Первые экспериментальные результаты TC-PAM

Определение
спектров сигналов
Определение
помехозащищенности TC-PAM
Измерение
уровня переходных помех на ближнем конце

В последнее время появилось много
публикаций о новом типе xDSL-технологии для
абонентской линии — TC-PAM, стандартизованной в Европе как ETSI TS 101 524.
В
рамках координационного совета по новым технологиям при Минсвязи
России (рабочая группа №12 «Сети
абонентского доступа») на кабельных
линиях были проведены сравнительные
испытания 2B1Q, CAP и
новейшей РАМ. При этом большую помощь
оказал НТЦ НАТЕКС, предоставивший
двухмегабитные модемы:

• HDSL (в дальнейшем 2B1Q) с линейной
  скоростью 2336 кбит/с, работающий по двум
  парам;
• FlexDSL MSDSL (CAP128) — 2064 кбит/с;
• FlexDSL PAM (TC-PAM) — 2320 кбит/c;

В качестве среды передачи использовалась
лабораторная линия из кабеля ТПП общей
длиной в 3,4 км. Часть
испытаний проводилась на линии,
выполненной из экспериментального кабеля
КВППэпЗ, который предназначен для работы
цифровых систем передачи и по сравнению с
кабелями типа ТПП имеет улучшенные
характеристики переходных влияний. При
этом главной целью было исследование
взаимных электромагнитных влияний при
работе цифровых систем xDSL в одном кабеле, а
также определение их воздействия на
физические цепи, НЧ каналы и другие
системы передачи. Кроме того, требовалось
выработать предварительные рекомендации
для проектирования оборудования на основе
TC-PAM.

Определение спектров
сигналов

Спектры сигналов определялись с помощью
селективного измерителя уровня Pracitronic с узкополосным фильтром с
полосой пропускания 1,7 кГц и анализатора
спектра линейных сигналов SNA-1.
На рис. 1 представлены графики, построенные
по результатам измерений.

Следует
обратить внимание, что система 2B1Q работала
в режиме использования двух кабельных пар,
т.е. скорость передачи по каждой из них была
в два раза меньше, чем в системах TC-PAM и CAP128.
Объясняется это несколькими причинами:

• во-первых, на момент появления первых
  систем 2B1Q двухпарное включение
  позволяло существенно снизить
  стоимость оборудования;
• во-вторых, увеличение линейной
  скорости передачи до 2,3 Мбит/с приведет к
  двукратному расширению спектра (пунктирная
  линия на графике), что может
  отрицательно сказаться при появлении
  более высокоскоростного стандарта,
  которому системы 2B1Q (2,3 Мбит/с) будут
  мешать.

Рис.1. Спектр сигнала системы передачи 2B1Q
при линейной скорости 1168 кбит/c 
(по одной паре)

Рис. 2. Спектр системы передачи TC-PAM при
линейной скорости 2320 кбит/c

Рис. 3. Спектр сигнала системы передачи CAP128
при линейной скорости 2064 кбит/с

Системы TC-PAM и CAP128 имеют похожие
низкочастотные спектры линейных сигналов,
работают в области меньших затуханий
кабельных цепей и по сравнению с 2B1Q имеют
более высокие параметры взаимных влияний.

Определение
помехозащищенности TC-PAM

Учитывая,
что в ходе испытаний использовался только
один комплект аппаратуры FlexDSL PAM (работа проводилась по одной
кабельной паре), в качестве влияющей (создающей
переходные помехи) была выбрана система HDSL
(2В1Q), образующая цифровой поток со
скоростью 2 Мбит/с по двум кабельным цепям.

Хотя поставленный эксперимент не вполне
корректен, мы пошли на него, так как
спектральная плотность линейного сигнала
системы HDSL похожа на аналогичные FlexDSL PAM
или САР (они приведены на диаграммах рис. 2
и 3). Разумеется, влияние между
аналогичными системами будет носить
несколько иной характер (в нашем случае не
учитываются некоторые характеристики
сигналов, например, фазовые). Однако мы
надеемся, что полученные результаты
приближенно дают представление о
помехозащищенности испытуемой системы.

Схема
испытаний приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема испытаний

Магазином
затухания (МЗ) устанавливается такое его
значение, при котором нет ошибок. Затем,
плавно уменьшая затухание добиваются их
появления. Каждому показанию МЗ
соответствуют определенное число ошибок в
работе систем, а также эквивалентное
переходное затухание на ближнем конце.
Затем системы отключаются от кабеля и на
ближнем конце А0 измеряется
эквивалентное переходное затухание при
соответствующих показаниях МЗ. Таким образом, получаем соответствие
между качеством работы систем (числом
ошибок) и переходным затуханием на ближнем
конце.

Результаты измерений приведены в табл. 1. 

Таблица 1

Из
нее следует, что для данной линии
критической величиной эквивалентного
затухания на ближнем конце является 49,3 дБ
на частоте 150 кГц.

Аналогичные
испытания двух систем САР128 показали, что
для них критическое переходное затухание
составило 53,4 дБ. Таким образом,
помехозащищенность TC-PAM оказалась на 5,5 — 6
дБ выше (эта величина складывается из
полученной разницы в 4,1 дБ и 1,5 – 2 дБ за
счет наличия двух влияющих пар).

В настоящее время на сети общего
пользования функционирует большое
количество морально устаревших
аналоговых систем абонентского
уплотнения (АВУ). С учетом того, что они
будут эксплуатироваться еще долгое время,
были проведены испытания их совместной
работы с TC-PAM. В результате было
установлено, что:

• влияния на канал НЧ не наблюдались. Напряжение
  псофометрических шумов не превышало 0,1 мВ;
• влияния на канал “абонент-станция”, работающий на
  частоте 28 кГц, были незначительными ввиду
  высокого переходного затухания между
  цепями кабеля на низкой частоте и не
  превышали 0,3 мВ псоф. на станционной
  стороне при норме 1,0 мВ псоф.;
• влияния на канал “станция-абонент”, работающий на
  частоте 64 кГц, в основном укладывались в
  норму и выходили за ее пределы на
  комбинациях цепей, у которых переходное
  затухание на ближнем конце составляло
  менее 72 дБ на частоте 64 кГц;
• обратное влияние АВУ на систему передачи FlexDSL PAM
  практически отсутствовало ввиду меньших
  требований к отношению сигнал/шум системы
  передачи FlexDSL PAM.

Для выработки рекомендаций проектировщикам
была проведена несложная математическая
обработка полученных результатов. В итоге,
с вероятностью 85% можно предположить, что
при длине абонентской линии 1,9 км из
кабеля с диаметром жил 0,5 мм и 30% его
загрузкой аппаратурой FlexDSL PAM, проблем с
взаимными электромагнитными влияниями на
системы АВУ не будет.

Одним из важных параметров любой системы
передачи, работающей на медном кабеле
является величина наводимых на соседние
пары помех. Чем она меньше, тем меньше
система мешает другим и ниже вероятность
возникновения проблем при установке на
уже загруженный кабель новой системы.

При анализе электромагнитных влияний очень
удобно пользоваться такой универсальной
величиной как интегральный уровень помех.
Следует отметить, что измерять его следует
лишь на лабораторной линии, поскольку
только на ней можно создать идеальные
условия отсутствия посторонних
электромагнитных помех в кабеле. Уровень
посторонних помех на нашей лабораторной
линии составляет менее минус 90 дБ.
Сравнительные величины интегральных
помех от работы систем FlexDSL PAM, FlexDSL MSDSL (CAP128) и HDSL (2В1Q)
приведены в табл. 2.

Таблица 2. Уровень интегральных помех, дБ

Из нее видно, что самой “экологически чистой”
системой по электромагнитным влияниям
является FlexDSL PAM, а самой “грязной” – HDSL (2B1Q).
Система FlexDSL MSDSL (CAP128) занимает
промежуточное положение.

Наверное
многих удивит, что в проведенных
измерениях отсутствует определение
максимальной дальности работы модемов.
Делать это на эквивалентах кабельных
линий нет смысла, т.к. эти цифры
приводятся в технических описаниях и
обычно соответствуют действительности, а
имеющаяся у нас в наличии кабельная линия
имеет фиксированные длины 3,4 и 6 км, что не
позволяет произвести корректные
измерения.

Измерение уровня
переходных помех на ближнем конце

И последние, не совсем относящиеся к
системам передачи, измерения среды
передачи, а конкретнее — на физических
цепях кабеля. Как было сказано выше, в
нашем распоряжении имелось два типа
кабеля ТПП и КВППэЗ. Результаты измерений уровней переходных помех на ближнем
конце от работающей системы ТС-РАМ
приведены в табл. 3.

Таблица 3. Уровни переходных помех на
ближнем конце

Из нее видно, что переходная помеха по форме
напоминает частотную характеристику
влияющего сигнала, что совершенно
естественно. Помеха в полосе НЧ
телефонного канала от работающих систем
не обнаруживается.

Помехи в экспериментальном кабеле КВППэп3
существенно ниже, чем в ТПП.

Интересным является и то, что уровни помех в
низкочастотной части спектра, создаваемые
системами передачи TC-PAM и CAP128 довольно
близки (уровни помех в САР128 исследовались
нами ранее). Это не подтверждает расхожее
мнение о значительно меньших помехах от
систем CAP128 на соседние пары в
низкочастотной части спектра и
объясняется высокими значениями
переходного затухания на ближнем конце.

В заключение хотелось бы обобщить
результаты наших исследований. Системы
передачи, построенные на базе 2В1Q, сильно
проигрывают TC-PAM и CAP128 и, наверное, имеют
право на жизнь только в случае низкой
стоимости или необходимости
доукомплектации ранее поставленного
оборудования.

Модуляция CAP еще раз подтвердила свои высокие
технические характеристики и лишь
немногим уступает TC-PAM. Из ее недостатков
можно отметить, что за счет активного
внедрения TC-PAM (международный стандарт на TC-PAM уже принят), у оператора
могут через некоторое время возникнуть
проблемы электромагнитной совместимости TC-PAM и CAP.

На нашем стенде TC-PAM показала наилучшие
результаты по совместной работе с
аналоговыми и цифровыми системами.

Следует также обратить внимание, что
использование кабеля КВППэпЗ позволяет на
6 – 10 дБ улучшить отношение сигнал/шум и
значительно увеличить процент его
загрузки цифровыми системами передачи.

Недостаток времени, а также наличие лишь двух модемов,
позволивших загрузить только одну
кабельную цепь, — вот причины, вынудившие
нас считать результаты предварительными,
а выводы ориентировочными. Естественно,
они не претендуют на статус окончательных
и бесспорных.

Учитывая сказанное, считаем целесообразным
продолжить исследования в области электромагнитных влияний
системы передачи TC-PAM в условиях
оптимальной загрузки емкости кабеля,
совместной работы в одном кабеле
различных систем хDSL, провести измерения
по рекомендации FSAN для приобретения опыта
и сбора статистики.

Так же актуальным вопросом является
исследование влияния электромеханических
АТС (координатных и декадно-шаговых) на
современные системы передачи. Возможно,
российские операторы создадут ассоциацию,
аналогичную FSAN, и тогда смогут заказывать
производителям только ту аппаратуру,
которая им больше всего подходит.

Все это позволило бы получить более
качественные результаты, сделать более
достоверные выводы, а может быть послужило
исходными данными для разработки и
внедрения новых специализированных
кабелей связи, характеристики которых
удовлетворяли бы специфике отрасли.