Абонентская линия

Чтобы получить цифровую абонентскую линию (DSL), надо иметь обычную абонентскую линию. Типовая абонентская линия (см. Рисунок 2) состоит из пары проводов от телефонной розетки до распределительной коробки; от нее она идет далее по кабелю до распределительной муфты и шкафа, расположенного чаще всего прямо на улице; затем (опуская несущественные подробности) — по городскому многопарному кабелю до АТС. При таком поверхностном описании абонентская линия, по существу, представляет собой два провода, проходящих через множество соединений (в коробках, муфтах, шкафах, на кроссе) и заканчивающихся на оборудовании АТС. На самом деле в реальной линии еще больше неоднородностей, чем показано на Рисунке 2. В частности, отдельные участки этой линии могут быть проложены кабелем с разными диаметрами жил, что на рисунке не отражено. Места стыковки таких кабелей характеризуются повышенными отражениями, что приводит к искажению частотной характеристики линии.

По мере удаления от АТС число пар в кабеле уменьшается, а длина и диаметр жил увеличиваются. Подобное распределение телефонных кабелей вызвано экономическими и сетевыми соображениями. Поэтому типовая абонентская линия представляет собой последовательно соединенные отрезки витой пары различной длины с проводами разного диаметра. Такие участки абонентской линии отличаются по входному сопротивлению, что на практике приводит к появлению отраженных сигналов в местах стыков этих участков. Реальная абонентская линия может иметь большое количество сростков (порядка 20 и более), не считая стыков, показанных на Рисунке 2.

Однако это — лишь часть проблемы. Некачественное выполнение сростков представляет одну из причин нарушения нормальной работы цифровой абонентской линии. Так как стыков и сростков много, то вероятность возникновения некачественных мест велика. Влияние сростков на работу линии проявляется двояко. Во-первых, окисление сростков вызывает появление шумов при работе абонентской линии в сети ТфОП. Само собой разумеется, что эти шумы могут оказаться еще более опасными при работе линии в режиме DSL. Во-вторых, влияние сростков на работу DSL может проявиться в виде резкого увеличения сопротивления шлейфа, даже при наличии «пробивающего» тока дистанционного питания. При обнаружении некачественных сростков надо действовать очень аккуратно — ни в коем случае нельзя подавать на линию напряжение, так как сросток способен самовосстановиться, что в результате может привести к более серьезному повреждению. Лучше определить его местоположение с помощью импульсного временного рефлектометра (TDR).

Еще один источник неоднородностей — отводы от абонентской линии (на Рисунке 2 не показаны). Отводом называется участок витой пары, который подключен параллельно абонентской линии и разомкнут на конце. Отводы образуются в процессе эксплуатации абонентских линий как результат дополнительных подключений. Отвод обычно состоит из кроссировочных проводов и собственно участка витой пары. Отдельным видом параллельного отвода является дополнительная телефонная розетка, как правило, присутствующая в каждой квартире. Такие отводы особенно вредны, если они расположены недалеко от входа модема DSL. В этой ситуации принимаемый сигнал мал, а отраженный от выхода отвода, наоборот, велик. Лучший способ устранить влияние подобных отводов — ликвидировать незадействованные розетки вместе с отводами. В крайнем случае, в параллельных розетках можно установить специальные микрофильтры.

Практика показала, что присутствие отводов может привести к снижению скорости передачи на 300 Кбит/с. Во многих системах DSL предусмотрены алгоритмы и устройства обработки сигналов для ослабления отрицательного воздействия отводов на передачу сигналов в линии. При работе абонентской линии в режиме DSL число параллельных отводов нормируется. Согласно стандарту США общее число отводов не должно превышать 8 м, суммарная их протяженность не должна быть более 750 м, а максимальная длина отдельного отвода — 600 м.

Абонентская линия характеризуется целым рядом параметров. Один из самых важных — возвратные потери (Return Loss, RL) — описывает отражения, возникающие в реальной линии. Появление в линии не только падающих волн, но и отраженных может быть вызвано множеством факторов (структура кабеля, дефекты монтажа, формирование абонентских линий из различных строительных длин и др.). Например, при соединении строительных длин кабеля в местах стыков возникают многочисленные отражения.

Мерой возникающих при этом отражений и служит параметр RL, который тем больше, чем меньше отражения в цепи. При оценке RL входное сопротивление витой пары сравнивается с усредненным для данного кабеля волновым сопротивлением. Основное следствие нерегулярности линии состоит в появлении отраженных сигналов. Эти сигналы, в свою очередь, испытывают переотражения в точках других неоднородностей. Таким образом в линии возникают многократные отраженные помехи, направление которых совпадает с основным сигналом. Возникающий в результате «попутный поток» существенно ухудшает качество передачи и вызывает нарушение плавности частотных характеристик линии и появление «хвоста» у основного сигнала.

Следующий параметр, очень важный для передачи сигналов, — рабочее затухание линии. Дело в том, что суммарного затухания всех отрезков кабеля, соединенных в линию, еще недостаточно для определения ее рабочих параметров. Отражения на входе и выходе линии, а также от стыковых неоднородностей увеличивают потери в линии и ухудшают ее частотную характеристику. Заметим, что в линиях дальней связи этот эффект столь сильно не проявляется, поскольку при их строительстве очень большое внимание уделяется подбору строительных длин кабеля и приемам их соединения между собой. В городских линиях связи до недавнего времени такого значения подбору строительных длин и тщательной их стыковке не придавалось, так как передаче подлежали только низкие частоты телефонного разговора. По DSL уже передаются значительно более высокие частоты, в связи с чем на частотную характеристику абонентской линии накладываются повышенные требования. Критерием пригодности абонентской линии в качестве среды передачи DSL служит величина рабочего затухания на опорных частотах. Для симметричных систем опорными выбраны частоты 150 и 300 кГц; для асимметричных систем, использующих многочастотную передачу, опорные частоты лежат в области от 40 до 1100 кГц.

Большое влияние на передачу по витой паре оказывают помехи, которые бывают внутренние и внешние. К внутренним обычно относят собственные тепловые шумы и помехи переотражений, появление которых обусловлено многочисленными неоднородностями. Внешние помехи вызваны влиянием соседних пар того же кабеля, оборудования АТС, линий сильного тока, радиостанций и др. Последние, в свою очередь, можно разделить на стационарные и случайные.

К стационарным внешним помехам обычно относят влияния, появление которых обусловлено нормальной работой источников этих помех — соседних пар того же кабеля и других, близко расположенных кабелей связи, а также радиостанций, линий электропередачи. К нестационарным причисляют переходные процессы в источниках питания АТС и в линиях электропередачи, атмосферные явления (молнии) и т. п. Помехи этой группы представляют собой случайную последовательность коротких импульсов относительно большой мощности; их еще называют импульсными помехами. Для витой пары определяющими являются внешние помехи. Из всего класса внешних помех особо можно выделить переходные, так как они оказывают наибольшее влияние на передачу сигналов.