Методы расчета характеристик и параметров систем проводного доступа

8.7.1 Качество работы систем доступа, выполненных по технологии ADSLво многом определяются параметрами ихарактеристикамифизического канала(линии)от модема ADSL до мультиплексора доступа DSLAM. Рассмотрим связь между энергетическимипараметрами линий и оценками качества их использования.

8.7.1.1В качестве критерия оценки состояния линии используется такой показатель, как помехоустойчивость, количественно оцениваемый величиной отношенияуровняполезного сигнала к уровнюпомех, в том числе и теплового шума, (С/Ш) на приемной стороне проводного канала. Предел помехоустойчивости (Noise Margin)определяется как минимальное допустимое отношениеС/Ш. В каналах ADSL предельным значением помехоустойчивости при передаче данных является отношение С/Ш равное 6 дБ. При меньшем значении С/Шустановление ADSL-соединения не гарантируется. Возникают частые отказы в связи.Если отношение С/Ш выше 10 дБ, то считается, что линия имеет удовлетворительные параметры для передачи данных и вполне работоспособна. В принципе, чем выше значение отношенияС/Ш тем лучше качество линии. Однако это не единственный путь обеспечения работоспособности системы ADSL. Например, если в линии между ADSL-модемами пропадает синхронизация то на стороне приемаможно несколько понизить порог приема, установив новый предел помехоустойчивости. Правда, при этом возможно некоторое возрастание вероятности ошибок приема данных, но с этим можно бороться другими способами. На коротких линиях ADSL значения С/Ш может достигать величины 30 дБ.

Из практики эксплуатации систем ADSLустановлена связь между качеством работы каналов передачи и значениями отношенияС/Шв следующих пределах:

– до 6 dB – линия функционирует неудовлетворительно, часто пропадает синхронизация;

– от 7 dB до 10 dB – возможны сбои синхронизации, снижается скорость обмена данными из-за повторной передачи данных;

– от 11 dB до 20 dB –качество работы канала хорошее, проблем с синхронизацией не возникает;

– от 20 dB до 28 dB – качество работы канала отличное;

– от 29 dB и выше –качество отличное.

8.7.1.2Затухание (Attenuation) сигнала в линии в момент синхронизации модемаADSL с DSL-коммутатором должен быть не более 45 дБ. Затуханиезависит отдлины линии между модемом и DSL-коммутатором. Оптимальные значения затухания при номинальном значении мощности сигнала на входе линии 10 дБмнаходятся в пределах от 10 дБ до 30 дБ.Оценки качества работы каналов передачи в зависимости от величины затухания (dB)лежат в следующих пределах:

– от 10 dBдо 20 dB –качество линииотличное;

– от 20 dB до 40 dB – качество линиирабочее;

– от 40 dB до 50 dB – возможны сбои синхронизации;

– от 50 dB до 60 dB – синхронизация периодически пропадает;

– от 60 dB и выше –работа невозможна.

8.7.1.3Действующее(среднеквадратичное) значение уровня шумов в линииRMS (Noise Energy)может косвенно характеризовать снижение качества передачи данных и позволяет дать приблизительную оценку качества выделенной линии.Оценки качества линий передачи и величины действующего значения уровня шумов лежат в следующих пределах:

– от -65 дБм до -50 дБм – отличная линия;

– от -50 дБм до -35 дБм – хорошая линия;

– от -35 дБм до -20 дБм – плохая линия;

– от -20 дБм и выше работа стандартного оборудования невозможна.

8.7.1.4Для оценки качества линии необходимознать омическоесопротивление шлейфаиспользуемой выделенной линии. Так, для обычной телефонии допустимо сопротивление шлейфа не более 1200 Ом, дляприменения шлейфа в системе ADSL– не более 1000 Ом,а для реализации VoIP – не более 600 Ом. При сопротивлении шлейфа линии более 1000 Ом работа ADSL-оборудования практически невозможна.

8.7.2 1Расчет скорости передачи данных по выделенной линии ADSL, предполагает выбор критерия, по которому оценивается качество линии. Если измеренная скоростьпередачи данных в линии близка к расчетному значению, это означает, что выбор параметров выделенной линии для предоставления доступа по технологии ADSLвыполнен верно. Если измеренная скорость передачи в линии по сравнению с расчетной не удовлетворяет выбранному критерию, есть возможностьповторно выполнить расчеты, изменив исходные данные, и провести анализ причин, приводящих к потере скорости.

В основе расчета потенциально возможного значения скорости передачи данных в линии лежит формула Шеннона, позволяющая рассчитать ее величину

,

где – ширина используемой полосы частот [Гц], – уровень сигнала, учитывающий затухание в линии [Вт], – уровень шума [Вт].

На основании теоремы Шеннона получена формула для расчета скорости в линии ADSL в виде:

,

где – отношение сигнал/шум в i-м канале, число 20 – запас по помехозащищенности, указанный в стандарте G.992. При фиксированной мощности передатчика отношение SNR (по мощности)на стороне приема определяется затуханием сигнала и уровнем шумав линии.

8.7.2 2График значений расчетного затуханияв линии на витой паре,выполненной с использованием кабеля ТПП 0.5 длиной в 1 км, для различных частот сигнала приведен на рисунке 12.19. Для сравнения на этом графике указаны значения погонного затухания для линии со сходными параметрами, размещенные в справочнике Брискера.

Из рассмотрения рисунка 8.10 следует, что совпадение достаточно хорошее.

Рисунок 8.10 – График зависимости расчетного затухания кабеля ТПП 0,5 от частоты

8.7.2 3Расчет уровня гауссовского шума с равномерной спектральной плотностью в полосе частот пропускания кабеля выполнен с использованием международных стандартовмасок спектральных плотностей белого шума ETSI/ANSI.

На рисунке 8.11 приведены границы допусков ETSI/ANSI по затуханию для скорости 6 Мбит/с, которые соответствуют расчетной модели для кабеля ТПП 0,5 длиной 2,5 км. На оси частотграфика зависимости затухания от частоты указаны пересчитанные значения частот парциальных каналов ADSL в соответствующие им номера каналов (бины).

Рисунок 8.11– Границы допусков ETSI/ANSI по затуханию для кабеля ТПП 0,5 длиной 2,5 км

Из рисунка 8.11 видно, что для обеспечения скорости передачи данных 6 Мбит/с для используемой модели затухания сигнала в линии ADSL с величиной запаса по помехозащищенности 20требуемое отношение SNRможет быть обеспеченопри уровне спектральной плотности белого шума -110 дБм/Гц.

8.7.2 4В настоящее время на рынке абонентских ADSL-модемов в основном предлагаются устройства, поддерживающие протокол ADSL2+ и скоростью передачи данных 24 Мбит/с. Модемы ADSL2+ совместимы и с более ранними стандартами, но следует учитывать, что технология ADSL2+ реализуется на кабелях с малым затуханием и длиной, как правило, до 2 км. На кабелях большей длины значения параметровпротокола ADSL2+ модемами по умолчанию понижаютсядо значений сходных параметров протокола ADSL2, в котором каналы высокой частоты не используются.

На рисунке8.12приведена побиновая характеристика скорости передачи данных в канале ADSL2+ на кабеле ТПП 0,4 длиной 1 км (гистограмма 1), где заняты все каналы (бины), а также побиновая характеристика скорости передачи (гистограмма 2) при длине такого-же кабеля 2,5 км, где передача информации к абоненту занимает полосу частот только до 168 канала (бина).

Рисунок 8.12– Побиновые характеристики скорости передачи в линиях разной длины в системе ADSL2+