Борьба с обрывами связи на линии ADSL. Зависимость работы ADSL от различных параметров Параметры дсл линии

ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) - модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Выделяют две группы факторов, которые влияют на параметры качества ADSL:

Влияние оконечных устройств и DSLAM на АТС

Технология ADSL предусматривает технологическую независимость параметров ADSL модема и оборудования провайдера (DSLAM). Устройства являются разными, поэтому любые варианты нестыковки сказываются на качестве доступа ADSL. Фактор нестыковки может проявиться в том, что модем и DSLAM могут установить не самый эффективный режим работы. Нарушения в процессе согласования схем кодирования и сбои в алгоритме диагностики SNR могут привести к ухудшения качества подключения ADSL.

Влияние параметров абонентской линии

Самым значимым для эксплуатации фактором, влияющим на параметры качества ADSL, являются параметры абонентской кабельной пары. Так как абонентский кабель и его параметры в большинстве случаев не модернизируются, а уже имеется у провайдера в том виде и состоянии, в котором он дожил до наших дней, то здесь содержится самый слабый элемент технологической цепи ADSL. Ни для кого не секрет что износ абонентских линий крайне высок, особенно в сельской местности.
Рассмотрим какие из параметров являются самыми критичными для качества ADSL.

Базовые параметры абонентских кабелей — это параметры, которые используются для паспортизации кабельной системы оператора:

Cпециализированныe параметры:

Распространенные проблемы с кабелем

Неоднородность в кабеле негативно сказывается на передаче данных. Отпайка очень распространенное явление в российской проводке. Передаваемый сигнал через отпайку разветвляется, а затем отражается от несогласованного конца отпайки. В результате на стороне приемника оказывается 2 сигнала: прямой и отраженный. Отраженный в данном случае может рассматриваться как шум, поэтому его влияние на качество передачи весьма ощутимо.
Взаимное влияние абонентских кабелей друг на друга характеризуется переходными помехами. Влияние на качество передачи очень сложно и носит фактор случайности. Например, взаимное влияние одной пары на другую может существовать потенциально, но никак не проявляться. Но при подключение еще одного пользователя ADSL может отразиться на качестве обоих подключений.

Основные проблемы, возникающие при использовании ADSL модема

Разрывы соединения

Это самая распространенная и очень часто встречающаяся проблема. Характер разрывов может быть различным: логические разрывы, при которых ADSL модем разрывает подключение к серверу, при этом физическое соединение с АТС не пропадает. И физические разрывы — при которых обрывается физическая связь с АТС.
При логических разрывах необходимо проводить проверку модема, обновление программного обеспечения (прошивки) модема до последней версии, в некоторые случаях для выявления источника проблемы поможет проверка подключения с другим модемом. Если все эти рекомендации не помогли решить проблему, возможна она заключается на стороне провайдера.
При физических обрывах связи в первую очередь необходимо проверять схему подключения, качество соединения и состояние телефонных кабелей.
Самостоятельно мы можем проверить параметры соединения модема на линии через web-интерфейс модема. Для этого необходимо зайти по адресу http://192.168.1.1 (в некоторых марках модема 192.168.0.1, 192.168.10.1) указав логин admin, пароль admin (логин/пароль может быть другим если при настройке модема его меняли).
Обычно информация о параметрах соединения находится в разделах системной информации. Информативность параметров зависит от марки и модели модема и версии программного обеспечения (прошивки), например в модемах D-link серии 25хх это выглядит так:

Основные параметры на которые следует обратить внимание:

Параметры для диагностики

Отношение сигнал/шум (SNR) — используется в качестве критерия оценки состояния линии и определяет минимальный предел, при котором уровень сигнала выше уровня шума:
6dB и ниже — плохая линия, присутствуют проблемы синхронизации;
7dB-10dB — возможны сбои;
11dB-20dB — хорошая линия, без проблем с синхронизацией;
20dB-28dB — очень хорошая линия;
29dB и выше — отличная линия.

Затухание сигнала (Line Attenuation) — показывает затухание сигнала в линии в момент синхронизации модема с DSL-коммутатором. Этот параметр зависит от длины кабеля между модемом и DSL-коммутатором:
до 20 dB - отличная линия
от 20 dB до 40 dB - рабочая линия
от 40 dB до 50 dB - возможны сбои
от 50 dB до 60 dB - периодически пропадает синхронизация
от 60 dB и выше - работа оборудования невозможна

Методика диагностики проблемы с разрывами соединения

Проверяем схему подключения ADSL модема к телефонной линии. Определенный процент проблем возникает именно из-за неправильной собранной схемы подключения модема к телефонной линии.

Правильная схема подключения

Проверяем телефонные провода на предмет некачественного соединения (скрутки, «лапша», плохая опрессовка коннекторов).
Для исключения вероятности влияния соединительных кабелей, сплиттера на качество соединения, необходимо проверить качество соединения напрямую, т.е. подключить ADSL модем напрямую в телефонную розетку.
Пробуем проверить соединение при помощи другого ADSL модема. Особенно это стоит сделать, если ADSL модем эксплуатируется более 3-4 лет.
Если вышеприведенные действия не исправили положения, то необходимо обратиться к вашему провайдеру для проведения детальной проверки телефонной линии.

Низкая скорость

Технология ADSL является устаревшей и не самой скоростной по сравнению с FTTB (оптика в дом), но существуют районы, территории где из-за отсутствия альтернативных схем подключения, данный вид связи является единственно возможным. В частный сектор на смену ADSL подключения начинает внедряться новая технология GPON. Подробнее о ней можно прочить .

Проблема низкой скорости может проявляться в различных ситуациях. Условно проблемы можно разделить на несколько видов:
физические — неверная схема подключения, проблема с телефонной линией, удаленность серверов, расстояние от АТС до модема и прочее,
программные — проблемы с программным обеспечением на компьютере, неверно настроенные межсетевые экраны, антивирусы, peer-to-peer клиенты.
аппаратные — слабый передатчик wi-fi, проблемы с сетевой картой, проблема с роутером и т.д.
В каждом отдельном случае решение проблемы будет разным, соответственно и методы поиска неисправности тоже будут отличаться.

При использовании ADSL модема пользователю без специальных технических знаний под силу самому посмотреть на какой скорости соединяется его ADSL модем. Как было озвучено ранее, для этого достаточно зайти по адресу http://192.168.1.1. Например на модеме D-link серии 25хх мы можем увидеть следующее:

Обращаем внимание на значения параметра Attainable rate (максимально возможная скорость на линии) . В нашем примере это — 26712 Kbps (26 мбит/с), и Downstream rate (текущая скорость соединения) — это 6141 Kbps (6 мбит/с)
Данные цифры говорят нам о том, что модем соединен на скорости до 6 мбит/с из 25 мбит/с возможных. Скорость равная 6 мбит/с — это величина скорости установленная на порту DSLAM и может быть изменена сотрудником технической поддержки.

Если вы изменили тариф с 6 мбит/с на большую скорость, например 15 мбит/с, то по факту скорость останется прежней 6 мбит/с до тех пор, пока на станционном оборудовании (DSLAM), к которому вы подключены, не изменят настройки порта.

Важное значение при использовании технологии ADSL играет расстояние до АТС, к которой вы подключены. Чем дальше вы находитесь от АТС, тем меньшую скорость соединения вы сможете получить.
Например, при расстоянии до АТС 4-4,5 км, учитывая состояние проводки, получить стабильный интернет на скорости больше 2-3 мбит/с вряд ли получится.

Обычно для проверки скорости пользователи используют speedtest.net , 2ip.ru или первый попавшийся ресурс в результатах поисковых систем. И если показатели скорости не соответствуют заявленной по тарифу начинают обращаться с жалобами по низкой скорости.
В данной ситуации многие пользователи не учитывают множество факторов: от местоположения выбранного сервера, используемого для теста до сетевой активности на компьютере, с которого производится тест.

Результаты тестирования будут объективным если:

1. отключить все приложения которые могут использовать интернет канал
2. убедится в том, что во время тестирования не происходит обновления операционной системы, антивирусов, других программ в которых выбран режим автообновления
3. выгрузить peer-to-peer клиенты (transmission, utorrent, skype и прочее)
4. временно отключить антивирус (особенно если это avast, kaspersky)
5. проверить правильность указанных DNS-серверов
6. попробовать проверить подключение без использования прокси-сервера

Если показатели скорости на тесте соответствуют выбранному тарифному плану, но страницы загружаются крайне медленно, можно попробовать перезагрузить оборудование: модем, роутер, свитч, компьютер.

Низкая исходящая скорость

Так как технология ADSL является ассиметричной, то еще одно значение скорости — исходящая скорость (Upstream rate) будет намного меньше чем входящая скорость (Downstream rate). Асимметричность ADSL подразумевает передачу больших объемов информации к пользователю и небольших объемов от пользователя. Обычно в договоре с провайдером прописано, что исходящая скорость не может превышать 800 Kbps. В реальных условиях — 600-700 Kbps.
В зависимости от настроек порта на DSLAM и ADSL модема, состояния телефонной линии и удаленности от АТС, исходящая скорость может достигать до 1,5-2 Мбит/с.

Поэтому если мы видим Upstream rate 636 Kbps (0,6 Мбит/с), а Attainable rate для upstream 1218 Kbps (1,2 Мбит/с), то есть вероятность увеличения исходящей скорости в большую сторону.

Не загружаются страницы при использовании ADSL модема

При возникновении проблем с открытием страниц, индикация на ADSL модеме поможет максимально быстро диагностировать и определить проблему. Например:

Некоторые производители ADSL модемов заменяют надписи под индикаторами на графические обозначения. Для того, чтобы узнать что означает индикация необходимо обратиться к руководству пользователя на устройство.

Очень часто у пользователей Вебстрима возникают вопросы по поводу нестабильности связи и частых разрывов соединения. Проявляется это как правило благодаря тому, что пользователь в какие то моменты не может просматривать интернет страницы (либо они очень долго загружаются), принимать почту или у него разрывается связь по iсq и т.д. и т.п.
Что нужно делать в таком случае?
Исходя из опыта эксплуатации Вебстрима, можно посоветовать несколько основных действий.

ДИАГНОСТИКА СИТУАЦИИ Во-первых вы должны посмотреть что же происходит в момент т.н. "обрыва" связи (самого обрыва здесь, кстати, может и не быть).

Это можно сделать "зайдя" в "оболочку" модема, либо посмотрев на светодиод Link на корпусе модема. И в том и в другом случае Вы должны убедиться, что в этот момент происходит. В этом случае могут наблюдаться две основных ситуации.

1. Линк есть, но интернет работает медленно, некоторые страница грузятся не так как обычно, а некоторые вообще не загружаются.
Причина, скорее всего, в "забитости" канала сети. Ваш модем тут не причем. Проверить это предположение можно пропинговав какой либо из ресурсов, к которым затруднен доступ. Пинговать можно как из командной строки вашего компьютера, так и с помощью специальных программ. Второе предпочтительнее, так как информация показывается очень наглядно и доступна для понимания даже новичкам. Могу порекомендовать одну из таких программ, - Ping Plotter [Скачать] . Программа бесплатна и не требует специальных навыков в обращении. Просто введите название ресурса (например, ) и нажмите кнопку Trace. В появившихся данных раэобраться не трудно. Если слева все точки пинга выделены зеленым цветом, то значит пинг в норме (хотя наиболее продвинутым:) пользователям будет понятно, что все же показатели пинга 20 и 50 различаются и могут визуально быть очень заметны при веб серфинге).
Если левая часть при трассировке выделена желтым, то это показатель не очень хорошей связи, а если цвет красный то ресурс "забит". Кроме того, Вас должны интересовать также показатель ошибок (Err) и показатель потерянных пакетов (PL). Если в этих показателях не нули то это не очень хорошо, а если PL больше 20, то это означает что на пути к ресурсу большая "пробка" в результате которой ваш запрос обрабатывается не корректно. Что можно посоветовать в такой ситуации... только сменить провайдера на того у кого канал шире:). А если серьезно, то можно с уверенностью сказать что через некоторое время все восстановится. Как правило это происходит после окончания рабочего дня.

2. Линк гаснет (по прошествии некоторого времени опять появляется, или для того, чтобы его восстановить нужно перезагрузить модем).
Вот это уже сигнал обрыва связи между вашим модемом и "модемом приемником" на АТС (такие модемы называют DSLAM). Что делать в таком случае?
Во-первых, необходимо зайти в настройки модема и посмотреть несколько параметров. Прежде всего Вас должны интересовать такие параметры как DownStream Attenuation (Затухание сигнала нисходящего потока), DownStream SNR (уровень соотношения сигнал/шум нисходящего потока) и DownStream Link Speed (т.е. нисходящая скорость). Кроме того, нужно посмотреть такой параметр как Modulation (модуляция). Посмотрели? Тогда приступим к анализу параметров.

DownStream Attenuation (затухание сигнала нисходящего потока )
Итак если параметр DownStream Attenuation у Вас до 20 dB то линия (имеется ввиду линия от вашего модема до ближайшей АТС) у Вас отличная, если от 20 до 30 dB то можно говорить о том что линия у Вас хорошая, если ненамного больше 30 dB то линия не очень хорошая, ну и так далее.... Таким образом, чем ниже данный показатель, тем лучше.
Возможно, что модуляция adsl2+ НЕ будет доступна на линиях где DownStream Attenuation более 20-25dB . Хотя, в некоторых случаях, эта модуляция работает устойчиво и при 40 dB . Однако, если Вы замечаете нестабильность связи на данной модуляции, то просто смените ее. Бывает так, что некоторые поборники высоких скоростей (на плохих линиях) устанавливают модуляцию adsl2+ на линиях за 30-40 dB , а потом удивляются нестабильности связи.

DownStream SNR (уровень соотношения сигнал/шум нисходящего потока)
Чем выше данный показатель, тем лучше. Если у Вас показатель 5-10dB , то это не очень хорошо (скорее всего "входящая" скорость будет где то в пределах 2-4 мегабита (не мегабайта!!!)/сек.). Высоких скоростей Вас скорее всего "не видать". Если у Вас показатель 15-20 dB то это означает, что уровень сигнала позволит Вам работать на 4-8 мегабита /сек. на прием сигнала (для интернета, где нисходящий поток значительно превышает входящий это особенно важно). Ну а значения более 20 dB уже признак "хорошего тона" для линии. Чем больше показатель, тем более замечательная у Вас линия.
Что может дать разбор параметров по отдельности. Вообщем то первые два показателя очень здорово могут помочь Вам "прочитать" статус своей линии. DownStream Attenuation и DownStream SNR неразрывно связаны друг с другом. Понятно, что если уровень DownStream Attenuation высок (много помех и высокий уровень затухания сигнала) то и показатель эффективности сигнала DownStream SNR будет невысоким. Понимание этой зависимости, как и понимание природы этих параметров по отдельности помогут Вам разобраться почему происходят разрывы связи.
Для того, чтобы картина была полной необходимо учесть еще один параметр.
DownStream Link Speed (т.е. входящая скорость)
Казалось бы самый простой параметр. По логике чем больше тем лучше. Однако это не всегда так.
Очень часто бывают ситуации когда при подключении к Вебстриму пользователя подключают на максимально возможной скорости. Что же происходит? Например ночью, когда нет большинства "наводок" на линию ваша связь может быть стабильной, а вот днем она постоянно "рвется". Дело в том, что в соответствии с Вашим профилем (выставляется техническими специалистами СТК) модем пытается соединиться на скорости указанной в профиле, и если установленная скорость большая, то соответственно... модем и пытается на ней соединиться. Однако, чем выше скорость, тем выше вероятность сбоев. И, если у Вас не очень хорошая линия (см. выше), такое соединение ничего кроме нестабильной работы не принесет.
Что же делать? Снижать скорость до оптимальной!
ИТАК ПОМНИТЕ! Чем больше выставленная скорость, тем больше вероятность нестабильности связи! Наиболее оптимальной и стабильной скоростью на "не очень хороших" линиях (DownStream Attenuation более 25 и до 30-35, SNR = 15-20 ) является 6144 Kbps входящая и 640 Kbps исходящая с модуляцией (Modulation) G.DMT(хотя по поводу наиболее стабильных модуляций существуют различные мнения и если Вы умеете менять модуляцию на Вашем модеме, то поэкспериментируйте с выбором наиболее стабильной модуляции, кроме того имеет смысл почитать про основные характеристики модуляций). Для интеренета большая скорость не нужна в принципе, - Вы просто не почувствуете разницы не только между 6144 Kbps и 24000 Kbps но и между 4000 Kbps и 24000 Kbps (даже соединение на 2 мегабитах удовлетворит большинство Ваших "интернет потребностей").
Однако, при использовании услуги IP-TV необходимо знать что один канал занимает полосу в 4-5 мегабит. Поэтому если вы хотите одновременно смотреть IP-TV и иметь интернет-соединение, то учтите, что для интернета ширина канала уменьшится на указанную выше величину.
ВНИМАНИЕ! Если у Вас линия хуже чем в приведенном примере, то скорость нужно уменьшать еще. Делается это последовательно. Снижайте скорость по 1 мегабиту, с последующим тестированием стабильности и качества соединения. Вы без труда найдете оптимальную скорость для Вашей линии!
Кроме того, пользователи должны знать, что возможно также подключение так называемого адаптивного профиля, которые покажет какая скорость наиболее оптимальна именно для Вашего модема.
Увеличить/уменьшить скорость, а также выставить адаптивный профиль можно позвонив в техподдержку по телефону 062 (это делается сразу же!).

Особо хотелось бы коснуться ситуаций, когда параметры вашей линии вдруг резко ухудшились. Например, показатель SNR который был всегда более 20 dB, стал вдруг равен 3-5 dB. В этом случае очень высокая вероятность, что Ваша линия повреждена. Как это может быть? Ну, например, кому то из соседей монтировали сигнализацию, ставили телефон и т.д. и т.п. и ненароком зацепили провод Вашей линии.
В таких случаях необходимо звонить в техподдержку или в бюро ремонта и вызывать специалиста со специальными приборами (типа "sunset xdsl" ), которые могут "прозванивать" вашу линию.
И еще. При экспериментировании с модуляциями и снижением/повышением скорости, Вам следует отслеживать параметры DownStream Attenuation и DownStream SNR . Именно они являются показателем того, насколько улучшились параметры соединения. Например, после того как Вы попросили "поднять" скорость (или поменяли модуляцию в модеме) Вы увидели, что показатель SNR стал 10 dB, хотя ранее был 15dBb, при этом показатель DownStream Attenuation напротив увеличился. В этом случае, можно смело говорить о том, что соединение стало хуже.
Заканчивая статью, хотелось бы еще раз коснуться темы модуляций. Дело в том, что многие, не изучив чем же отличаются модуляции друг от друга пытаются методом смены модуляций "заставить" свой модем хорошо работать. Это очень большая ошибка. Можно пояснить это на примере модема Huawei MT880. В данном модеме имеются 6 модуляций: G.dmt, T1.413, ADSL, ADSL2+, G.lite и Multimode. Необходимо отметить, что три первые модуляции расчитаны на "входящую" скорость до 8 мегабит/с., модуляция ADSL2+ поддерживает соединение до 24 мегабит/с, а вот модуляция G.lite рассчитана на "входящие" скорости до 1,5 мегабит/с. Таким образом, пользователь пытающийся выставить скорость не поддерживаемую той или иной модуляцией может "получить" соответствующий результат.

Внутренние помехи систем DSL зависят главным образом от реализации модемов и практически не могут быть изменены на этапе развёртывания. Для минимизации помех этого типа целесообразно использовать оборудование производителей с хорошей репутацией.

Устойчивость системы DSL к внутренним помехам может быть улучшена путём использования лучших схем и передовых технологий - таких, как адаптивные корректоры во временной области TEQ, адаптивные эхо подавители, адаптивные гибридные и программируемые цифровые/аналоговые фильтры.

Влияние внешних стационарных помех, подобных переходным помехам, также обычно учитывается при разработке модемов DSL. Спектральная совместимость обеспечивается соответствующим формированием масок спектральной плотности PSD передатчиков модемов DSL. Оператор может минимизировать переходные помехи на другие линии DSL, управляя параметрами этих масок. К этим методам относятся методы снижения уровней мощности power back-off сигналов US и DS (UPBO/DPBO), метод виртуального шума, который введены в стандарт G.993.2 VDSL2, и многие другие.

Следует отметить, что сами механизмы подавления помех могут быть причиной появления новых помех. Так, например, известный алгоритм Витерби служит причиной размножения ошибок.

Рис. 19 Метод виртуального шума

Стратегия коррекции ошибок Impulse noise protection (INP) представляет собой комбинацию кодирования Reed-Solomon и интерливинга, параметры которых определены стандартом.

При уменьшении скорости передачи запас по шумам увеличивается. По существу, приёмник работает с существенным запасом по шумам, что позволяет поддерживать ошибки передачи в допустимых пределах. В частности, эти большие запасы позволяют существенно ослабить влияние на передачу импульсных помех. Другие недостатки, подобные, например, увеличенной памяти интерливинга, могут оказаться критичными для приложений реального времени и приложений, требующих малой задержки.

8.2 Методы адаптации пропускной способности линии DSL к флуктуациям уровня помех

8.2.1 Метод “бесшовной” адаптации Seamless Rate Adaptation (SRA ).

При медленных флуктуациях уровня шумов или его флуктуациях с умеренной скоростью используется целый арсенал механизмов адаптации, включая изменение пропускной способности субканалов (tone reordering), обмен битами информации между субканалами при сохранении общей пропускной способности соединения (bitswap) и/или Seamless Rate Adaptation (SRA).

Методы bitswap и tone reordering рассматривались в первой главе. Поэтому здесь обсудим только метод SRA.

Этот метод, основанный на развязке процессов модуляции и формирования циклов, автоматически изменяет пропускную способность линии DSL, сохраняя неизменным запас по шумам. что гарантирует её работоспособность и исключает возможность перерыва связи.

Это важное свойство механизма SRA подчёркивает словечко seamless, которое можно перевести буквально как “бесшовный”, а более правильно - как “безошибочный”. Упомянутый механизм развязки, использующий сложные процедуры взаимной реконфигурации модемов в реальном времени - Online reconfiguration (OLR), позволяет изменять скорость передачи модемов без влияния на параметры циклов сигнала DMT, которое обычно проявляется в увеличении ошибок в цифровом сигнале или даже полной потере цикловой синхронизации.

Работа механизма SRA происходит в 4 этапа:

Приёмники модемов ADSL, непрерывно контролирующие величину отношения сигнал/шум SNR соединения, обнаружив изменение SNR (например, из-за проникновения в кабель воды), определяют необходимость изменения скорости передачи.

Чтобы инициировать изменение скорости передачи, приёмник модема посылает передатчику удалённого модема соответствующее сообщение. Последнее содержит все необходимые параметры передачи на новой скорости, включая число битов и мощность передачи в каждом субканале.

Передатчик удалённого модема начинает передавать сигнал “Sync Flag”, который служит маркером точного времени перехода на новую скорость передачи.

Сигнал “Sync Flag” передатчика обнаруживается приёмником модема, инициировавшего начало процесса, после чего начинается переход к новой скорости передачи.

8.2.2 Механизм быстрой адаптации Rapid Rate Adaptation (RRA )

Однако механизм SRA не может справиться с быстрыми и глубокими изменениями уровня шумов, вызванными, например, одновременным переходом нескольких линий DSL в активное состояние. Механизм подавления подобных помех был предложен фирмой Ikanos в 2006 году. Его называют механизмом быстрой адаптации скорости Rapid Rate Adaptation (RRA). Она позволяет сохранить целостность соединения и предотвратить процедуру перестройки модема DSL retrain в случае мгновенного увеличения внешних помех (рис. 20)..

Рис. 20 Эффективность механизма быстрой адаптации скорости Ikanos

Таблица 3. Сравнение свойств RRA и SRA

8.2.3 Динамическое управление спектрами Dynamic Spectrum Management (DSM )

Казалось бы сделано всё - разработаны надёжнейшие модемы, использующее все современные методы не только передачи сигнала, но и диагностики повреждений. Но множатся приложения, требования растут. Беспощадная конкуренция требует всё новых улучшений.

И, о чудо, они обязательно появляются!

Примером подобных решений является метод .

Основной помехой, ограничивающей пропускную способность линии DSL,как мы помним, является переходная помеха.

Существующий метод расчёта линий DSL, так называемый Static Spectrum Management (SSM) гарантирует спектральную совместимость линий DSL одного кабельного пучка для худшего случая переходных влияний. Однако реальные переходные влияния очень сильно зависят от конкретных условий, включая взаимное положение влияющей и подверженной влиянию линий, а также их состояния. Более того, переходные помехи существенно изменяются от одного кабельного пучка к другому и в течение времени, поскольку сами модемы могут находиться в работе или быть выключенными. Поэтому использование постоянных спектральных масок сигналов передачи модемов DSL означает потерю пропускной способности.

Метод Dynamic Spectrum Management (DSM) позволяет устранить этот недостаток путём адаптации пропускной способности линий DSL к изменяющимся переходным помехам. Значение термина DSM в его современном значении включает также методы, позволяющие ослаблять переходные помехи между линиями кабельного пучка путём совместной обработки сигналов этих линий.

Известны по крайней мере 6 следующих способов увеличения пропускной способности линий DSL:

1. Улучшение технологии DSL (например, создание на базе ADSL).

2. Увеличение полосы передачи (например, создание ADSL2 plus на базе ADSL2).

3. Увеличение передаваемой мощности и/или спектральной плотности мощности Power Spectral Density (PSD) (например, создание RE-ADSL2 на базе ADSL2 или RE- VDSL2 на базе VDSL2).

4. Укорочение абонентской линии (АЛ) за счёт её c использованием технологий FTTx.

5. Уменьшение шумов модемов DSL (например, путём замены модемов HDSL более узкополосными модемами SHDSL, что уменьшит переходное влияние симметричных DSL на системы ADSL того же кабельного пучка).

6. Увеличение пропускной способности соединения DSL за счёт использования нескольких параллельных витых пар, которое по сути является пространственным уплотнением Spatial Multiplexing, называемым также Bonding.

Указанные решения эффективны, но не всегда могут быть реализованы.

Кроме того, все эти способы являются статическими в том смысле, что не учитывают реальной, существующей в данный момент электромагнитной обстановки в кабеле..

DSM представляет собой альтернативное решение.

Его сильной стороной является свойство адаптивности, обеспечивающее максимальное использование пропускной способности линий DSL кабельного пучка за счёт динамического изменения мощности сигналов передачи модемов DSL в соответствии с текущими значениями мощности переходных помех.

Существует несколько алгоритмов DSM, большему порядковому номеру которых соответствует возрастающая сложность.

Первым примером DSM является DSM level 1, или просто DSM1. Он опирается на алгоритм Power Adaptive (PA), означающий поддержку минимальной мощности передачи при сохранении фиксированной скорости передачи и запаса по шумам в заданных пределах. Этот алгоритм называют также режимом фиксированного запаса по шумам Fixed Margin (FM). Вторым примером DSM1 является метод Iterative Water Filling (IWF), представляющий собой фактически расширение алгоритма PA. Единственная разница между этими режимами заключается в том, что IWF не ограничен фиксированной спектральной маской PSD сигнала передачи, а разрешает её изменение, которое обеспечивается путём перераспределения мощности неиспользуемымых субканалов между используемыми субканалами.

DSM level 2, или DSM2, решает ту же задачу, что и DSM 1. Только для её выполнения используется информация о состоянии не только данной линии, но и всех других линий этого пучка. Это требует координации между всеми линиями пучка. Тем самым оптимизируется пропускная способность всех линий кабельного пучка. Примером DSM level 2 является достаточно сложный алгоритм Optimal Spectrum Balancing (OSB).

Методы Dynamic Spectrum Management (DSM) опираются на заложенную в модемах ADSL и VDSL способность мониторинга множества параметров соединения DSL (включая текущую конфигурацию модемов, шумы, ошибки передачи и другие ухудшения линии DSL) и возможность доступа к ним системам операционной поддержки OSS сетевого оператора.

Параметры стандартных модемов DSL могут также реконфигурироваться оператором сети с целью улучшения параметров соединения DSL.

Методы DSM используют возможности OSS анализировать результаты мониторинга модемов DSL. Это позволяет, опираясь на полученные данные мониторинга, автоматически устранять ухудшения состояния линий DSL и прогнозировать их повреждения. Такой более глубокий анализ позволяет существенно сократить число необходимых выездов Truck rolls технического персонала для устранения повреждений.

Метод DSM позволяет улучшать параметры линии DSL путём:

1. Оптимизации параметра пропускная способность/перекрываемое расстояние за счёт выбора лучшего из возможных профилей параметров линии DSL. Причём метод DSM1 позволяет выбирать этот наилучший профиль, опираясь на параметры шумов и переходных помех только данной линии DSL. Более же совершенный метод DSM2 позволяет улучшать параметры линии DSL на основе анализа и последующей минимизации переходных влияний между линиями DSL всего кабельного пучка.. Такое улучшение достигается за счёт снижения выходной мощности передатчиков модемов DSL, а значит, что особенно важно, и потребляемой этими модемами мощности питания.

2. Обнаружения в условиях эксплуатации, без нарушения нормальной работы модемов, таких источников возможных ухудшений состояния АЛ, как параллельные отводы BT или плохие сростки bad splices (BS).

3. Точной оценки достижимой пропускной способности соединения DSL.

Ключевым элементом DSM является Spectrum Management Сenter (SMC), упрощенная схема которого показана на рис... SMC представляет собой одну из подсистем системы операционной поддержки OSS, выполняющей функции DSM. SMC собирает информацию о состоянии линий DSL, включает алгоритмы DSM, которые рассчитывают наилучшие наборы параметров или диагностируют возникшее ухудшение. Опираясь на эти данные, SMC автоматически реконфигурирует параметры исследуемой линии DSL или уведомляет другие системы эксплуатационной поддержки о необходимости.Truckrolls.

Рис. 21 Упрощенная архитектура SMC

Пример 1.

Влияние параметров параллельных отводов ВТ на вносимое затухание АЛ

Характерным признаком наличия ВТ является нарушение монотонности частотной характеристики затухания АЛ, которая приобретает волнообразный характер. Параметры же этой волнообразности (частота и размах колебаний) зависят от числа BT, а также их длины и близости к помещению пользователя.

В качестве примера на рис. 22 приведены частотные характеристики затухания АЛ длиной 3 кфут при наличии BT длиной 50, 100, 200 и 400 футов, удалённой от помещения пользователя на 100 футов.

Для кривых, показанных на рис. 22, существует достаточно простой алгоритм определения местоположения и длины ВТ по известным параметрам.

Рис. 22 Эффект влияния длины параллельных отводов ВТ на вносимое затухание АЛ

При наличии нескольких BT регулярность нарушения монотонности затухания теряется и работу по их устранению приходится выполнять вручную. К счастью, такие случаи являются сравнительно редкими.

Пример 2

Определение наличия дефектных сростков и их местоположения

Дефектные сростки bad splices (bs ) действуют часто подобно ёмкости Сbs (рис. 23), включённой последовательно в АЛ. Их действие особенно заметно и неприятно на низких частотах, поскольку именно на этих частотах, где линия DSL передаёт основную часть информации, некачественные сростки вносят повышенное затухание.

Величина затухания зависит от эквивалентной емкости дефектного сростка Сbs. Чем хуже сросток, тем больше значение Сbs и тем больше величина вносимого затухания на низких частотах (рис. 23 (a) и (b)).

Именно на эту особенность опирается алгоритм, позволяющий обнаруживать плохие сростки, а также прогнозировать их появление.

Дефектные сростки особенно опасны, поскольку они не только увеличивают затухание АЛ, но и могут существенно ухудшить симметрию линии, в результате чего возрастут переходные влияния между АЛ кабельного пучка.

Один из побочных эффектов наличия дефектных сростков заключается в уменьшении среднеквадратического откло-нения таких параметров кабеля, как затухание и переходное затухание. Существует большая вероятность того, что «плохие» пары одной строительной длины кабеля будут соединены с «хорошими» парами следующей длины, в результате чего характеристики худ-ших пар будут улучшены за счет ухудшения характеристик лучших пар. Однако, сростки приводят к возникновению неоднородностей волнового сопротивления и емкостной асимметрии и вследствие этого могут увеличить эхо-сигналы и переходные влияния. Степень этого увеличения зависит от методики монтажа сростков; обычно для оценки влияния сростков необходимо провести изме-рения параметров типовых образцов кабеля.

Рис..23 Влияние дефектного сростка на вносимое затухание АЛ длиной 3 кфут при С bs = 100 pF (a) и С bs = 1,5 nF (b)

1 - АЛ без дефектных сростков, 2 - АЛ с одним дефектным сростком.

Пример 3

Рис. 24 Структура кабельного пучка с линиями DSL, оканчивающимися на местной АТС и в удалённом терминале RT

Этот пример (рис.24) иллюстрирует возможности метода DSM для одного типового случая, когда одна группа пользователей получает услуги DSL от узла доступа, расположенного на местной АТС (СO), а другая - от узла доступа, расположенного на удалённом терминале (RT). Обе группы пользователей обслуживает один телефонный кабель, причём АЛ первой группы пользователей имеют существенно большую длину, чем АЛ второй группы.

При передаче сигналов DSL одинаковой мощности в направлении DS от узлов доступа к пользователям сигнал модема ATU-C1 придёт в точку, совпадающую с положением узла доступа RT, сильно ослабленным. В этой точке и на всём протяжении параллельного пробега обеих АЛ от RT до модема ATU-R1 этот ослабленный сигнал ATU-C1 при отсутствии механизма DSM будет испытывать сильное переходное влияние со стороны передатчика модема ATU-C 2 удалённого терминала RT.

Как же исправит эту ситуацию механизм DSM?

Очевидно, что исправить ситуацию может снижение мощности передачи модема ATU-C2 на величину ослабления сигнала между узлами доступа СО и RT. Действительно, это снижение мощности передачи ATU-C2, с одной стороны, ослабит переходное влияние второй линии DSL на первую, а с другой стороны, позволит обеспечить необходимый запас по шумам для сигнала модема ATU-R2, поскольку АЛ2 короче АЛ1. Благодаря этому обе линии будут одинаково защищены от переходных помех. Именно эту задачу решает алгоритм первого уровня DSM1.

Заметим, что при DSL доступе существует так называемая проблема near - far. Суть её состоит в том, что при одинаковых уровнях передачи и формах спектров модемов DSL более короткие линии ухудшают параметры линий большей длины за счёт повышенного влияния первых на вторые.

Дальнейшее улучшение параметров обеих линий может быть достигнуто путём учёта особенностей кода DMT..При коде DMT и одинаковых уровнях передачи в субканалах большая часть информационного потока переносится нижними субканалами, поскольку затухание АЛ увеличивается с частотой. Этим более тонким механизмом является механизм DSM2, представляющий собой вторую ступень алгоритма DSM.

В нашем примере алгоритм DSM2 предписывает модему ATU-C2 уменьшить мощность, передаваемую в нижних субканалах, что уменьшит переходные помехи в нижних субканалах первой линии DSL.

В то же время АЛ 2 меньшей длины вносит меньшее затухание на высоких частотах по сравнению с АЛ1. Поэтому для переноса сигнала второй линии DSL можно использовать верхние субканалы DMT.

Такое обоюдное перераспределение мощности сигнала DMT в субканалах обеих линий позволит с помощью многошаговой процедуры последовательных приближений минимизировать переходное влияние между ними.

В итоге уменьшится переходное влияние между обеими линиями и увеличится их пропускная способность, а следовательно, возрастёт и устойчивость работы обеих линий.

Сказанное естественно справедливо не только для двух рассмотренных линий, но и для их произвольного числа со структурой указанных двух типов.

Хотя технология DSM ещё находится в начале своего пути, уже есть производители оборудования, встраивающие программное обеспечение Spectrum Management Center (SMC) в свои системы управления. В качестве примера укажем ASSIA Inc. , чья технология DSL уже использует алгоритмы DSM для оптимизации параметров 15 миллионов линий DSL.

Следующий по сложности метод DSM3 опирается на достижения в двух областях: методе модуляции DMT и методе цифровой обработки сигналов MIMO (Multiple Input Multiple Output), применяемом в беспроводных сетях (рис 25a). Поэтому этот метод называют DMT on MIMO

Рис.25 (a, b) К пояснению алгоритма MIMO

Метод MIMO пришёл в DSL из беспроводного радио.

Стремительное развитие беспроводных телекоммуникационных систем, таких как системы сотовой и спутниковой радиосвязи, локальные беспроводные сети и Интернет по технологии Wi - Fi и Wi - MAX , обнаружило серьезную проблему. Оказалось, что практически весь диапазон радиочастот к настоящему времени распределен и лицензирован. В то же время исследования Федеральной комиссии связи США (FCC) показали, что этот спектр, как драгоценный природный ресурс, используется не достаточно эффективно. Существенным образом повысить эффективность использования спектра позволяет механизм динамического управления спектром, согласно которому вторичным пользователям (не закрепленным за данным частотным диапазоном) предоставляется возможность использовать диапазоны первичных пользователей (закрепленных за данным диапазоном) на время, пока этот диапазон последними не используется.

Механизм динамического управления спектром весьма сложен технически, и может применяться только в так называемых интеллектуальных радиосистемах. Отличительной особенностью таких систем, выделяющей их в отдельную группу, является способность извлекать и анализировать информацию из окружающего радио пространства, предсказывать изменения канала связи и оптимальным образом подстраивать свои внутренние параметры состояния, адаптируясь к изменениям радио среды.

Для описания таких интеллектуальных радиосистем Д. Митоллой был предложен термин «когнитивное радио». Свойство когнитивности, дословно означает способность системы к познанию и самообучению.

Оно подразумевает способность радиосистемы оценивать так называемую шумовую температуру радио среды и находить неиспользуемые в данный момент времени спектральные диапазоны («спектральные дыры»).

В математическом понимании суть задачи контроля излучаемой мощности в многопользовательской среде заключается в выборе оптимального уровня излучаемой мощности среди n пользователей с целью максимизации совокупной скорости передачи, не превышая максимально допустимого уровня шумовой температуры и при условии ограниченного числа «спектральных дыр». Проблема заключается в том, что при увеличении мощности передачи одного из пользователей наблюдается нежелательный эффект увеличения уровня интерференции на входе приемников других пользователей.

Для эффективного контроля излучаемой мощности в когнитивных радиосистемах может применяться процедура Water Filling . Ее суть заключается в циклическом увеличении передаваемой мощности каждым пользователем с целью увеличения скорости передачи (не превышая максимально допустимого уровня шумовой температуры), и последующем регулировании мощности каждым пользователем для достижения желаемой скорости передачи.

Суть метода MIMO применительно к DSL доступу состоит в рассмотрении систем DSL кабельного пучка как единого приёмопередатчика (рис. 25b). Последний контролирует сигналы систем DSL этого пучка и создаёт математическую модель его переходных влияний. Система DMT on MIMO выполняет непрерывный контроль линий DSL кабельного пучка и в соответствии с его результатами модернизирует спектры DMT на передаче таким образом, чтобы максимизировать пропускную способность линий DSL этого пучка.

Метод MIMO может быть также использован для реализации алгоритма bonding, обеспечивающего возможность передачи высокоскоростного сигнала данных с помощью множества параллельных АЛ.

В принципе метод MIMO может использоваться с любым линейным кодом DSL, однако при коде DMT он наиболее эффективен.

Физически MIMO можно представить себе как набор адаптивных фильтров, соединяющих каждый канал передачи в системе со всеми другими её каналами. В новых системах такие фильтры выполняются как цифровые фильтры дискретного времени, а сам фильтруемый сигнал представляется в частотной области. А именно такую операцию и выполняют приёмопередатчики DMT в процессе своей нормальной работы.

Есть и ещё одно объяснение того, почему DMT является самым эффективным кодом и без MIMO. DMT обладает уникальной способностью подавлять узкополосную помеху, не нарушая нормальной работы всей остальной части линейного спектра. Другие же системы семейства DSL - такие, как HDSL и SHDSL, которые используют методы передачи с одной несущей, могут быть выведены из строя всего одной сильной узкополосной помехой.

Причин разрывов ADSL соединения (линка) может быть довольно много, кроме того может быть совокупность нескольких факторов, приводящих частому падению линка. Не все из них всегда возможно устранить, но можно попытаться уменьшить их влияние. В этой статье рассмотрим настройки ADSL модема на примере Zyxel P660HTN EE. Почти все настройки будем делать из командной строки (CLI), через telnet соединение. Как его настроить можно прочитать в этой статье .

Возможные причины разрывов ADSL

Первым делом необходимо посмотреть на параметры линии. Учтите, что у входящего (downstream) и исходящего (upstream) канала свои собственные параметры, но как правило они не очень сильно отличаются.
1) Затухание в линии (Attenuation) должно быть не более 45 dB. Если значение больше 60 dB, то ADSL работать не будет.
2) Соотношение сигнал/шум (Noise Margin) должно быть более 6 dB.
Проверить эти параметры можно командой wan adsl l n для downstream и wan adsl l f для upstream.
Если эти параметры не выполняются, то проверьте:

• Правильно ли включен сплиттер (при наличии телефона).
• Нет ли повреждений на проводе.
• Доступные вам места соединения телефонной линии.

В местах соединения проводов не должно быть коррозии и плохо закрепленных контактов. Линия должна быть выполнена из одножильных проводов и следует учесть, что чем меньше точек соединения, тем лучше характеристики линии. Если в квартире все подключено верно и линия в хорошем состоянии, то стоит обратиться в поддержку провайдера. Чтобы они устранили проблемы на линии.

Вторая причина может быть в модеме. Возможен брак модема, брак блока питания модема, а также параметры бытовой электросети. Если имеют место скачки напряжения, то стоит подумать о трансформаторе для модема. Также, можно проверить работу на другом модеме, одолжить на время у друга или попросить у провайдера для теста. Если от замены модема мало что поменялось, то скорее тут третья причина.

Третья причина - это несогласованность/несовместимость настроек оборудования провайдера и модема. Именно эту причину и попробуем устранить, на примере модема Zyxel. У него довольно богатый набор команд для настройки и диагностики соединения, кроме того команды универсальны и подходят к большинству модемов Zyxel, за редким исключением.

Краткая теория

Во-первых, следует уяснить, что соотношение сигнал/шум (noise margin) величина изменяющаяся со временем, например, от появления/исчезновения помех других абонентов в магистральном кабеле или радиопомех. Так же, нужно понимать, что чем больше значение noise margin, тем меньше скорость. То есть, выше скорость - хуже стабильность соединения и наоборот.
Во-вторых, пока у линии не будут приемлемые параметры затухания вы не получите стабильной работы ADSL, тут надо менять линию, а не настройки.
В-третьих, изменять параметры соединения вы сможете только для входящего канала (downstream), параметры исходящего канала как правило определяются только DSLAM и версией Annex выставленной на модеме.

Включаем механизм SRA

SRA (Seamless Rate Adaptation) позволяет изменять скорость соединения «на лету», таким образом адаптируясь к изменениям в линии, не дожидаясь разрыва.
Модем настроен в режиме моста, опытным путем выяснил, что соединение держится стабильно при автоматической синхронизации, то есть когда разрешены все стандарты ADSL и все виды Annex.

Теперь следует выяснить какой профиль настроен на порту DSLAM. Для этого необходимо подключится к модему через telnet и ввести команду: wan dmt2 show cmsg1 . В ответ вы получите настройки профиля на DSLAM.

Важный параметр здесь RA-MODEds, он может иметь три варианта:

• RA-MODEds = 1 (FIXED DATARATE) - фиксированная скорость соединения, как правило урезанная провайдером, до более менее стабильного соединения.
• RA-MODEds = 2 (RATE ADAPTIVE AT INIT) - скорость соединения согласуется при старте и не меняется до следующего разрыва.
• RA-MODEds = 3 (DYNAMIC RATE ADAPTATION) - скорость соединения меняется в процессе работы.

Механизм SRA будет работать только с динамическим профилем. Поменять профиль на динамический может только провайдер. Лучше всего подавать заявку в письменном виде, потому что как только первая линия ТП увидит незнакомые слова, скорее всего отправит вопрос специалистам. Для простоты общения, лучше сразу написать все параметры в профиле. Например, такие:
TARSNRMds = 70 dB (желаемый уровень сигнал/шум = 7 dB)
MINSNRMds = 10 dB (минимальный уровень сигнал/шум = 1 dB)
MAXSNRMds = 310 dB (Excess margin need not to be minimized) (максимальный уровень сигнал/шум = 31 dB)
RA-MODEds = 3 (DYNAMIC RATE ADAPTATION) (Тип профиля DSLAM, динамическая адаптация скорости)
PM-MODEds = 1 0 (L2 is allowed) (L3 not allowed) (Разрешенные режимы энергосбережения)
RA-USNRMds = 85 dB (уровень сигнал/шум при достижении которого произойдет повышение скорости)
RA-UTIMEds = 20 sec (время в течении которого сигнал/шум должен быть больше или равен RA-USNRMds, чтобы произошло повышение скорости)
RA-DSNRMds = 60 dB (уровень сигнал/шум при достижении которого произойдет понижение скорости)
RA-DTIMEds = 20 sec (время в течении которого сигнал/шум должен быть меньше или равен RA-DSNRMds, чтобы произошло понижение скорости)
BIMAXds = 15 bit
EXTGIds = 0 dB
CA-MEDLEYus = 6144 symbols(min)
Reserved1 = 0 (Should be 0)

Далее несколько “если”.
Если задержки (ping) не критичны, то лучше поставить канал в режим interleave, при этом нужно задавать задержку в миллисекундах, например, 8мс. Задержка должна быть одинакова для downstream и upstream. Это позволит корректировать ошибки при передаче ячеек и увеличит стабильность соединения.
Стоит попросить задать параметры INP, для плохих линий стоит задать значение INP min = 1 или больше. INP задается отдельно для downstream и upstream.








Если спросят, то максимальные скорости для downstream и upstream каналов можно поставить по максимуму 24000 кбит/с и 3500 кбит/сек соответственно.
Далее со своей стороны нужно убедится в том что SRA в модеме включено. Делается это командой wan dmt2 set olr 4 . В ответ вы получите current state: OLR ON, SRA ON . Из личного опыта обнаружил, что строчка wan dmt2 db tlb 10 в списке autoexec.net мешает корректной работе SRA и её необходимо удалить оттуда.
Ниже пример содержимого моего автозапуска, при котором, модем стабильно держит линию по 30 - 70 часов. К сожалению, SRA не панацея, от резких и глубоких изменений характеристик линии она не спасёт.

Что делать если нет SRA

Если по каким-то причинам не удается получить от провайдера динамический профиль с корректными настройками, то можно поменять некоторые настройки, со своей стороны для downstream канала.
Можно попробовать отключить Annex M, так как он предъявляет повышенные требования к качеству линии.
Также, в модемах Zyxel есть возможность смещать соотношение сигнал/шум в большую или меньшую сторону. Смещение задается командой wan dmt2 set snrmoffset Х Y , где X или Y значение полученное по формуле: 1280-(±Z*512).

• X - задает смещение для режима Fast;
• Y - задает смещение для режима Interleave;
• Z - значение смещения в dB.

Например, для увеличения соотношения сигнал/шум на +1 dB получим значение 1280-512=768, следовательно, команда будет выглядеть wan dmt2 set snrmoffset 768 768 .
Таким образом, можно подобрать оптимальное соотношение сигнал/шум.
Для того чтобы нужные команды сохранялись после перезагрузки модема их нужно прописать в автозапуск. Вводим команду sys edit autoexec.net , затем кнопкой N листаем и в нужном месте нажимаем кнопку i, вставляем нужную команду и нажимаем Enter . Для сохранения нажимаем кнопку X. Местоположение команд в автозапуске относительно друг друга имеет значение. Предположительно, команды, расположенные в конце, имеют более низкий приоритет, чем те что в начале.

Команды не для всех

Если провайдер не хочет менять параметры профиля, то можно попробовать изменить некоторые параметры самостоятельно. Эти команды работают не для всех модемов, но попробовать стоит.
w dmt2 set INP V , где V - значение INP_min
wan dmt2 set path 1 - установить режим канала Interleave.
wan dmt2 set txfltrgain 7FFFF - вероятно смещает точку усиления диапазона частот, может принимать значения от 00000 до FFFFF (7FFFF- середина диапазона).
Чтобы проверить результат нужно сбросить соединение командой wan adsl reset .

Если в логах модема вы заметили, что firewall часто пишет об атаке сканирования портов, и при этом модем настроен в режиме моста, то в таком случае лучше отключить firewall в модеме. Дело в том, что в качестве защиты от сканирования портов модем может блокировать трафик или его часть, это может приводить к разрывам. На безопасность это особо не повлияет, так как в режиме моста используется межсетевой экран узла на котором устанавливается PPPoE соединение.

«Предварительная проверка и испытание на соответствие
техническим условиям абонентской кабельной сети является
фундаментальным аспектом и необходимым условием
успешного внедрения технологий DSL.»
Умная мысль

«Когда звонит клиент, меньше всего он хочет услышать: „Мы
перезвоним Вам через недельку или две, после того как проверим
Вашу линию“. Клиент хочет за свои деньги получить все и сразу.»
Жизненное наблюдение

Постоянно развивающиеся цифровые системы передачи грозят захватить все существующие аналоговые телефонные сети. Пользователям цифровых систем передачи необходимы линии самого лучшего качества, позволяющие передавать данные с очень высокими скоростями. Для того чтобы удовлетворить эти требования и обеспечить возможность цифровой передачи по обычной паре медных проводников, необходимо значительно улучшить качество телефонных линий.

Организация высокоскоростного доступа отдельных абонентов в течение многих лет являлась головной болью телефонных компаний. На уровне магистральной сети были созданы системы, позволяющие повысить скорость передачи данных (например, базирующиеся на оптико-волоконных технологиях), но абонентские телефонные линии по различным причинам оказались на обочине этого направления развития. В настоящее же время созданы современные технологии, позволяющие организовать высокоскоростную передачу данных по обыкновенной абонентской телефонной линии. Однако, телефонные компании, развивающие данные технологии и предоставляющие услуги высокоскоростного доступа, вынуждены преодолевать различные технические трудности, в основном связанные с несовершенством существующей кабельной сети.

Аналоговая сеть телефонной связи является реальностью, доставшейся нам в наследство от предыдущего этапа технологического развития. Можно с гордостью от такого наследства отказаться и с энтузиазмом ваять нечто новое и совершенное, по старой привычке идя своим путем и разрушая все до основания, а затем… Но можно же с умом воспользоваться и тем богатством, которое буквально лежит под ногами.

Любой абонент телефонной сети ежедневно по много раз проделывает одни и те же действия. Он поднимает трубку телефонного аппарата и слышит сигнал ответа станции, набирает номер и, соединившись с нужным абонентом, может с ним нормально поговорить. Даже если на линии будут слышны статические разряды, шумы или гудение, для обычного телефонного разговора это не смертельно. Другое дело, когда речь идет о высокоскоростной передаче данных. Обычные методы проверки, которыми телефонные техники пользуются для поиска линейных повреждений (обрывов, сообщений и т.п.) уже могут не пройти, так что телефонной компании придется пойти на определенные материальные затраты и трудовые свершения. Даже если с точки зрения обеспечения обычной телефонной связи абонентская линия может быть квалифицирована как вполне пригодная для использования, модем, подключенный к этой линии, может не работать с нужной скоростью, а цифровые системы передачи данных, типа ADSL, могут не работать вовсе.

Изначальной сферой использования технологии асимметричной абонентской телефонной линии (ADSL) предполагалась такая достаточно экзотическая (и не только для нас) область, как видео по запросу. После того, как данная технология просуществовала некоторое время в зачаточном состоянии практически в бездействии, было обнаружено, что ее можно использовать в качестве оптимального решения для организации высокоскоростного доступа в сеть Интернет отдельных пользователей по абонентским телефонным линиям.

Одним из основных преимуществ технологии ADSL является возможность использования уже существующих (проложенных и реально работающих) медных пар проводов абонентских телефонных линий, которых имеется по всему миру огромное количество. При этом для передачи по одной телефонной линии кроме голоса еще и данных используется ранее пропадавший совершенно зря частотный спектр. Асимметричность данной технологии позволяет снизить по сравнению с симметричной технологией переходные помехи, а выбранные разработчиками скорости передачи данных (высокоскоростной «нисходящий» поток данных и, если так можно выразиться, менее высокоскоростной «восходящий» поток данных) наилучшим образом подходят для работы пользователей в сети Интернет.

Использование технологии ADSL является великолепным решением обеспечения высокоскоростного доступа как для частных абонентов, так и для небольших офисов. Данная технология обеспечивает высокую скорость передачи данных, соединение всегда установлено и более надежно, чем коллективно используемые пользователями кабельные модемы. Пользователи могут работать или учиться, не выходя из собственного дома. Предприятия малого бизнеса могут использовать данное соединение в том случае, когда другие системы обеспечения высокоскоростной передачи данных им просто не по карману.

Проще всего организовать службу высокоскоростного доступа по новой, только что проложенной и правильно организованной кабельной сети. Но основная проблема в том, что основной идеей технологий DSL является работа по уже существующим абонентским телефонным линиям, проложенным в течение всего многолетнего развития телефонной сети.

Проблемы ADSL возникают из-за природы самой технологии. Данная технология создана именно для того, чтобы обеспечить высокоскоростной доступ по медной телефонной линии, в силу чего имеет ряд ограничений. Технология ADSL имеет огромные перспективы в качестве средства расширения полосы пропускания абонентской телефонной линии, однако, предварительная проверка кабеля и его испытание на соответствие техническим условиям является основополагающим требованием успешного ее внедрения. Технические проблемы не рождаются сами по себе (как часто может показаться обслуживающему персоналу). Многие из этих проблем могут практически не повлиять на обычную телефонную связь, но привести к значительному ухудшению работы систем высокоскоростной передачи данных или к невозможности передачи этих данных по телефонной линии.

На стадии подготовки провайдер не может с полной уверенностью предлагать услугу обеспечения высокоскоростного доступа без четкого уяснения наличия или отсутствия данных технических проблем. При развертывании системы эти проблемы (в число которых входят не только явные и скрытые повреждения, но и некоторые конструктивные элементы кабельной сети, препятствующие организации широкополосных систем передачи) должны быть идентифицированы, локализированы и устранены, причем желательно с наименьшими затратами и наименьшим числом технических действий. Причем современные системы высокоскоростной передачи данных требуют использования и самых современных и совершенных технических средств, которые должны обеспечивать поиск и устранение тех неисправностей, которые отрицательным образом влияют именно на высокоскоростную передачу данных. Лучше всего, чтобы системы тестирования позволяли устранять неисправности, связанные как с физической линией, так и с высокоскоростной передачей данных.

На возможность использования каждой конкретной телефонной линии для высокоскоростной передачи данных влияет ее протяженность, кабельные неисправности (обрывы и сообщения проводов, плохая скрутка и намокание кабеля и т.д. и т.п.) и структура кабельной сети, категория используемого на всей протяженности абонентской телефонной линии кабеля и другие конструктивные элементы, естественные для обычной телефонной связи, но губительные для высокоскоростной передачи данных.

Идеальным вариантом является тот, при котором телефонная компания или провайдер заранее точно знают, какие абоненты конкретной телефонной станции и по каким линиям могут получать полноценное обслуживание. Такое знание, с одной стороны, позволяет провести прямой маркетинг и продать свои услуги в первую очередь именно тем, кто может получать полноценное обслуживание. С другой же стороны, это позволяет начать приведение кабельной сети в порядок с телефонных линии именно тех абонентов, которые являются потенциальными пользователя служб высокоскоростной передачи данных. Все это позволит снизить задержку предоставления абоненту данной услуги, поскольку пригодность или непригодность линии для высокоскоростной передачи данных будет определяться до того, как абонент подаст заявку на обслуживание. Не говоря уже о том, что доверие пользователя к той службе, информация о возможности подключения к которой дается абоненту сразу и с указание точного и быстрого срока начала обслуживания, значительно повышается.

Однако, попытка довести эту идею до реальности сталкивается с необходимостью использования достаточно трудоемких и дорогостоящих методов тестирования, которые сложно распространить на все абонентские линии сразу. Жизнь вынуждает идти по пути упрощения. В настоящее время используется процесс предварительного отсеивания телефонных линий. Данный метод заключается в выборе ключевого параметра, например, длины телефонной линии (можно использовать любой другой параметр, например, сразу исключить индивидуальных абонентов, и работать только с телефонными линиями, которые обслуживают различные организации — своего рода коммерческо-научный подход). Для упрощения рассмотрения данного примера остановимся именно на физическом параметре — длине телефонной линии. При этом отсеиваться будут только те абонентские линии, которые превышают предельную длину. Но следует учитывать, что даже если длина абонентской линии укладывается в установленные пределы, это еще совсем не означает, что она будет поддерживать высокоскоростную передачу данных. Для того, чтобы эффективно квалифицировать абонентскую линию, необходимо одновременно анализировать целую комбинацию характеристик, влияющих на высокоскоростную передачу данных (физических, электрических и даже экономических; хотя последние и не влияют впрямую на возможность высокоскоростной передачи данных по конкретной телефонной линии, от них зависит вероятность получения от абонента, который пользуется данной линией, оплаты за предоставленную услугу). Причем, для того, чтобы квалифицировать линию как пригодную для использования, все элементы данной комбинации должны находиться в установленных пределах (рисунок 1).

Может быть выбран второй уровень отбора, который не пройдут те линии, которые имеют электрические неисправности, сильные помехи или неудовлетворительные физические и электрические параметры (например, имеющие соединенные последовательно отрезки кабеля с жилами различного диаметра, а значит и имеющие различный импеданс, или кабели недостаточно высокой категории, используемые, например, для абонентской проводки). Кроме того, каждая технология высокоскоростной передачи данных имеет свои определенные ограничения. Следует учитывать, что даже если абонент соответствует базовым критериям, и обслуживание ему может быть предоставлено, проблемы могут возникнуть уже после начала предоставления обслуживания.

Предварительная проверка линий позволит телефонным компаниям не только не обещать абонентом обслуживание, которое они реально не могут предоставить, но и обеспечить обслуживание по линиям, на первый взгляд не подходящим для высокоскоростной передачи данных, устранив на этих линиях все неисправности и потенциальные препятствия.

Широкомасштабное распространение технологии ADSL сдерживается не в последнюю очередь непредсказуемым поведением абонентских телефонных линий. Существующие технологии тестирования часто не отвечают требованиям предварительной проверки абонентской линии на их соответствие условиям высокоскоростной передачи данных. В то же время создано и может успешно использоваться проверочное оборудование, которое способно эмулировать модемы, установленные на абонентском и на станционном концах линии. Данный прибор подключается к телефонной линии на стороне абонента и, благодаря встроенному модему, устанавливает соединение с модемом, находящемся на другом конце телефонной линии на станции. Если соединение установлено с ожидаемой скоростью передачи данных, абонентская линия признается пригодной для использования. Если же скорость соединения слишком мала или соединение не установлено вовсе, необходимо провести дополнительные процедуры по подготовке линии к использованию. Переносной тестер может быть подключен к телефонной линии в любой точке, что позволяет точно определить те участки линии, которые требуют модернизации.

Также существует определенное количество тестов, которые могут быть проведены непосредственно на кабельной сети. Такое тестирование позволяет обнаружить обрывы и короткие замыкания, намокание кабеля, использование участков кабеля с различными физическими параметрами, ответвления и даже повреждения непостоянного характера. Очевидно, что неисправности, оказывающие влияние на обычную телефонную связь, в обязательном порядке окажут свое отрицательное воздействие и на высокоскоростную передачу данных. В то же время повреждения, которые не создают слышимых помех и не мешают телефонным разговорам, также будут влиять на системы передачи. Например, на работу системы высокоскоростной передачи данных будет влиять недостаточно высокое сопротивление изоляции проводов (сопротивление между проводами пары и между каждым из проводов и землей должно быть не менее 100 МОм). Только после того, как все неисправности такого типа будут устранены, можно переходить к проверке других параметров линии.

Как уже говорилось выше, возможность успешного обеспечения высокоскоростной передачи данных по существующей кабельной сети во многом зависит от способности этой сети передавать высокочастотные и цифровые сигналы. Реально существует не так много категорий препятствий, которые могут возникнуть при организации систем высокоскоростной передачи данных по существующей кабельной сети, состоящей из медных пар телефонных проводов. К ним относятся:

Ограничение полосы пропускания, характерное для существующей телефонной кабельной сети.

Установленные устройства и компоненты, призванные оптимизировать предоставление традиционных услуг телефонной связи.

Несовершенство и деградация существующей кабельной сети из-за существующей практики монтажа и из-за внешних воздействий (например, природных).

Готовность соответствующего оборудования, компонент и интерфейсов кабельной сети к правильному внедрению и распространению цифровых технологий.

И хотя практика показывает, что работа с каждой абонентской линией индивидуальна, существуют определенные процедуры, которые типичны для организации высокоскоростной системы передачи данных по любой абонентской телефонной линии.

Основные усилия придется приложить там, где это наименее удобно сделать. Разумеется, речь идет о проверке кабеля и устранении всех обнаруженных в нем неисправностей. Необходимо проверить сопротивление шлейфа, продольную асимметрию сопротивления шлейфа, емкостную асимметрию, емкость шлейфа, вносимое затухание, взвешенные шумы и искажения по постоянному и переменному току, включая индуктивные помехи. Все неисправности, обнаруженные на линии (обрывы, сообщения между проводами или проводами и землей, изменения импеданса, связанные с использованием проводов разного сечения или намоканием кабеля и т.п.), включая отводы и, если вдруг встретятся, пупиновские катушки, должны быть устранены. Например, следует обратить внимание на такие, казалось бы, несущественные повреждения, как разница сопротивления проводов кабельной пары. Даже различие в 10 Ом между проводами пары приведет к тому, что она будет функционировать как фильтр высоких частот и снижать скорость передачи данных, независимо от того, какая технология высокоскоростной передачи данных используется.

Аксиомой является утверждение, что со временем кабельная сеть, состоящая из медных кабелей, постепенно деградирует из-за внешних воздействий и возможных повреждений, нанесенных во время прокладки и монтажа кабелей. К счастью, традиционные низкоскоростные системы передачи, к которым можно отнести и обычную телефонную связь, использующую очень узкую полосу частот, достаточно устойчивы к некоторому постепенному ухудшению характеристик кабельной сети. С другой стороны, высокочастотные системы или системы высокоскоростной передачи данных значительно более чувствительны к неправильно выполненным или утратившим со временем свое качество скруткам проводов, а также к проникновению влаги в кабели. Физические дефекты кабеля могут привести (и приводят) к местному изменению его электрических характеристик, что существенно ухудшает работу широкополосных систем передачи. Каждая кабельная муфта может быть подвержена коррозии, проникновению воды и изменению импеданса (с полным или частичным обрывом соединения).

Для поиска кабельных повреждений может использоваться как традиционное, так и самое современное оборудование. В частности, цифровой мультиметр позволяет проверить короткие замыкания, обрывы, замыкания на землю и симметрию линии. Также он позволяет проверить сопротивление шлейфа, что очень важно, потому что в большинстве спецификаций DSL обычно указывается максимально допустимое сопротивление шлейфа. Для этого необходимо закоротить проверяемую пару проводов на дальнем конце. Если же закоротить пару кабеля на дальнем конце не представляется возможным, для определения длины абонентской линии можно измерить ее емкость. К сожалению, в данном случае в длину «абонентской линии» будут включены и все подключенные к ней отводы. Альтернативный способ определения длины абонентской линии базируется на измерении сопротивления шлейфа.

После того, как неисправность обнаружена, следующей задачей является локализация повреждения в кабеле (то есть поиск точного места повреждения), которая может быть проведена с помощью рефлектометра. Короткие замыкания, обрывы, все неоднородности импеданса кабеля, связанные с его намоканием, некачественной скруткой, использованием проводников различного сечения и перепуткой проводов, кабельные отводы и другие кабельные повреждения могут быть обнаружены и локализованы именно с помощью рефлектометра. Во многих случаях такие повреждения приводят к отражению сигнала, что отрицательно сказывается на высокоскоростной передаче данных. Используя рефлектометр, соответствующую технику тестирования и приемы интерпретации результатов измерения, можно не только выявить повреждения в кабеле, но и локализовать их для облегчения устранения.

Например, перепутанные пары являются наиболее сложной для устранения проблемой для телефонных кабельных систем. На поиск перепутанных проводов уходит гораздо больше времени, чем на поиск любого другого повреждения. Но, следует учитывать, что перепутанные провода — это исключительно дело рук человека, поэтому такая неисправность появляется именно в тех местах, где человек свои руки приложил, то есть в местах сращивания кабелей, когда соединяются два провода одного и того же цвета, но принадлежащие разным парам. Такая неисправность обычно приводит к появлению перекрестных помех. Несмотря на все усилия, направленные на то, чтобы телефонные кабели оставались сухими, вода все равно проникает в кабели. Это приводит к появлению повреждений различного типа; но наиболее часто встречается высокоомное замыкание. Обычно первым симптомом является появление слышимых шумов на линии, причиной которых является протекание слабых токов между проводниками в кабеле. Такая пара проводов может считаться несимметричной. Если использование кабельных отводов и допустимо в аналоговых телефонных сетях, обычно такие отводы оказывают серьезное воздействие на работу цифровых систем передачи, таких как ADSL. Цифровой сигнал, передаваемый по кабелю абоненту, попадает также и в каждый кабельный отвод. Отраженный от конца такого отвода сигнал накладывается на исходный сигнал, подаваемый абоненту, что приводит к значительному увеличению числа ошибок.

Необходимо поработать и у абонента. Следует убедиться, что внутренняя абонентская проводка имеет нужную категорию и включает в себя изолированный тракт от сплиттера до модема ADSL. К данному тракту не должно быть подключено никакое телефонное оборудование. В некоторых случаях может потребоваться изменить конфигурацию внутренней проводки и проложить провода подальше от источников помех, например, бытовых электроприборов, флуоресцентных ламп, телевизоров, регуляторов яркости освещения и других источников электрических шумов; необходимо также проложить проводку категории 5. Никогда не следует использовать непарную проводку. Выбор здесь простой. Либо хорошие новые кабели нужной категории и высокая скорость передачи данных, либо старые кабели и, в лучшем случае, низкая скорость передачи.

Также следует учитывать и такой ключевой момент, как разделение спектра. Воздействие одной линии на другую, которое проявляется в виде перекрестных помех, всегда было свойственно телефонной кабельной сети. Перекрестные помехи возникают из-за наводки электрического сигнала, протекающего по одной паре проводов, в других парах проводов того же кабеля. При традиционной телефонной связи это проявляется в виде посторонних разговоров на линии. При высокоскоростной передаче данных перекрестные помехи приводят к разрушению передаваемых данных. На станционном конце телефонных линий перекрестные помехи имеют гораздо больший уровень, потому что рядом проходит большое количество кабелей. Кроме перекрестных помех необходимо также учитывать и электромагнитные помехи, возникающие из-за воздействия радиопередатчиков, а также промышленных или бытовых источников помех. Если спектры, используемые различными системами передачи данных, могут перекрываться только на определенных частотах, то электромагнитные помехи существуют во всем спектре частот, используемых технологиями DSL. Излучение находящегося рядом радиопередатчика может, в частности, значительно снизить максимальную длину абонентской линии, которую можно использовать для высокоскоростной передачи данных.

Анализатор спектра позволяет проверить качество линии в том спектре частот, который обычно используется технологией ADSL. При этом необходимо провести две проверки, которые позволят определить возможное воздействие на абонентскую линию внешних источников помех. Во-первых, это измерение уровня фоновых шумов, которые включают в себя как собственные шумы, так и внешние помехи, например радиочастотные помехи, вносимые радиопередающими устройствами, переходные помехи от цифровых служб, работающих по другим парам кабеля, а также помехи импульсного и теплового характера. Во-вторых, это измерение вносимого затухания в полосе частот, используемых службой ADSL.

Технология ADSL развивается по двум направлениям. С одной стороны это сама по себе технология ADSL, которая обеспечивает скорость передачи данных до 6 — 9 Мбит/с по проводам диаметром 0,5 мм на расстояние до 4,5 километров. Для разделения голоса и данных в этом случае используются специальные устройства — сплиттеры, устанавливаемые на обоих концах линии (на рисунке 2 показан абонентский конец линии). Сплиттеры не только разделяют голосовые сигналы и сигналы передачи данных, но и изолирует сигнал ADSL от переходных процессов, возникающих во время подачи сигналов постоянного тока, включая вызывной звонок, а также изолирует телефонный аппарат от сигнала ADSL, имеющего относительно высокую мощность.

Параллельно развивается технология ADSL-Lite (или G-Lite), скорость передачи данных при которой ниже, но которая не требует установки у абонента сплиттеров для разделения голоса и данных. Данная технология была создана для уменьшения влияния длинных абонентских линий и абонентской проводки низкой категории. Данная технология не предусматривает использование на абонентской стороне линии сплиттера, разделяющего голос и передаваемые данные (рисунок 3).

Подключение телефонов и компьютеров к одной линии также не лишено недостатков. Было замечено, что низкочастотные сигналы могут модулировать голосовой сигнал, а голосовой сигнал может модулировать сигнал передачи данных. Хотя последняя проблема встречается гораздо чаще, практически невозможно предугадать, какой из телефонных аппаратов станет причиной этой проблемы. В качестве меры предосторожности рекомендуется вмонтировать в каждую телефонную розетку микрофильтр низких частот.

Использование технологии G-Lite, которая не требует установки на абонентском конце линии сплиттера, значительно облегчает задачу провайдера при предоставлении пользователю услуги высокоскоростного доступа, по сравнению с использованием технологии ADSL, которая имеет более высокую скорость передачи, но требует при этом устанавливать сплиттер.

Очень часто наиболее существенные шаги вперед делаются при попытке модернизировать старое. Именно так и произошло с разработкой новых технологий доступа по абонентской кабельной сети. Неэкранированная витая пара медного кабеля традиционно использовалась только для передачи голоса, что занимало диапазон частот около 4 кГц. С помощью новейших технологий эта же телефонная линия теперь может переносить высокоскоростные потоки данных. Побудительным мотивом развития технологии ADSL стала потребность получения информации с наивысшей доступной скоростью.

Следует сказать, что технология ADSL является великолепным решением не только для пользователей, которые хотят получить высокоскоростной доступ в сеть Интернет, но и для провайдеров и телефонных компаний, которые могут «выжать» дополнительные прибыли из существующей телефонной кабельной сети.

Телефонные компании должны проявить дополнительное старание, если они хотят участвовать в бизнесе, называемом высокоскоростные системы передачи данных. Тогда и только тогда можно будет беспрепятственно организовать высокоскоростную передачу данных (например, с использованием технологии ADSL) по обычным парам медного телефонного кабеля.