Как подготовить кабельную сеть к развертыванию xDSL

Использование 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 глубже и глубже 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 начинают широко использоваться технологии DSL. В зависимости от типа используемой технологии DSL могут быть различными 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 неохватность 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, потому что 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 захватили свое (не самое маленькое, учитывая занимаемую полосу пропускания) место внутри витых пар медных телефонных проводов, они стали предъявлять повышенные требования к кабельной сети. В эти требования касались качества линии и возможности ее использования для высокоскоростной передачи данных. Использование обычной витой пары телефонных проводов, по которой до этого не передавалось ничего, кроме голоса, может привести к появлению проблем при передаче сигналов цифровых систем высокоскоростной передачи данных.

Два обычных элемента телефонных кабельных линий — пупиновские катушки и кабельные отводы — являются наиболее частыми причинами невозможности использования определенной телефонной линии для высокоскоростной передачи данных. Поэтому для организации цифровой передачи данные элементы должны быть удалены или модифицированы. Ключом к упрощению подготовки кабельной сети для высокоскоростной передачи данных является проведение последовательности проверок, которые позволят оценить качество линии и обнаружить любые потенциальные проблемы.

Порядок проведения проверок каждый может выбрать самостоятельно. На самом деле конечный результат (как положительный, так и, к сожалению, отрицательный) гораздо более важен, чем порядок действий по его достижению. Во-первых, необходимо точно и аккуратно измерить полную длину линии. 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.). Во-вторых, пупиновские катушки. Что это такое и зачем они нужны, мы поподробнее рассмотрим ниже. Пока же следует уяснить, что пупиновские катушки блокируют передачу по любой линии DSL, потому что 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 поставим 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, под номером четыре сведены вместе некоторые другие проблемы, которые также свойственны телефонным абонентским линиям. Это потери в линии, непреднамеренное скрещивание проводов и т.д.

Современная аппаратура передачи данных, эффективно используемая на существующих кабельных сетях, требует не менее современной и, желательно, не менее эффективной проверочной аппаратуры. Для проведения упомянутых выше (и описанных ниже) проверок могут использоваться, 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 воспрепятствуют нормальной высокоскоростной передаче данных по этой конкретной линии. К сожалению, подробное рассмотрение принципов работы и методов использования измерительных приборов не входит в число задач данной статьи (по одному только рефлектометру можно написать очень солидную по объему брошюру), поэтому любые упоминания измерительных приборов в данной работе следует воспринимать как объективную реальность, данную вам автором.

Итак, начнем по порядку:

Проверка электропроводности проводов.
На первый взгляд, данная процедура может показаться излишней, но результаты могут вам неприятно удивить. Достаточно большой процент линий может иметь совершенно 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.

Максимальная допустимая длина абонентской линии зависит от используемой технологии DSL. Технологии ADSL и VDSL относятся именно к тем технологиям, качество обслуживания и скорость передачи данных которых уменьшаются с увеличением расстояния передачи. На их работу оказывает влияние реальная длина кабеля, диаметр используемых проводов, наличие кабельных отводов, а также перекрестные помехи от других пар кабеля, называемые 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. Существуют формулы, которые можно найти в справочной литературе, по которым длина линии рассчитывается, исходя из результата измерения емкости линии и электрической рабочей емкости используемого кабеля (измеряемой в нФ/км).

Оценить длину абонентской линии можно и по ее удельному сопротивлению, которое зависит от типа кабеля, сечения проводов, а также 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 особо внимательно следует отнестись к выбору прибора с соответствующими техническими характеристиками.

Пупиновские катушки.

Поиск пупиновских катушек 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 ведь придется искать катушки и снимать их с линии). Пупиновская катушка, используемая в аналоговых системах телефонной связи, представляет собой катушку индуктивности 66 или 88 мГн. Исторически пупиновские катушки использовались в качестве конструктивного элемента длинной (более 5,5 км) абонентской линии, позволяющего улучшить 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. Так как вся 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 Кбит/с и 33,6 Кбит/с.

Разумеется, следует учитывать, что пупиновские катушки устанавливаются только на длинных абонентских линиях. Если вам повезет, вы никогда с ними не столкнетесь. 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, а также 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 проводится 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 проверочным прибором, позволяющим просто и точно найти местоположение пупиновской катушки. Он подает в линию высокочастотные импульсы и контролирует поступление отраженных импульсов. Так как импульсы представляют собой высокочастотную энергию, пупиновские катушки представляют для них непреодолимую преграду (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 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).

Осуществлению 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 благодаря природному любопытству также заглядывает и во все кабельные отводы. Отраженные от концов кабельных отводов сигналы накладываются на сигнал, передаваемый абоненту, что приводит к значительному росту числа ошибок.

Некоторые цифровые технологии обладают возможностью в определенной мере компенсировать отраженные сигналы (эхо-сигналы), но в большинстве случаев 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. Самым лучшим способом упростить себе задачу — это 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 действовать так же дальше, отключая кабельные отводы один за другим. Однако на пригодность конкретной абонентской линии для использования технологии DSL влияет не сколько сам факт наличия подключения, сколько длина самого кабельного отвода. До определенной длины (порядка 400 метров) кабельные отводы не оказывают значительного влияния на xDSL. Кроме того, кабельные отводы по-разному воздействуют на разные технологии xDSL. Например, технология HDSL допускает наличие кабельного отвода до 1800 метров. 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 (говоря другими словами — максимально допустимое затухание сигнала) зависят от характеристик используемой технологии. Так как разные технологии DSL используют различные полосы частот для «выполнения своих прямых обязанностей», значения частот, используемых для измерения потерь, также должны быть различными. Проведение измерения потерь цифровой линии на правильной частоте позволит с достаточной долей уверенности утверждать, подходит ли данная линия для использования в качестве DSL. Данная проверка является наилучшим завершением подготовки линии, потому что позволяет оценить эффективность устранения с данной линии всех потенциальных проблем.

Кроме того, большинство технологий DSL (впрочем, как и другие цифровые технологии) просто не выносят наличие высоких перекрестных помех между используемой парой проводов и другими парами проводов, входящими в тот же пучок кабеля. Одной из основных причин появления перекрестных помех является непреднамеренное скрещивание проводов. Непреднамеренное скрещивание проводов появляется, когда при сращивании строительных длин кабеля один из проводов одной пары соединяется с проводом соседней пары(на рисунке справа).

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 (на рисунке 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, используя рефлектометр, имеющий режим выявления переходных помех, вы сможете найти места скрещивания проводов значительно проще. При подключении к входам рефлектометра и проверяемой и контрольной пары на дисплей будут выведены только подъемы и провалы характеристики в местах скрещивания проводов. Характеристика остального кабеля будет представлять собой практически горизонтальную линию.

Широкомасштабное наступление цифровых систем передачи, к которым, разумеется, можно отнести и технологии xDSL, требует применения быстрых, легких и эффективных методов 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, в свою очередь, была разработана и сооружена десятки лет назад для нужд обычной телефонной связи. Существующая кабельная сеть имеет как конструктивные элементы, так и обычные дефекты, которые ухудшают или полностью препятствуют цифровой передаче xDSL. Цифровая передача любой технологии xDSL блокируется, например, пупиновскими катушками; на нее также в значительной мере влияют длина абонентской линии и наличие кабельных отводов. Используя доступное на сегодняшний день проверочное 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 свести время ввода цифровой системы в действие до минимума.