Paul Marr, EXFO • xDSL kábelhálózatok fizikai szintű vizsgálata egyoldalas (SELT) mérési technikával 1

xDSL kábelhálózatok fizikai szintű vizsgálata egyoldalas (SELT) mérési technikával

A nagyobb sebesség és sávszélesség iránti folyamatosan növekvő igény arra sarkallja a telekommunikációs hálózati szolgáltatókat (OSP), hogy olyan technológiákat és szolgál-tatásokat vezessenek be a helyi hurokban, melyek megvaló-sítását eredetileg nem tervezték. Ezek az új szolgáltatások olyan új és innovatív technikákat alkalmaznak, amelyek a környezethez alkalmazkodva rekord nagy adatátviteli sebességet biztosíthatnak, cserébe viszont kritikus mértékű jel-zaj viszonyt (SNR) követelnek meg egy dinamikusan változó kábelkörnyezetben, mely ennek következtében problematikussá válhat.

A magasabb frekvenciák alkalmazása ezen követelmények elérését célozza, azonban a kábelezést anno nem ilyen célú felhasználásra tervezték. Az új technológiák ugyan illeszked-nek a frekvencia és a jelszint paraméterekhez - melyből számos előny származik - azonban egyre rövidebb és rövi-debb hurok hosszakat követelnek meg a magas frekvenciás jellemzők miatt. Az új technológiák újabb kihívásokat hoznak magukkal (mint például a magasabb közelvégi áthallás – NEXT), mivel a maximális képességek, frekven-ciák és jelteljesítmény kihasználására telepítik őket annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb előfizetői szám váljon elérhetővé. Ez teljesen ellentétben áll a régi tradicionális szolgáltatásokkal, amelyek alacsonyabb középfrekvencia körüli energiát alkalmaznak állandó keretsebesség mellett és relatívan alacsony frekvenciatartományban.

Annak hiányában, hogy vizsgálódni és alkalmazkodni lennének képesek a környezetükhöz (ahogy az az új techno- lógiák esetében megoldott) ezek a régi technológiák állan-dó vonali sebességet biztosítanak, de ingadozó minőséggel párosítva, a hurok és a kábel állapotától függően. Sajnos a telepített kábelek körüli környezet nem változatlan, hanem egyre dinamikusabban változik az új technológiák és szolgáltatások indulásával, valamint a terjeszkedő nem nyalábolt összeköttetésekkel, melyek kedvezőtlenül befo-lyásolhatják a szolgáltatás minőséget (QoS) és a megbízha-tóságot. Ennek következtében alapvető fontosságúvá vált, hogy ne csak magát a problémás összeköttetést vizsgáljuk, hanem az összeköttetés körüli környezetet is. A tradicioná-lis keskeny sávú csillapítás és zaj mérések nem elégségesek

1. ábra

2. ábra A VDSL2 bit átvitele 8MHz-ig

2 EQUICOM Méréstechnikai Kft. • © 2011 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

a jelenkor kábelvizsgálataihoz, ezért egy új szemléletre van szükség a megbízható szolgáltatások telepítésének biztosításához.

Új szemléletre van szükség

Az új átviteli technológiák spektrálisan megbízható elhelyez- kedésűek, ezáltal telepíthetőek oly módon, hogy fenntart-hatjuk a kompatibilitást más szolgáltatások jeleivel (pél-dául a HAM - Amatőr rádiózás jeleivel a digitális előfizetői vonalon). Azonban a magas frekvenciás jelek telepítése alacsony frekvenciás jelek mellett, valamint több dinami-kus szolgáltatás spektrumának kezelése komoly kihívást jelent, ahol a nagy kimeneti jelszintek és a régi szolgálta-tások együttesen jelennek meg. A kábel ereinek minősége, folytonossága, a szolgáltatások és az elektromos/mágneses környezet állandóan változik, de a méréstechnikai folyama-tok nem változnak.

A munkatempó és a megszokások következtében a hurok- átviteli karakterisztikák még ma is gyakran egyetlen diszkrét frekvencián szintméréssel vannak felvéve, bízva abban, hogy a szükséges jel–zaj viszony a hurok teljes terjedelmé-ben rendelkezésre áll, a jelenlegi és a jövőbeni követelmé-nyeket teljesítve. Azonban ez a megközelítés teljes mérték- ben figyelmen kívül hagyja a telepített kábel dinamikusan változó környezetét: szélessávú frekvencia válasz és széles-sávú zajérzékenység, melyek nagy jelentőséggel bírnak bármely szolgáltatásra nézve. A jel-zaj viszony romlása a magasabb frekvenciákon válik kritikussá, a magas frekven-ciás zajok pedig sokkal nagyobb hatással vannak a szolgál-tatásra. Ezáltal alapvető fontosságú a hurok zajra és áthal-lásra való érzékenységének megállapítása és a megfelelő jelszint biztosítása az összes használatban lévő frekvencián annak érdekében, hogy elérhetővé váljanak a megcélzott jel-zaj viszony és bitsebesség értékek.

Az „egyoldalas” hurok tesztelési eljárás

Tradicionálisan a veszteség (hurok-csillapítás) mérést két oldalról (egy időben két műszer segítségével) egyetlen frek-vencián, esetleg néhány diszkrét frekvencián végezték el. Ez a mérési feladat a mai kábelkörnyezetben kritikus fontos-ságúvá vált, de nem csak egy keskeny frekvencia tartomány-ban, hanem a teljes - szolgáltatások által használt - frekven-

3. ábra A VDSL2 áthallás mérése „élőben”

Paul Marr, EXFO • xDSL kábelhálózatok fizikai szintű vizsgálata egyoldalas (SELT) mérési technikával 3

cia spektrumban szükséges, különösen a spektrális zajok miatt. A tradicionális „kétoldalas” mérési folyamat elvég-zése többlet ráfordítást igényel mind a használt műszerpár, mind pedig a mérést végző személyek szempontjából. Ezzel szemben az „egyoldalas”, tehát egyetlen műszerrel végzett mérési eljárás gazdaságos és életképes alternatívát nyújt a két műszerrel végzett mérési eljárással szemben.

A kábel egyik végéről végzett mérés, amely az impedancia illesztettlenségek miatt megjelenő állóhullámok analízisén alapul, ma már könnyedén elvégezhető modern digitális terepi mérőeszközök segítségével, amelyek képesek a többszörösen jelenlévő komplex visszaverődő jelek precíz analízisének elvégzésére. Az egyoldalas frekvencia válasz-teszt széles frekvencia spektrumban alkalmas a jelátvitel karakterizálására, és rendelkezik azzal a további haszonnal is, hogy leleplezhetővé teszi a frekvenciamérésre vissza-vezethető hibákat (mind például a leágazásokat), amelyek rendszerint nem fedezhetőek fel a régi, diszkrét frekven-ciákon történő csillapítás mérés segítségével. A reflexió (return loss) mérések a haladó jel energiájának átvitelét vizsgálják, mely során a kibocsájtott és a visszaverődő energia szintjének arányával karakterizálják az impedancia illesztetlenségből adódó problémák hatását. Összehason-lítva a kétoldalas veszteségméréssel, az egyoldalas hurok mérési eljárás képet tud adni a veszteségbe menő teljesít-ményről a hurok egyik végéről mérve, ami összefüggésben van a távolvégi vételi szinttel. A hurok hosszára vonatkozó információkkal – melyek egyoldalas mérések sorozatából állnak elő – az egyoldalas átviteli tesztek átvezetnek az egyoldalas veszteség méréshez, melyet a frekvencia válasz információk egészítenek ki. Ez a fajta eljárás hatékonyabban képes számszerűsíteni a jelátvitelt a teljes frekvencia spektru- mon keresztül és azonosítani a frekvencia függő hibákat – a frek- vencia válasz karakterizálásán keresztül – amelyek hatás-sal vannak az egyébként is kritikus értékű jel-zaj viszonyra olyan szolgáltatások esetében, mint például az IPTV.

A csillapítás mértéke kritikus és alapvető jellemző a jel-zaj viszonyhoz, de önmagában nem elegendő az összes tényező megértéséhez, amelyek hátrányosan befolyásolják a QoS-t. A zaj mindig is fontos eleme volt az jel-zaj viszonynak és a meg-bízható szolgáltatások biztosításához mára még nagyobb a je-lentősége. A múltban, amikor a régi, fix sebességű, váltakozó minőségű szolgáltatások uralták a piacot a hangsúly a zajtűré-sen volt. A telepített kábelek úgy voltak tervezve, hogy ellen-álljanak egy bizonyos mértékű zajnak a csavart erek és az ár-nyékolás kombinációjának köszönhetően, azonban elméletben sem voltak olyan igényekre tervezve, hogy a nagyfrekvenciás átvitel követelményeit biztosítsák. Manapság egyre magasabb frekvenciákon üzemelő technológiákat alkalmaznak, melyek képesek támogatni a modern, nagysebességű, igény szerinti

4. ábra Szélessávú csillapítás/ Frekven-cia válasz

4 EQUICOM Méréstechnikai Kft. • © 2011 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

szolgáltatásokat, mint például a videó és az IPTV.A fix zaj mérése tradicionálisan egy, esetenként két mű-

szerrel történt. Ez a módszer karakterizálja a zajt a mérési ponton, de nem képes egyéb mérési pontokban megjele-níteni a zaj hatását. Mindazonáltal fel kell hogy ismerjük a változatos zajforrások hatását bármely összeköttetés mentén hosszirányban, figyelembe véve azt, hogy egyetlen zajmérés egy vagy két ponton elvégezve soha nem lesz képes teljes mértékben karakterizálni a teljes zajszintet és behatást a zajbeszivárgás helyétől és a frekvenciájától füg-gően. Amíg az adóberendezésnél a jel-zaj viszony kritikus jelentőségű, alapvető kérdések megválaszolására van még szükség, mint például:• Milyen információkkal szolgál a zajszint és frekvencia

bármely mérési ponton az érpárat körülvevő zajkörnye-zettel és zajforrásokkal kapcsolatban?

• Elegendő információval rendelkezünk egy adott ponton történő zajmérés folyamán egy adott pillanatban?

• Megjelenítésre kerül az állapot az idő függvényében?

Felismerve a zaj és az áthallás (XTALK) növekvő és dina-mikusan változó természetét, nem csupán a zajjal kapcso-latban kell mélyebb megértésre szert tennünk, hanem a zajok forrásaival kapcsolatban is annak érdekében, hogy mérsékelni tudjuk a hatásukat. Egyszerűen többet kell tud-nunk, mint a keskenysávú zaj szintje egy vagy két pontban az adott pillanatban (egy összeköttetésre vonatkozólag), és egy átfogóbb képet kell alkotni a teljes zajkörnyezetre vo-natkozóan a zavarforrások és zajhatások megjelenítésével. Az átfogóbb kép amiatt szükséges, hogy a hatásokat kezelni lehessen és létrehozni egy olyan környezetet, melybe ma-gabiztos módon telepíthetjük mind a hagyományos, mind pedig az újabb szolgáltatásokat.

A teljes kép ismeretében

A modern digitális terepi mérőeszközök az eddigi egyszerű „pillanatfelvételek” helyett egy ezidáig ismeretlen, teljes képet szolgáltatnak a zajkörnyezetről az egyoldalas mérés-sel végrehatható spektrális zaj mérések segítségével. Ezek a mérések képesek megjeleníteni, karakterizálni, és azo-nosítani az impulzus és egyéb zajokat, valamint az áthallá-sokat. A környezetre vonatkozó teljes kép birtokában jóval hatékonyabban tevékenykedhetünk, mint a jelszinteket rögzítő rövid pillanatfelvételek segítségével, ahol mindösz-sze egyetlen technológiára és egy keskeny frekvencia tar-tományra fókuszálunk. Az új szolgáltatásoknál mint az IPTV,

5. ábra Szélessávú XTALK az ADSL2+ spektrumban

Paul Marr, EXFO • xDSL kábelhálózatok fizikai szintű vizsgálata egyoldalas (SELT) mérési technikával 5

ahol kismértékű csomagvesztés is kritikus és a HD videó is rendkívül érzékeny a hibákra ott a stabil környezet létre-hozása nélkülözhetetlen. Ezen esetekben a zajméréseknek tartalmaznia kell egy időre vonatkozó komponenst is, ami ideális esetben egy hisztogram megjelenítése. A szolgáltatások és a kábelezési környezet változó, dina-mikus természete jelentősen szűkíti a használatóságát egy rövid pillanatfelvételeket alkalmazó tesztelési eljárásnak.

Figyelembe véve a teljes kábelhálózat környezetét és di-namikus változásait, a tipikus napi szintű bekapcsolások és vonal lekötések, az új szolgáltatás aktiválások és a növekvő számú nem nyalábolt összeköttetések alapján bármely pil-lanatnyi mérési eredmény egyszerűen csak egy szerencse-játék, ami nem képes garantálni a jövőbeni teljesítményt. Ezáltal egyre nagyobb fontossággal bír a fémes áramköri hurkok minősítése minden szolgáltatások által használt frekvencián, valamint a zavarforrásoknak és az áthallásoknak a beazonosítása, időbeni karakterizálása és behatárolása. A következő problémák megértésére és kezelésére van szükség a megbízható szolgáltatás telepítéshez:• Folyamatos be és kikapcsolások, mely során ki van téve a

hálózat a technikusok hibázásainak• Nem nyalábolt hálózati elemek / nem nyalábolt hurkok:

potenciális áthallások miatti problémák és zajos szolgál-tatások a kábelben

• Időszakos napi problémák, mint például az esti órák Internetes forgalmi csúcsai

• Dinamikusan változó szolgáltatások, melyek különböző jelszinttel működnek egy széles frekvencia spektrumon belül, mint például a DSL amely alkalmazkodik a hurok állapotához és képes dinamikusan kijelölni frekvenciákat válaszolva a zajra és az áthallási problémákra.

• Magas frekvenciás zavarjelek, mint például a CB rádiók és bizonyos AM rádió adók, melyek befolyásolják a magas frekvenciás szolgáltatásokat

• Árnyékolás/földelés a magas frekvenciás zajmérséklés eszközei

• Lakóhelyekről származó zaj/teljesítmény-hatás, beszi-várgás/interferencia

6. Impulzus zaj hisztogram

6 EQUICOM Méréstechnikai Kft. • © 2011 Minden jog fenntartva • www.equicom.hu

Konklúzió

Ma már nem mondhatjuk azt, hogy a jó rézérpár automati-kusan jó összeköttetést is jelent. Manapság arról is meg kell győződnünk, hogy a környezet is rendben van. A következő lényeges kérdés vetődik fel: „A fizikai közeg és a környezet lehetővé teszi a megbízható huzamos idejű jelátvitelt?” „Biztosan megbízhatóan fog működni a telepített szolgálta-tás az adott környezetben?” A kábel környezetére vonatko-zó teljes kép áttekintésére van szükségünk annak ismere-téhez, hogy milyen új szolgáltatások kerültek telepítésre, hogy ezzel is elő lehessen segíteni a terepi technikusok és mérnökök napi szakmai kihívásainak megoldását, miköz-ben a szolgáltatók igyekeznek tovább feszíteni a rézkábel hálózatuk határait. A „teljes képre” vonatkozó tesztelési megközelítés rendkívül fontos a megbízható és időtálló szolgáltatások telepítéséhez és üzemeltetéséhez, melyet egy modern mérőeszköz képes lesz „kifesteni”.. És ki ne szeretné azt a színes képet?

Kérjük kérdéseivel, észrevételeivel forduljon bizalommal munkatársainkhoz.

www.equicom.hu

EQUICOM Méréstechnikai Kft. © 2011 Minden jog fenntartvaJelen kiadvány a jogtulajdonos írásos engedélye nélkül sem részben, sem egészben nem másolható, sem elektronikus, sem mechanikus eljárással, beleértve a fénymásolást, számítógépes rögzítést is.