Помехи линий DSL и методы их ослабления

4. Импульсные помехи

Главными источниками импульсных помех являются включения и выключения осветительных и электромеханических бытовых приборов, аварии линий сильного тока, удары молнии и др. Одна из разновидностей импульсных помех, так называемые repetitive impulse noise (REIN) имеют периодический характер с частотой сети переменного тока 50.

Причинами импульсных помех этого типа являются нарушения нормальной работы сетей переменного тока и/или признаком скрытых повреждений в Вашей сети.

Длительность импульсов REIN чаще всего лежит в диапазонах (50-500) мкс или (1…2) мс.

Известная особенность этих помех состоит в том, что период их следования существенно больше периода следования символов сигнала DMT.

В случае импульсной помехи типа REIN период следования импульсной помехи определяется частотой 2-ой гармоники сети переменного тока. Поэтому при частоте сети 50 Гц, период которой равен 20 мс, интервал между соседними импульсными помехами составит 10 мс. Это означает, что при длительности символа DMT, равном 0,25 мс, импульсная помеха типа REIN поразит каждый сороковой символ DMT. Для борьбы с REIN, как и со всеми другими типами импульсных помех, используется интерливинг.

Однако не рекомендуется выбирать длительность интерливинга больше периода REIN, чтобы исключить возможность переполнения буфера интерливинга при поступлении следующего импульса REIN. Поэтому при частоте сети 50 Гц рекомендуется длительность интерливинга в 9 мс.

Импульсные помехи обычно проявляются как ошибки передачи и могут быть причиной перерывов в линии DSL, требующих её повторного запуска retrain. Особенно чувствительны к импульсным помехам видео приложения, где эти помехи могут вызывать потерю синхронизации, «замораживание», пикселизацию изображения и др. Признаком влияния импульсных помех на сигнал ADSL могут быть также жалобы абонентов на малую скорость сети Интернет.

Если раньше основным источником импульсных помех было оборудование электромеханических АТС, благодаря чему импульсные помехи были существенными только вблизи АТС, то с появлением парка самых разнообразных офисных и бытовых приборов (холодильников, кондиционеров, пылесосов etc) основным источником импульсных помех стало само помещение пользователя.

Импульсные помехи представляют собой последовательность импульсов произвольной длительности и амплитуды, следующих друг за другом через случайные промежутки времени. Импульсный шум отличается от непрерывного шума тем, что длительность импульсов шума значительно меньше промежутков между ними, поэтому появление каждого импульса рассматривается как независимое событие. Число независимо возникающих импульсов в течение любого промежутка времени подчиняется пуассоновскому распределению:

P(n) = (γT)ⁿ e ^–γT /n!

где Р (n) - вероятность появления п импульсов за время Т;

γ - среднее число импульсов в единицу времени.

Прохождение импульсного шума через полосовую цепь приводит к размытию импульсов, т.е. к расширению импульсов и слиянию их в непрерывный шум. При этом значение пикового уровня шума будет пропорционально ширине полосы пропускания, а значение его среднего уровня – корню квадратному из полосы частот. Основной трудностью локализации импульсных помех является их непостоянство во времени. Поэтому диагностическое оборудование может оказаться бесполезным. Большая часть переносных тестеров используют при анализе только часть спектра и имеют определённый порог статических помех. Если уровень шума превышает этот порог, то прибор фиксирует это событие как импульсную помеху. При таком способе прибор будет принимать за импульсные шумы радиопомехи и другие стационарные шумы, уровень которых превышает пороговый уровень статических шумов, установленный в приборе. Ситуацию может исправить забытый и недорогой широкополосный анализатор спектра, который позволяет непрерывно контролировать уровень шумов и статистически сравнивать события шумов с циклами ADSL и ошибками. К счастью, диагностический режим стандарта ADSL2 обеспечивает большую часть этой функциональности в модемах DSL. Расширяя эту функциональность и комбинируя её с диагностическим и аналитическим программным обеспечением Aware’s Dr. DSL ADSL2, корпорация Aware разработала систему мониторинга и оценки импульсных помех реальной АЛ. Мониторинг импульсных помех проводился в северо-восточных штатах США. Причём набор исследуемых линий включал в себя самые разнообразные линии, в том числе сильно загруженные АЛ городских сетей, менее загруженные пригородные АЛ и слабо загруженные сельские АЛ. Несколько АЛ проходили поблизости от электрических подстанций, линий железной дороги и авторемонтных мастерских..

Данные собирались непрерывно в течение 2-х 12-и часовых периодов. Величина импульсных помех сильно зависит от времени суток и места измерения. Некоторые линии имели до 204-х импульсных помех за 12-и часовой период, другие же – более 1000 за тот же период. Средняя длительность импульсной помехи изменялась в пределах от 6 до 210 мкс. Число импульсных помех колебалось от 3-х за час около 8 часов вечера до 30 в течение следующего часа.

Рис. 8 Зависимость числа импульсных помех от времени суток

Основной особенностью импульсных помех является их «пачечный» (burst) характер (рис. 9)

Рис. 9 Гистограмма числа импульсных помех в минутных интервалах

Типовые характеристики импульсных помех в частотной и временной областях показаны на рис.10 и 11.

Рис. 10 Спектральная плотность импульсных помех

Рис. 11 Временная характеристика импульсной помехи

Решить проблему повышенных импульсных шумов иногда удаётся путём перемещения модема или замены неэкранированного кабеля в помещении пользователя.

Однако основным механизмом подавления импульсных помех является интерливинг, использование которого обязательно при приёме IPTV.

Мощность и длительность импульсных помех каждой местной телефонной сети различаются. Поэтому перед развёртыванием DSL полезна оценка характеристик импульсных помех.

Заложенная в модемах DSL глубина интерливинга может регулироваться в пределах от 0 (этот режим называется быстрым режимом («fast path”) до 64 в чипах ADSL и до 511 в чипах ADSL2/2+. Чем выше глубина интерливинга, тем эффективнее защищён модем от импульсных помех. Тем выше, однако, будет и вносимая модемом задержка.