Нормирование параметров взаимного влияния кабелей широкополосного доступа исходя из требований работы высокоскоростных систем xDSL

Вопросам построения и оптимизации сетей широкополосного абонентского доступа (ШПД) уделяется в настоящее время достаточно много внимания. В России на период 2010-15 г.г. ожидается, что удельный показатель по ШПД возрастет от 11 до 18 линий на 100 жителей [1]. Для построения сетей ШПД широко используются архитектура FTTx, согласно которой от узла связи до точки «х» прокладывается магистральный оптический кабель (ОК), а от точки «х» до абонента – распределительный симметричный кабель. От узла связи до точки «х» в основном применяются высокоскоростные системы передачи xDSL, которые обеспечивают, в зависимости от длины симметричного кабеля, скорости передачи от 25 до 100 Мбит/С. Экономические условия в разных регионах России заметно различаются, поэтому в практике применяются различные архитектуры FTTx:

• -    FTTC – когда ОК прокладывается от узла связи до микрорайона, квартала или группы домов;

• -    FTTB – когда ОК прокладывается от узла связи до одного большого здания;

• - FTTH – когда ОК прокладывается от узла связи до абонента (квартиры или отдельного коттеджа).

В масштабах России сегодня наибольшее применение находят технологии FTTC и FTTB, при которых длина симметричного кабеля составляет 700-1000 м и 100-200 м соответственно. Эти технологии находят применение не только в больших городах, но и в городах областного подчинения и в крупных селах.

На участке от точки «х» до абонента в основном используются высокоскоростные технологии ADSL2+ со скоростью передачи до 25 Мбит/С, VDSL – до 52 Мбит/С, VDSL – до 100 Мбит/С.

Кабельной промышленностью для высокоскоростного ШПД разработаны и серийно выпускаются специальные кабели со сплошной и пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляцией жил емкостью до 100 пар [2]. Кабели имеют парную однонаправленную скрутку, имеют повышенную геометрическую и диэлектрическую однородность и изготовляются по технологии витой пары. Эти кабели широко применяются местными операторами связи: МГТС, Башсвязь-информ и др.

Одними из основных электрических характеристик симметричного кабеля ШПД, обеспечивающих высокую скорость передачи, являются параметры взаимного влияния между цепями на ближнем и дальнем концах [3]. Здесь задача усложняется тем, что необходимо обеспечить нормы на величину взаимных влияний для всех имеющихся в кабеле пар.

К сожалению, конкретные нормы на переходное затухание на ближнем конце А0 и защищенность АЗ на дальнем конце в рабочем диапазоне частот для конкретных систем XDSL пока не установлены. Это подтверждается тем, что заво-дыпроизводители в технических условиях на кабели ШПД приводят разные нормы на указанные параметры [4]. О необходимости нормирования параметров взаимного влияния кабелей, применяемых для ШПД, говорится, например, в [4-5]. Затрагиваются эти вопросы и в рекомендациях МСЭ-ТL19203, а также в приказе №46 Мининформсвязи РФ от 19.04.2006, в требованиях ANSI T.1.417-2001, IEC 61156-5-2009. Однако в большинстве случаев эти вопросы рассматриваются в общем виде, без учета требований современных высокоскоростных систем xDSL. Например, в приказе №46 Мининформсвязи РФ отмечается, что параметры А0 и А3 должны отвечать требованиям системы передачи. Получается, что нормирование параметров взаимного влияния отдано на откуп заводов-производителей кабелей ШПД и операторам связи.

Рассматривая нормирование параметров взаимного влияния на основании действующих международных документов, например МСЭ-Т L.19 [4], отметим, что параметры взаимного влияния между цепями обозначаются иначе, чем в отечественных источниках: переходное затухание на ближнем конце А0 – NEXT; защищенность на дальнем конце А3 – ELFEXT. Объяснить это можно тем, что технологии xDSL впервые появились за рубежом, поэтому в отечественной литературе чаще появляется терминология на английском языке. Отметим, что переходное затухание на ближнем конце NEXT является основным параметром, характеризующим переходную помеху в кабелях при работе симметричных систем xDSL. Для асимметричных систем, где передача информации в разных направлениях осуществляется на разных частотах, основным типом переходных помех является влияние на дальнем конце, характеризующееся защищенностью на дальнем конце ELFEXT.

В [4; 7] на основе стандарта ANSI T1.417-2001 рассмотрен подход к нормированию переходных затуханий на ближнем и защищенность на дальнем концах. С учетом этого рассмотрим нормирование параметров взаимного влияния кабелей ШПД применительно к требованиям современных систем передачи xDSL.

В стандарте ANSI T1.417.2001 установлены следующие нормы переходного затухания на ближнем конце и защищенности на дальнем конце для 300 кГц и двух работающих по кабелю цифровых линиях (m = 2):

- NEXT_HOpM У= 300 кГц, т = 2) > 59дБ;

• - ЕЕГЕХТ_норм У= 300 кГц, т = 2, I = 1 км) >

59дБ.

Согласно стандарту нормы на переходное затухание на ближнем конце и защищенность на дальнем конце можно определить по формулам:

NEXTHOp.Aj-,mV

= NEXTHopM(f = 300кГц,т = 2^-

• - 6 • lg(m -1) -15 • lg(//300к5г/)

ELFEXTMi (/,т,1) =

= ELFEXTmp„ (/ = 300кГц,т = 2,/ = 1км) -

• - 6 • lg(m -1) - 20- ^(//ЗООсГ^-Ю- Ig^/M-

• Здесь следует указать на то, что для обеспечения предельной кратности DTM модуляция (Кmax = 15) защищенность должна составлять 61 дБ [5]. Это значение мы и примем за исходное для расчета.

Для современных высокоскоростных систем передачи ADSL2+ и VDSL2 необходимо знать нормы на параметр взаимного влияния для конкретной строительной длины, принятого количества пар в пучке кабеля, в заданном диапазоне частот. Система передачи ADSL2+ имеет рабочий диапазон частот 26-2208 кГц, система VDSL2 – 26-12000 кГц.

В современных кабелях ШПД емкостью 5-100 пар для обеспечения скорости передачи до 100 Мбит/С приняты пятипарные пучки, то есть m = 5. При этом для кабеля емкостью 10×2 кабельный сердечник скручивается из трех трехпарных пучков и одной пары, то есть по схеме 3×(3×2)+1×2. Строительная длина кабеля с учетом использования высокоскоростных систем передачи xDSL принята равной 300 м.

Определим нормативные значения NEXT(A₀) и ELFEXT(A₃) для кабелей ШПД при использовании пятипарного пучка ( m = 5) и строительной длиной l = 300 м для систем передачи ADSL2+ и VDSL2. Нормативные значения NEXT(A₀) для системы передачи ADSL2+:

= NEXT (Ай\орл1(/ = 0,ЗМГц,т = 2)

- 6 • lg(4) -15- lg(2,208/0,3) > 5035.

Нормативные значения NEXT(A0) для системы передачи VDSL2:

NEXT(A0/opu(f = ПМГгит = 5) =

= NEXT(A6\opa, (f = ОЗМГг^т = 2) -

- 6 ■ lg(4) -15- lg(l 2/0,3) > 3935.

Относительно нормирования параметров взаимного влияния в стандарте ANSI T1.417-2001 нормы отнесены к линии длиной 1 км. Рекомендуемые этим стандартом формулы пересчета для NEXT(A0) не учитывают изменение длины. Это справедливо для весьма высоких частот, когда линия считается электрически длинной. В данной ситуации целесообразно при нормировании параметра NEXT(A0) на строительную длину 300м учесть изменение длины. Это предусмотрено и международным стандартом ISO/IES 11801 [8]. В результате учета длины нормативные значения NEXT(A0) для строительной длины 300м принимают следующие значения:

• -    для системы передачи ADSL2+: NEXT(A₀) норм ≥ 55 дБ;

• -    для систем передачи VDSL2: NEXT(A₀) норм ≥ 44дБ.

Теперь определим нормативные значения защищенности от переходных влияний на дальнем конце ELFEXT(A3).

Для систем ADSL2+ получим:

ELFEXT {A3\iopM (f = 2,20%MFi(,

m = 5,1 = 0,Зюи) =

= ELFEXT (Аз)„орл, (f = 0,3МГц ,

m = 2,1 = 1юи) =

= 61 + 6 ■ lg(4) - 20 • lg(2,208/0,3) -

-10-lg(2,208/0,3)>5335.

Для систем передачи VDSL2:

ELFEXT (АЛрД/^МГц, m = 5,1 = 0,3км) =

= ELFEXT! A 3\opA, (/-0,3МГц,

m = 2,1 = 1юи) =

= 61 + 6-lg(4)-20-lg(12/0,3)-

-10-lg(0,3/l,0)>3835.

Таким образом, получены нормы на величину NEXT(A0) и ELFEXT(A3) между цепями внутри пятипарных пучков для высокоскоростных систем ADSL2+ и VDSL2. При этом следует отметить, что установленные нормы должны выполняться во всем диапазоне частот: ADSL2+ – 26-20 кГц; VDSL2 – 26-12000 кГц. Взаимное влияние между цепями разных пучков кабеля заметно меньше, чем между цепями внутри пучков, поэтому указанные нормы для цепей из разных пучков практически всегда выполняются.

В заключение отметим, что приведенные в настоящей работе нормы приняты при разработке технических условий на кабеле ШПД с пятипарными пучками.