виде (электрический паспорт линии). На основании проведенных электрических измерений определяется состояние линий и производится отбор пар в кабелях, пригодных для цифрового уплотнения. В процессе разработки стандартов проведена огромная исследовательская и организационная работа.
Средства автоматизации измерений
В качестве основного измерительного прибора, после анализа всех предложений измерительной техники, был выбран автоматизированный измерительный комплекс "ПИКА ИКС", разработанный совместно ООО "НПП "Норма" (Самара) и ЛОНИИС. Решающим преимуществом "ПИКА-ИКС" стала способность комплекса полностью автоматизировать измерения как по первичным, так и по вторичным параметрам во всех жилах, парах и комбинациях пар внутри 10-парного пучка. При этом без вмешательства оператора выполняется более 20 тыс. комбинаций измерений, что на практике невозможно реализовать, используя другие измерительные приборы. Алгоритм работы всех известных анализаторов ADSL заключается в тестировании одной (максимум двух) абонентской линии (пары) единовременно, т.е. без учета возможных взаимных влияний от других пар кабеля.
Программное обеспечение комплекса "ПИКА ИКС" позволяет производить отбор пар по заданным минимальным значениям параметров ЭМС. Вторичные параметры измеряются узкополосным селективным вольтметром с учетом стационарных шумов в линии. Поэтому измеренные значения отражают наихудшие показатели в заданном диапазоне частот в каждой комбинации пар 10-парного пучка, что гарантирует при отборе максимального числа пар их надежную совместную работу.
Комплекс позволяет измерять в автоматическом режиме электрическое сопротивление токопроводящих жил; омическую асимметрию в рабочей паре; электрическую емкость рабочих пар; сопротивление изоляции жил кабеля относительно экрана и других жил кабеля; переходное затухание между парами на ближнем конце кабеля; рабочее затухание в парах. Измерения возможно производить при отсутствии целостности экрана кабеля, искать перепутанность, разбитость и целостность пар.
Прибор позволяет измерять частотные характеристики линии во всем диапазоне частот в зависимости от применяемой технологии DSL, а именно переходное затухание между рабочими парами на ближнем конце (Ао), защищенность между рабочими парами на дальнем конце (Аз) и затухание в парах αl. На измерение электрических характеристик 10 пар и их обработку тратится не более 10 мин.
Алгоритм отбора пар (на примере оценки защищенности на дальнем конце Аз) заключается в следующем. Измеряются минимальные значения защищенности Аз в диапазоне частот 40–2048 кГц между всеми комбинациями пар с учетом перестановки "генератора" и "приемника". В результате формируется полная матрица результатов. Для каждой комбинации пар из двух результатов перестановки "генератор-приемник" выбирается минимальное значение. В итоге получаем полуматрицу минимальных результатов Аз мин. Если Аз мин больше или равен допустимой норме АзN, устанавливаем признак "1" (годная комбинация), если нет – "0" (негодная комбинация) (см. рисунок).
Такой алгоритм позволяет отобрать "элитные" пары, пригодные для работы в диапазоне 40–2200 кГц с максимально возможной информационной скоростью входящего потока (для ADSL2+ – 24 Мбит/с). Пары, не способные работать с такой скоростью, отбраковываются, что не совсем рационально. Поэтому после отбора "элитных" пар необходимо отобрать и другие пары, способные работать в более низком диапазоне частот (табл.1.). Для этой цели необходимо провести еще несколько автоматических испытаний, каждый раз снижая верхнюю границу частотного диапазона. Полученные результаты измерений можно использовать для отбора пар для работы с более низким скоростным потенциалом.
При измерениях длинных линий необходимо учитывать, что усилительная способность всех известных модемов не превышает 45 дБ, и если рабочее затухание в кабеле не ниже этого показателя, такая линия однозначно не пригодна для уплотнения оборудованием DSL. Кроме того, при большом рабочем затухании линии результаты измерений защищенности на дальнем конце Аз могут быть некорректными, так как чувствительность всех известных измерительных приборов (включая "ПИКА ИКС") не превышает 90 дБ.
В качестве примера приведен один из протоколов измерений, полученный при помощи данного комплекса на действующей кабельной линии (см. врезку). На все измерения, чтобы оценить возможность подключения абонентов к данному кабельному ящику, потребовалось 10 мин, не считая времени проезда и подключения комплекса к измеряемым линиям.
Первый автоматизированный измерительный комплекс "ПИКА ИКС" компания "Башинформсвязь" приобрела в марте 2007 году. С тех пор, учитывая замечания эксплуатационного персонала, разработчиками комплекса переделана конструкция подключающих устройств соединительных кабелей. Вместо 10-парного модуля применяются однопарные штекеры, позволяющие подключиться к плинтам с боковыми держателями. При необходимости можно произвольно изменить комбинацию подключения пар. Кроме того, разработаны соединители однопарных штекеров и сами штекеры для подключения к различным плинтам: типа 9, модулей КМН, МХ-2000 и др.
Для обеспечения всех своих филиалов в 2008 году "Башинформсвязь" дополнительно закупила 13 комплектов "ПИКА-ИКС". На первом этапе измерения проводились в основном на проблемных участках, где загрузка 10-парного пучка кабеля подходила к 50% и выше. В 2010 году была представлена новая разработка НПП "Норма" – комплекс "ПИКА-ИКС+". У него почти вдвое снижены габариты и масса приборов, комплекс комплектуется переносными сумками, что создает более удобные условия работы. Новые аккумуляторные батареи увеличивают время работы в режиме непрерывных измерений до 6 ч, а в режиме ожидания – до 40 ч. Расширены и диапазоны измерения ключевых параметров (табл.2).
В программном обеспечении комплекса также проведены существенные доработки. В частности, оно позволяет использовать хранимую в комплексе базу данных участков и абонентских линий. Это дает возможность выбрать только необходимые для испытания абонентские линии из базы данных, что существенно облегчает процесс испытаний. Для более быстрого поиска обрывов, замыканий и разбитости пар при подключении возможно применение узла прозвонки вместо измерителей сопротивления жил и изоляции. Определение разбитых пар возможно по результатам измерения таких параметров, как емкость пар и собственное затухание в парах абонентских линий. Хранимые в памяти прибора АЧХ параметров αl, Ао и Аз можно передавать в персональный компьютер.
В программное обеспечение со стороны персонального компьютера добавлена поддержка базы данных абонентских линий, в которой хранится вся информация о каждой абонентской линии, а также о проведенных испытаниях. Возможно формирование множества видов отчетов о проведенных испытаниях, состоянии абонентских линий и т.д.
Опыт применения прибора оказался столь успешным, что в 2010 году компания закупила пять комплексов "ПИКА-ИКС+", а в 2011 году для оснащения измерительными комплексами линейных цехов принято решение о закупке еще 20 комплексов "ПИКА ИКС+".
Литература
Парфенов Ю.А., Козвонин Н.А. Автоматизация измерений линий DSL. – Электросвязь, 2007, №2.
Парфенов Ю.А. Медным кабелям жить! Надежность, стабильность, эффективность. – СПб: ИА "Энергомашиностроение" – НПП "Техника Связи", 2008.
норма и мера
Для обеспечения надежности сетей ШПД необходимы не только сами измерения, но и полная информация о предельных возможностях кабелей связи, а также отбор пар по заданным параметрам, определяемый в первую очередь условиями электромагнитной совместимости (ЭМС) в частотном диапазоне работы системы передачи. Эксплуатационная надежность абонентского фрагмента сети ШПД, организуемого с применением хDSL-технологий может и должна быть обеспечена выполнением следующих мероприятий:
нормирование и адекватный контроль электрических характеристик кабелей связи;
паспортизация эксплуатирующихся кабельных линий, в ходе которой должны определяться характеристики переходных влияний и симметричность пар, а также планироваться работы, направленные на улучшение этих характеристик;
планирование и жесткое ограничение скорости доступа с использованием нормированных скоростных характеристик в зависимости от длины линии и переходных влияний, определенных в ходе паспортизации.
В контексте этих задач возникает ряд непростых вопросов: какие электрические параметры кабеля и в каком частотном диапазоне нужно измерять? И главное, чем измерять? Технология отбора пар в кабельных линиях для систем ШПД должна минимизировать как временные затраты, так и средства на приобретение измерительной техники. Также необходимо сократить до минимума число измеряемых параметров и проводимых коммутаций. Взаимные влияния необходимо измерять по принципу "каждая пара с каждой" и на основании измеренных значений определять пригодность пар. Процедура отбора пар по параметрам взаимного влияния должна проводиться во всем используемом спектре частот: для ADSL – от 40 до 1100 кГц, для АDSL2+ – от 40 до 2200 кГц. Контроль на фиксированных частотах может завышать оценку качества или пропускать брак. Внедрение цифровых технологий на линиях местной связи требует оценки электрических характеристик в пучке пар (цепей) (в кабелях ТПП – 10-парный пучок), обеспечивающих выполнение условий ЭМС и информационной безопасности.
Как же довести состояние действующих линий до требуемых параметров с минимальными затратами? Чтобы измерить все необходимые электрические характеристики, нужно затратить много сил и времени. Даже для определения взаимного влияния на одной частоте в 10-парном пучке кабеля требуется 45 измерений. Несложно подсчитать, что для измерения всех параметров 10 пар потребуются десятки тысяч измерений и всевозможных коммутаций концов кабеля. Вручную проделать это просто нереально, необходима автоматизация процесса измерений и выбора цепей для ШПД. Применение анализаторов, всевозможных тестеров, рефлектометров, позволяющих в лучшем случае подключить две пары кабеля, не позволяет оценить пригодность для DSL-технологий той или иной пары, так как не учитывается возможное влияние со стороны других пар. Исходя из сложившейся ситуации, следуя изречениям великого Эйнштейна: "Никакая цель не высока настолько, чтобы оправдывала недостойные средства для ее достижения. Никакую проблему нельзя решить на том же уровне, на котором она возникла", специалисты компании "Башинформсвязь" пришли к выводу: нужны хотя бы свои, внутренние нормы порядка построения и эксплуатации сетей ШПД, а также измерительная техника, позволяющая решить все необходимые вопросы.
В результате совместно с кабельной лабораторией ФГУП "ЛОНИИС" были разработаны два стандарта: "Порядок организации построения, технического обслуживания и ремонта сетей широкополосного абонентского доступа" и "Руководство по электрическим измерениям линий связи и паспортизации электрических параметров с применением автоматического измерительного комплекса". Первый стандарт определяет порядок использования существующей сети для ШПД, устанавливает нормы на электрические характеристики линий, включая условия по ЭМС, порядок проведения аудита и ремонта кабельных линий, методики отбора пар для цифрового уплотнения. Во втором стандарте основное внимание уделено автоматизации процесса электрических измерений, позволяющей минимизировать трудовые затраты и создать базу данных измерений в электронном виде (электрический паспорт линии). На основании проведенных электрических измерений определяется состояние линий и производится отбор пар в кабелях, пригодных для цифрового уплотнения. В процессе разработки стандартов проведена огромная исследовательская и организационная работа.
Средства автоматизации измерений
В качестве основного измерительного прибора, после анализа всех предложений измерительной техники, был выбран автоматизированный измерительный комплекс "ПИКА ИКС", разработанный совместно ООО "НПП "Норма" (Самара) и ЛОНИИС. Решающим преимуществом "ПИКА-ИКС" стала способность комплекса полностью автоматизировать измерения как по первичным, так и по вторичным параметрам во всех жилах, парах и комбинациях пар внутри 10-парного пучка. При этом без вмешательства оператора выполняется более 20 тыс. комбинаций измерений, что на практике невозможно реализовать, используя другие измерительные приборы. Алгоритм работы всех известных анализаторов ADSL заключается в тестировании одной (максимум двух) абонентской линии (пары) единовременно, т.е. без учета возможных взаимных влияний от других пар кабеля.
Программное обеспечение комплекса "ПИКА ИКС" позволяет производить отбор пар по заданным минимальным значениям параметров ЭМС. Вторичные параметры измеряются узкополосным селективным вольтметром с учетом стационарных шумов в линии. Поэтому измеренные значения отражают наихудшие показатели в заданном диапазоне частот в каждой комбинации пар 10-парного пучка, что гарантирует при отборе максимального числа пар их надежную совместную работу.
Комплекс позволяет измерять в автоматическом режиме электрическое сопротивление токопроводящих жил; омическую асимметрию в рабочей паре; электрическую емкость рабочих пар; сопротивление изоляции жил кабеля относительно экрана и других жил кабеля; переходное затухание между парами на ближнем конце кабеля; рабочее затухание в парах. Измерения возможно производить при отсутствии целостности экрана кабеля, искать перепутанность, разбитость и целостность пар.
Прибор позволяет измерять частотные характеристики линии во всем диапазоне частот в зависимости от применяемой технологии DSL, а именно переходное затухание между рабочими парами на ближнем конце (Ао), защищенность между рабочими парами на дальнем конце (Аз) и затухание в парах αl. На измерение электрических характеристик 10 пар и их обработку тратится не более 10 мин.
Алгоритм отбора пар (на примере оценки защищенности на дальнем конце Аз) заключается в следующем. Измеряются минимальные значения защищенности Аз в диапазоне частот 40–2048 кГц между всеми комбинациями пар с учетом перестановки "генератора" и "приемника". В результате формируется полная матрица результатов. Для каждой комбинации пар из двух результатов перестановки "генератор-приемник" выбирается минимальное значение. В итоге получаем полуматрицу минимальных результатов Аз мин. Если Аз мин больше или равен допустимой норме АзN, устанавливаем признак "1" (годная комбинация), если нет – "0" (негодная комбинация) (см. рисунок).
Такой алгоритм позволяет отобрать "элитные" пары, пригодные для работы в диапазоне 40–2200 кГц с максимально возможной информационной скоростью входящего потока (для ADSL2+ – 24 Мбит/с). Пары, не способные работать с такой скоростью, отбраковываются, что не совсем рационально. Поэтому после отбора "элитных" пар необходимо отобрать и другие пары, способные работать в более низком диапазоне частот (табл.1.). Для этой цели необходимо провести еще несколько автоматических испытаний, каждый раз снижая верхнюю границу частотного диапазона. Полученные результаты измерений можно использовать для отбора пар для работы с более низким скоростным потенциалом.
При измерениях длинных линий необходимо учитывать, что усилительная способность всех известных модемов не превышает 45 дБ, и если рабочее затухание в кабеле не ниже этого показателя, такая линия однозначно не пригодна для уплотнения оборудованием DSL. Кроме того, при большом рабочем затухании линии результаты измерений защищенности на дальнем конце Аз могут быть некорректными, так как чувствительность всех известных измерительных приборов (включая "ПИКА ИКС") не превышает 90 дБ.
В качестве примера приведен один из протоколов измерений, полученный при помощи данного комплекса на действующей кабельной линии (см. врезку). На все измерения, чтобы оценить возможность подключения абонентов к данному кабельному ящику, потребовалось 10 мин, не считая времени проезда и подключения комплекса к измеряемым линиям.
Первый автоматизированный измерительный комплекс "ПИКА ИКС" компания "Башинформсвязь" приобрела в марте 2007 году. С тех пор, учитывая замечания эксплуатационного персонала, разработчиками комплекса переделана конструкция подключающих устройств соединительных кабелей. Вместо 10-парного модуля применяются однопарные штекеры, позволяющие подключиться к плинтам с боковыми держателями. При необходимости можно произвольно изменить комбинацию подключения пар. Кроме того, разработаны соединители однопарных штекеров и сами штекеры для подключения к различным плинтам: типа 9, модулей КМН, МХ-2000 и др.
Для обеспечения всех своих филиалов в 2008 году "Башинформсвязь" дополнительно закупила 13 комплектов "ПИКА-ИКС". На первом этапе измерения проводились в основном на проблемных участках, где загрузка 10-парного пучка кабеля подходила к 50% и выше. В 2010 году была представлена новая разработка НПП "Норма" – комплекс "ПИКА-ИКС+". У него почти вдвое снижены габариты и масса приборов, комплекс комплектуется переносными сумками, что создает более удобные условия работы. Новые аккумуляторные батареи увеличивают время работы в режиме непрерывных измерений до 6 ч, а в режиме ожидания – до 40 ч. Расширены и диапазоны измерения ключевых параметров (табл.2).
В программном обеспечении комплекса также проведены существенные доработки. В частности, оно позволяет использовать хранимую в комплексе базу данных участков и абонентских линий. Это дает возможность выбрать только необходимые для испытания абонентские линии из базы данных, что существенно облегчает процесс испытаний. Для более быстрого поиска обрывов, замыканий и разбитости пар при подключении возможно применение узла прозвонки вместо измерителей сопротивления жил и изоляции. Определение разбитых пар возможно по результатам измерения таких параметров, как емкость пар и собственное затухание в парах абонентских линий. Хранимые в памяти прибора АЧХ параметров αl, Ао и Аз можно передавать в персональный компьютер.
В программное обеспечение со стороны персонального компьютера добавлена поддержка базы данных абонентских линий, в которой хранится вся информация о каждой абонентской линии, а также о проведенных испытаниях. Возможно формирование множества видов отчетов о проведенных испытаниях, состоянии абонентских линий и т.д.
Опыт применения прибора оказался столь успешным, что в 2010 году компания закупила пять комплексов "ПИКА-ИКС+", а в 2011 году для оснащения измерительными комплексами линейных цехов принято решение о закупке еще 20 комплексов "ПИКА ИКС+".
Литература
Парфенов Ю.А., Козвонин Н.А. Автоматизация измерений линий DSL. – Электросвязь, 2007, №2.
Парфенов Ю.А. Медным кабелям жить! Надежность, стабильность, эффективность. – СПб: ИА "Энергомашиностроение" – НПП "Техника Связи", 2008.
Отзывы читателей
