Діагностика кабельних ліній

У попередніх випусках детально розглядалися як основні причини пошкоджень симетричних кабельних ліній зв'язку (КЛС), так і способи їх ідентифікації. Завершальний цю тему матеріал присвячений методам тестування і призначеним для цього пристроїв.

Тестування ліній зв'язку (ЛЗ) має на увазі застосування відповідних методів і приладів. Два основні підходи - тестування на постійному і змінному струмі. У свою чергу, тестування на змінному струмі виконується двома способами - шляхом вимірювання падаючої хвилі або вимірювання відбитої хвилі (метод рефлектометрии).

Вимірювання на постійному струмі і вимірювання падаючої хвилі використовуються для визначення первинних і вторинних параметрів лінії. Обидва методи можуть бути реалізовані як шляхом безпосереднього вимірювання хвилі, так і з застосуванням методу порівняння, окремим випадком якого є бруківці метод. Основна перевага методу порівняння - його висока точність в широкому діапазоні вимірюваних значень.

Крім названої існують і інші класифікації методів тестування. Так, всю їх сукупність можна представити у вигляді великих груп, одна з яких вимагає обов'язкового закриття діючої системи зв'язку на час вимірювання, а інша може виконуватися в працюючій системі. Більш коротко: спосіб із закриттям зв'язку і спосіб без закриття зв'язку.

Сучасна концепція тестування мереж зв'язку спирається на модель взаємодії відкритих систем OSI, відповідно до якої всі вимірювальні прилади для тестування мереж зв'язку поділяються на дві категорії:

• аналізатори фізичного рівня (перший рівень OSI);
• аналізатори більш високих рівнів (з другого по сьомий).

До аналізатора фізичного рівня відносяться універсальні вимірювальні пристрої, кабельні тестери, рефлектометри для металевих і оптичних кабелів, осцилографи, вимірювачі рівня сигналу і аналізатори спектра. Інша група аналізаторів другого-сьомого рівнів моделі OSI вимірює параметри циклів і пакетів, перевіряє цілісність даних, сеанси зв'язку, перетворення даних і додатки. Це можуть бути кишенькові тестери, аналізатори протоколів у вигляді універсальних приладів зі спеціальними модулями для вирішення різних завдань або пакети програм для використання в комплексах тестування і для управління мережевих вузлів.

Тестування кабельних ліній зв'язку здійснюється лише за допомогою аналізаторів фізичного рівня. Надалі саме їх ми розглянемо більш докладно.

За кілька останніх десятиліть ринок аналізаторів фізичного рівня для тестування симетричних ліній зазнав революційні зміни. Причиною стала поява технологій xDSL та структурованих кабельних систем. Прилади цієї групи дозволяють оцінити такі параметри лінії зв'язку, як її довжина, опір, загасання, коефіцієнт відображення, перехідне загасання між крученими парами мідних кабелів і ін. Вони застосовуються і для локації електричного стану кабельної лінії (визначення неоднорідностей, паралельних відводів, місць пошкодження лінії і т.д.). Група кабельних тестерів для локації траси кабелів за допомогою набору сигналів тональних частот (трасошукачі) розглядалася в «Інструментарії» раніше.

У «аналогову епоху» прилади призначалися для вирішення проблем традиційних телефонних мереж з їх орієнтацією на діапазон звукових частот. Сучасні прилади для тестування симетричних ліній працюють в діапазоні частот до декількох сотень мегагерц. На додаток до групи низькочастотних приладів сформувалися дві нові. Одна з них орієнтована на тестування абонентських ліній з підтримкою xDSL, інша - на тестування СКС.

Ціна широкосмугових приладів значно вище, тому дешеві пристрої низькочастотного діапазону з ринку не зникли. Більш того, завдяки ряду еволюцій, область їх застосування істотно розширилася. Наприклад, реалізація нових методів тестування абонентських ліній підвищила якість діагностики, а автоматизація процесу вимірів полегшила роботу персоналу. В результаті низькочастотні прилади нового покоління забезпечують діагностику і локалізацію здебільшого дефектів кабельних ліній зв'язку та застосовуються до того ж для тестування абонентських ліній при розгортанні xDSL. Ще один приклад - група простих приладів з набором допоміжних функцій для початкового тестування СКС.

Подальший матеріал з діагностики кабельних ліній зв'язку буде присвячений детальному розгляду приладів і методів тестування симетричних ліній їх на основі. Деякі з пристроїв будуть лише згадані, параметри інших - детально описані. Отже, про яких приладах йдеться?

Мультиметри служать для вимірювання параметрів лінії по постійному і змінному струму (напруга станційної батареї, опір шлейфа абонентської лінії та ін.).

Мости постійного і змінного струму доповнюють мультиметри, дозволяючи більш точно оцінювати первинні параметри лінії зв'язку.

Вимірювачі рівня сигналу становлять велику групу приладів, використовуваних при налаштуванні, експлуатації та усунення пошкоджень в системах передачі по металевих кабелях. З їх допомогою можна вимірювати загасання лінії, перехідне загасання, гармонійні перешкоди і шуми. Вимірювачі рівня працюють в селективному або широкосмуговим режимі. Селективні вимірювачі рівня дозволяють оцінювати рівні сигналу або шуму тільки в певній, досить вузької (100 Гц, 1 кГц, 3,1 кГц і т. Д.) Смузі частот. Завдяки цій властивості селективні вимірювачі здатні оцінювати дуже низькі рівні сигналів і перешкод. Широкосмугові вимірювачі рівня застосовуються, як правило, для вимірювання широкосмугових перешкод (наприклад, теплових шумів регенераторів і підсилювачів). В принципі вони придатні і для вимірювання рівнів моночастотних сигналів, якщо ті значно перевищують рівень широкосмугового перешкоди. Важлива перевага селективних вимірників у порівнянні з широкосмуговими полягає також у тому, що вони дозволяють виробляти тестування діючої системи зв'язку.

Тестери коефіцієнтів бітових помилок BER - основний інструмент для оцінки лінії цифрового зв'язку як при її початковому налаштуванні, так і в процесі експлуатації. В останньому випадку роботу системи зв'язку потрібно призупинити. Принцип дії приладу заснований на використанні псевдовипадкових послідовностей. Алгоритми функціонування тестерів BER спираються на рекомендації ITU-T - G.821, G.826, V.53 і М.2100. Тестери помилок дозволяють оцінювати бітові і блокові помилки, а також помилки в секундних інтервалах, включаючи частку таких інтервалів без помилок EFS, з помилками ES і з численними помилками SES.

Результати тестування помилок зазвичай представляють у вигляді числових значень або гістограми. Деякі аналізатори протоколів високого рівня мають вбудовані функції тестування помилок. На відміну від вимірників рівня, тестери помилок вимагають обов'язкового закриття системи зв'язку.

Рефлектометри в тимчасовій області, TDR, дозволяють оцінити характерні точки лінії зв'язку, включаючи неоднорідності, пошкодження і т. Д.

Через складну природи пошкоджень кручених пар окреме тестування в тимчасовій або частотній області не дозволяє вичерпно ідентифікувати причину пошкодження і його місце розташування.

До переваг рефлектометра відноситься той факт, що вимірювання можуть проводитися тільки з одного кінця. Однак таке підключення не завжди дозволяє точно визначити причину відображень (особливо в разі множинних дефектів). Наприклад, рефлектометр не може відрізнити відображення внаслідок присутності пупиновських котушки від відображення через обрив кручений пари. Маючи низький вихідний опір, близьке до 100 Ом для вузьких випробувальних імпульсів, рефлектометр не в змозі надійно виявляти відображення від місць пошкодження з опором близько 1000 Ом і більше.

Крім того, тестування в частотної області має істотно більший набір функцій, включаючи вимір первинних параметрів - опору, витоку і ємності, а також параметрів передачі, впливу, шумів, асиметрії та ін.

Тому розробники вимірювальних приладів все частіше замислюються про необхідність об'єднання в одному пристрої функцій тестування в тимчасовій і частотній області. Сьогодні подібні комплексні прилади вже існують і дозволяють домогтися більш високої точності діагностики при одночасному скороченні витрат часу.

Осцилографи і аналізатори спектру зазвичай використовуються при ідентифікації складних пошкоджень, коли потрібне точне визначення форми сигналу або його частотного складу. Наприклад, великий коефіцієнт помилок BER може бути викликаний безліччю причин: дефектної вихідний щаблем передавача, занадто великими значеннями потужності шуму або тремтіння через включення електричного двигуна або перехідними впливами з боку систем передачі, що працюють по тому ж кабелю. Осцилограф надає єдину можливість для вичерпної деталізації параметрів сигналу, включаючи його форму, частоту, час наростання і спаду.

Логічні аналізатори використовуються для запису сигналів синхронізації. Вони схожі на осцилографи з додатковими функціями тестування цифрових сигналів, контролюють одночасно кілька синхросигналов і забезпечені можливістю автоматичного запуску при певному стані контрольованих сигналів.

Ігор Іванцов - менеджер відділу «Інструменти і прилади для монтажу та обслуговування телекомунікаційних систем» компанії «СвязьКомплект». З ним можна зв'язатися за тел. (095) 362-7787, за адресами: [email protected] , http://www.skomplekt.com .