 | Вы здесь : Главная | Расчет скорости линии ADSL |
|
|
|
|
|
||
|
||||||
               
|
Горохов В.М., Скаковский В.А., Сергеев Д.В., Столяров В.СРасчет скорости линии ADSLПонятие расчетной скорости для выделенной линии, введенное в практику измерений, означает, что измеритель имеет критерий, по которому оценивает качество линии. Если измеренный скоростной потенциал линии близок к расчетному, это удовлетворительный результат выбора выделенной линии для предоставления ее провайдеру. В случае занижения скорости в линии по сравнению с расчетной у измерителя появляется возможность анализа причин, приводящих к потере скорости. В основе расчета скоростного потенциала линии лежит теорема Шеннона. Согласно которой скорость в канале не может превышать значения:
Где W - ширина используемой полосы частот [Гц], S - уровень сигнала, учитывающий затухание в линии [мВт], N - уровень шума [мВт]. Из теоремы Шеннона следует хорошо известный результат для расчета скорости в линии ADSL:
где SNRi - отношение сигнал/шум в i-м канале, число 20 - рекомендуемый запас помехозащищенности по стандарту G.992. При фиксированной мощности передатчика SNR определяется затуханием сигнала в линии и уровнем шума. СигналЗатухание в линии рассчитано на модели кабеля, использующей телеграфное уравнение [1] со стандартными корреляциями [2]. Модель кабеля описана ниже, с помощью нее рассчитано затухание в кабелях ТПП 0,4 и ТПП 0,5. На рис.1. показана зависимость расчетного затухания в витой паре от частоты сигнала для кабеля ТПП 0,5 длиной 1 км и значения по справочнику Брискера [3]. Видно, что совпадение хорошее, а некоторая высокочастотная коррекция нормативных данных выглядит правдоподобно.
ШумДля определения расчетного уровня белого шума использованы международные стандарты масок ETSI/ANSI. На рис. 2 приведены допуски ETSI/ANSI по затуханию для скорости 6 Мбит/с, которые соответствуют расчетной модели для кабеля ТПП 0,5 длиной 2,5 км. Частота пересчитана в соответствующие номера каналов ADSL (бины).
Согласно (2) скорость 6 Мбит/с для используемой модели затухания сигнала с рекомендуемой величиной помехозащищенности 20 получается при уровне белого шума -110 дБм/Гц. В принципе, для расчета скорости линии ADSL можно выбрать другую величину белого шума - достаточно, чтобы измерения плотности шума при сравнении расчетного и измеренного скоростного потенциала ориентировались на выбранный уровень. Для этого в измерениях скоростного потенциала необходимо более "тихий" шум приводить к уровню белого шума, который используется в расчете. Важно отметить, что измерения шума выше уровня -110 дБм/Гц можно считать достаточно уверенными с технической точки зрения, а более низкие величины могут быть измерены с погрешностью, приводящей к значительному отклонению от расчетной величины. СкоростьС учетом ограничительных масок для PSD сигнала передатчика, заданных стандартами, с помощью (2) мы получаем значения расчетной скорости для технологии ADSL2 кабелей ТПП 0,4 и ТПП 0,5 с уровнем шума -110 дБм/Гц. Результаты расчета для технологии ADSL2+ приведенные в табл. 3. Стандарты различают технологии, приведенные в табл 2. Табл. 2. Стандартные обозначения технологий ADSL.
В настоящее время рынок абонентских ADSL-модемов практически полностью занят устройствами, поддерживающими протокол ADSL2+. Естественно, модемы ADSL2+ совместимы и с более ранними стандартами. Технология ADSL2+ реализуется на кабелях с малым затуханием с длиной, как правило, до 2 км. На кабелях большей длины протокол ADSL2+ по умолчанию редуцируется к протоколу ADSL2, где каналы высокой частоты уже не используются (рис. 2).
Табл.3. Расчетная скорость ADSL2+ для длины кабеля ТПП 0,4 и ТПП 0,5 (кбит/с). Выделены ячейки, где ADSL2+ превращается в ADSL2.
Для сравнения скоростного потенциала линии с расчетной величиной используют приборы, позволяющие определять скоростной потенциал выделенной линии. В случае значительных потерь скорости проводится анализ причин для устранения неисправности. Методика такого анализа на примере работы прибора Гамма DSL приведена в [4] и в статье "Медный акцент" (раздел "Новости рынка"). Модель кабеляТелеграфное уравнениеСтандартная модель участка линии соответствует схеме:
здесь, r, l, c, g - удельные сопротивление, индуктивность, емкость и проводимость изоляции соответственно. Изменение напряжения на единицу длины связано с напряжением самоиндукции и падением на активном сопротивлении:
Изменение тока при перемещении на единицу длины связано с утечкой через емкостную составляющую и изоляцию:
Если исключить из этих уравнений ток, то получим известное телеграфное уравнение [1]:
Подадим синусоидальный сигнал в начало линии
Тогда
Отсюда легко можно получить уравнения для тока и напряжения:
Здесь Волновое сопротивление бесконечного кабеля (или кабеля нагруженного на согласованную нагрузку): Коэффициент отражения: Кабель без отраженийВ бесконечном кабеле или кабеле, нагруженном на волновое сопротивление, существует только прямая волна и уравнение для напряжения несколько упрощается:
Обычно распространение синусоидального сигнала описывают выражением с разделенными параметрами затухания и фазы:
Отсюда очень важная формула:
Коэффициент затухания Вносимое затухание ILoss однородной линии длиной Х в децибелах: Коэффициент фазы
С коэффициентом фазы тесно связана такая важная величина, как фазовая скорость распространения волны
Таким образом связав величины Согласно [2] можно записать: В этих формулах основные параметры линии: r, l, c, g - удельные сопротивление, индуктивность, емкость и проводимость изоляции соответственно являются функциями частоты. Наиболее сильно от частоты зависит активное сопротивление r за счет скин-эффекта. Резюме по затуханиюЗатухание дБ/км находим: Затухание ILoss линии длиной L км. находим: В формуле параметры линии: r, l, c, g - удельные сопротивление, индуктивность, емкость и проводимость изоляции соответственно являются функциями частоты Стандартные аппроксимации следующие [2]: Константы аппроксимации даны в таблице «Модели кабелей». Модели кабелей
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тогда исходя из линейности системы, в каждой точке линии ток и напряжение будет изменяться также по гармоническому закону:
на конце кабеля.
