PDF - Telfor

XI TELEKOMUNIKACIONI FORUM TELFOR 2003, Beograd, Sava Centar, 25.-27.11.2003.g.

MERENJA U STACIONARNOJ PRISTUPNOJ MREŽI ZNAČAJ PROTOKOLA MERENJA Velimir Šćepanović, Đuro Kopitović I UVOD Proverava kvaliteta materijala od koga se izrađuju konstruktivni elemenati kabla predstavlja sastavni deo pripreme proizvodnje telekomunikacionih kablova. Neophodnost ovih merenja u tehnologiji proizvodnje kablova proizilaze iz uslova da se električni parametri konstruktivnih elemenata kabla nalazili u granicama propisanih tehničkih normi. Proizvođači kablova, rezultate izvršenih merenja na jezgru kabla u ispitnim stanicama daju kroz poseban atest koji prati svaku fabričku dužinu kabla. Atest obuhvata električne parametare i karakteristike prenosa parica svedeno na 1km odnosno veličinu uticaja između parica jezgra kabla (NEXT i FEXT). Po zahtevu naručioca, mogu se izvršiti dodatna merenja koja obuhvataju električne parametre omotača odnosno armature kabla. Izgrađena pristupna mreža u zavisnosti od namene parica mora da ispunjava određene kriterijume, o čemu se podnosi poseban protokol izvršenih električnih merenja (atest mreže). Vremenom, kod nekih konstrukcija telekomunikacionih kablova električni parametri simetričnih parica, omotača i armature mogu znatno da odstupe od normiranih vrednosti, usled čega kabl može da ne odgovara namenskim potrebama. Kako je u toku vremenske eksploatacije potrebno da kabl zadrži normirane karakteristike konstruktivnih elemenata, to su neophdno i periodična merenja (ispitivanja kvaliteta kablovskih linija) kako bi se utvrdila vremenska stabilnost relevantnih za prenos električnih karakteristika parica u pristupnoj mreži. U zoni uticaja spoljnih elektromagnetnih polja gde je kao sistem zaštite jezgra kabla predviđen ekran (Pb-Fe ili Al-Fe) kao i zoni uticaja lutajućih struja, neophodna su periodična merenja električnih parametara na omotaču kabla (Pb, Al) odno-sno armaturi (Fe). Poznavanje eksploatacione merne opreme i pravilan izbor metodologije mernja su veoma značajani u toku izgradnje i održavanja savremenih digitalnih sistema veza. Nepravilno izabrana merna metodologija može dovesti do značajne greške kod merenju a time i pogrešnih zaključaka kod analize ocene stanja mreže a time i sistema veza. II METODOLOGIJE MERENJA U PRISTUPNOJ MREŽI Razmartanju metodologija merenja u savremenim telekomunikacijama, predhodi klasifikacija savremene merne tehnike i tehničkih rešenja. Kako su metodologije merenja i merna tehnika različite, te je razumevanje opšte klasifikacije mernih metoda posebno korisno.

Klasifikacija merne opreme i merna rešenja treba da obuhvati: • podelu merne tehnike na sistemsku i eksplotacionu, • klasifikaciju savremenih metodologija merenja u telekomunikacijama u saglasnosti sa strukturom savremenih digitalnih sistema veza, • merenja karakteristična za pristupne mreže. Izložena klasifikacija pomaže u struktuiranju merne opreme i analizi osnovnih mernih rešenja.U zavisnosti od funkcije, uslova eksploatacije, specifikacije testova itd, merna oprema u savremenim telekomu-nikacijama, može da se podeliti na dve osnovne grupe: • SISTEMSKU funkcionalnost (testovi). mogućnost integracije u sistemu. brza i laka modernizacija. pouzdanost. cena. • EKSPLOATACIONU funkcionalnost (testovi), mobilnost puzdanost, pogodnost za terensku eksploataciju, cena. Sistemska oprema obezbeđuje podešavanje mreže ili njenih pojedinih delova, kao i uvid u stanje cele mreže. Nazive se sistemska iz razloga što savremena oprema te klase ima veliku mogućnost integracije sa mernim kompleksima, mreži mernih uređaja i ulazi u automatske sisteme upravljanja vezama. Po redu prioriteta, osnovni zahtev za sistemsku opremu se odnosi na njenu funkcionalnost u smislu testova koje oprema može da radi. Kroz metodologiju merenja, oprema treba da omogući one testove koju moraju zadovoljiti sve postojeće i perspektivne tehnologije. U protivnom, oprema ne obezbeđuje u potpunosti ocenu parametara mreže u opsegu realne radne frekvencije. Drugi zahtev se odnosi na mogućnost prenosa podataka za daljinski nadzor rada mreže u uslovima stvaranja upravljačke mreže *TMN. Podela opreme na sistemsku i eksploatacionu je posebno značajna kod planiranja nabavke mernih instrumenata kada se u cilju izbora najoptimalnijih vrši poređenje opreme različitih proizvođača. Veoma brz razvoj sistema veza i donošenje novih standarda zahtevaju i modernizaciju merne opreme kao i primenu novih metodologija merenja. Pogonost rada je sledeći važan parametar. Postoji čitav spektar višefunkci-onalne sistemske opreme sa interfejsima koji nisu kompatibilni. Korišćenje

takve opreme zahteva i dugo izuča-vanje opreme, što nije efikasno. Cena za sitemsku opremu nije prvi kriterijum pri izboru opreme, ali je u direktnoj zavisnosti od mernih protokola (testova) koje omogućava. Mobilnost kao kriterijum za stacionarnu opremu nije od velikog značaja. Eksploataciona oprema kao mobilna (prenosna), višefunkcionalna, pouzdana i pogodna za terensku eksploataciju treba da obezbedi kvalitet mreže u eksploataciji, proveru izvršenih montažnih radova i operativno iznalaženje neispravnosti u mreži. Treba napomenuti da je predložena klasifikacija merne opreme uslovna, uzimajući u obzir opštu tendenciju ka minijaturizaciji u savremenoj elektronskoj industriji. U vezi s tim, i sistemska oprema postaje postepeno prenosna, dok eksploataciona oprema postaje višefunkcionalna. U stacionarnoj pristupnoj mreži kao standardni pristup se koristi ili planira korišćenje tipskog digitalnog kola (64kb/s) tzv. “zlatni kanal“. U zavisnosti od struktura mreža klasifikacija merenja se može podeliti na tri nivoa: Prvi nivo merenja - merenje na kablovima u pristupnim mrežama: • u ispitnim stanicama, • pre polaganja kabla, • na položenom kablu, • na izgrađenoj pristupnoj mreži. Merenjima se određuju mesta degradacije kvalitet fabričke dužine kabla odnosno kvalitet izvršenih montažnih radova izgrađene pristupne mreže. Uvođenje sistema xDSL tehnologije u stacionarnu pristupnu mrežu podrazumeva i vremenske faze u okviru tehnološki logičnih etapa koje obuhvataju planiranje, izgradnju i eksploataciju. Planiranju nekoga od sistema xDSL tehnologije u okviru poslednje milje stacionarne pristupne mreže (postojećih i novoprojektovanih), prethodi odgovor na sledeća pitanja: • koji sistemi imaju prednosti (kriterijumi), • koji sistemi mogu efikasno da funkcionišu, • ekonomsko-tehnički optimum odabranog sistema, • opšti efekat postignut uvođenjem sistema xDSL tehnologije. Uvođenju nekog od širokopojasnih digitalnih sistema u pristupnu mrežu prethode električna merenja čiji protokol omogućava poznavanje raspodele NEXT-a i Attn-a parica završnih kablova i prve kablovske dužine GLAVNOG KABLA. Merenja raspodele NEXT-a i ATTN-a (skeniranje kablovskog jezgra) od strane proizvođača kabla omogućava projektantima da kod planiranja implementiranje nekoga od sistema xDSL tehnologije omoguće veću gustinu digitalnih kola u stacionarnoj pristupnoj mreži. Može se smatrati da kablovi istog prečnika provodnika, omotača (izolacije) provodnika, usvojenih koraka upredanja elemenata upredanje i istog tipa konstrukcije jezgra kabla, imaju istu raspodelu NEXT-a i Attn-a kod elementarnih i glavnih sektora. Povećanje kapaciteta prenosa i stabilan digitalni pristup preko sistema xDSL tehnologije može da se omogući: na postojećim mrežama kroz tehnološke zahvate u okviru sanacije mreže, u nivim mrežama pravilnim izborom kablova i montažne opreme.

U postojećim pristupnim mrežama jedan od ograničavajućih faktora broja sistema xDSL tehnologije koji se može implementirati su konstruktivno-električne karakteristike: • završnog kabla TZ-44EG, • glavnih mrežnih kablova TK-00(P)(V), TK-3(5)9 koji se ne nalaze pod natpritiskom gasa, odnosno ugrađen kablovski pribor kao i opšte stanje u kome se nalazi pretplatnička mreža. Kada se planira povećanje gustine digitalnih kola u pristupnoj mreži, neophodno je poznavati raspodelu Attn-a NEXT-a parica jezgra kabla u opsegu realnih radnih frekvencija /NF kablovi (TZ-44EG, TK-00(P)(V), TK-3(5)9 i kablovski pribor su atestirani na 800Hz/. Kod planiranja novih pristupnih mreža neophodno je sagledati sve konstruktivno-električne karakteristika kablova na tržištu kako bi se odabrale one koje bi sa poznatim sistemima xDSL tehnologije omogućile najveću gustinu digitalnih kola u mreži. Najznačajniji parametri kablovskog jezgra za potrebe xDSL tehnologije su frekvencijske raspodele: • slabljenja preslušavanja između parica jezgra kabla na bližem kraju (NEXT), • slabljenja parica jezgra kabla (Attn). Ove parametre kako kod postojećih tako i novoprojektovanih pristupnih mreža može da obezbedi samo merna tehnologija. Kod provere kvaliteta postojeće stacionarnih pristupnih mreža za potrebe implementiranja xDSL tehnologije, neophodno je poznavanje frekvencijske raspodele NEXT-a između parica i Attn parica. Ovi parametri i propisane vrednosti ACR i SNR koje kroz tehničku dokumen-taciju daje svaki proizvođač sistema xDSL tehnologije određuju broj i sistem xDSL tehnologije koji je moguće implementirati u pristupnim mrežama. Za svaku konstruk-ciju završnog i prvu dužinu glavnog kabla (slojevito ili sektorsko jezgro) frekvencijska raspodela NEXT-a i Attn-a kao i potrebne vrednosti SNR odnosno ACR sistema xDSL tehnologije, definišu potrebnu radnu frekvenciju parica. Međutim u pristupnim mrežama koja se planira sa xDSL tehnologijama neophodno je uvesti pojam realne radne frek-vencije parica jezgra kabla. Ovo je iz razloga što na frekvencijsku raspodelu NEXT-a veoma veliki uticaj imaju koncentrisane elektromagnetne sprege između parica i svi diskontinuiteti elektromagnetnih sprega koji potiču od regleta u razdelniku i međurazdelniku, raspredanja parica i četvorki kod nabacivanja na reglete odnosno raspredanje parica i četvorki kod vezivanja završnog nastavka. Po pravilu, realna radna frekvencija pristupne mreže je znatno manja od radne frekvencije parica. III MERENJA NA KABLOVIMA U STACIONARNOJ PRISTUPNOJ MREŽI ZA POTREBE ŠIROKOPOJASNOG PRISTUPA Kvalitet stacionarne pristupne mreže, kontroliše se proverom električnih parametara parica jezgra kabla prema važećim uputstvima. Standardne metodologije merenja, karakterišu kvalitet kablovske linije samo u jednom određenom vremenskom trenutku, odnosno momentu merenja. Idealni uslovi prenosa bili bi u slučaju, kada kablovski sistem prenosa zadržavaju svoje karakteristike u toku vremenske eksploatacije. Međutim, razni su uzroci koji s vremena na vreme iznenada ili postepeno menjaju električne karakte-

ristike parica, a time narušavaju i kvalitet kablovskog sistema veza. Narušavanje homogenosti provodnika, izolacije omotača ili armature duž kablovske linije, pretstavlja oštećenje telekomunikacionih kablova. Periodičnim merenjima na paricama, omotaču i armaturi kabla moguće je utvrditi odstupanje karakteristika prenosa i karakteristika omotačarmatura od deklarisanih vrednosti. Po pravilu, oštećenja telekomunikacionih kablova mogu izazvati delimičan ili potpuni previd sistema veza. U većini slučajeva, određivanje mesta oštećenja na telekomunikacionim kablovima, svodi se na poznavanje funkcionalne zavisnosti podužne otpornosti i podužne kapacitivnosti parica. Zahtev u pogledu vremena merenja, pronalaženja i otklanjanja smetnji na kablovima, omogućavaju merne metode integrisane u jednom instrumentu. Za određivanje mesta oštećenja, merenja se izvode kako iz krajnjih tačaka kablovske linije, tako i neposrednim ispitivanjem kablova, zasnovanim na promeni karaktera elektrostatičkog i elektromagnetnskog polja duž trase. Poznato je, da se u tehnologiji proizvodnje telekomunikacionih kablova tolerišu odstupanja primarnih i sekundarnih parametara, kao i da isti zavisne od temperature. Kod određivanja mesta oštećenja kablova, visok stepen preciznosti zavise od tačnosti normiranih vrednosti primarnih parametara, njihove vremenske stabilnosti, greške metodologije merenja, kao i obučenosti inženjera i tehničara. Za proveru kvaliteta izgrađene pristupne mreže kao i određivanje mesta oštećenja kablovskih linija potrebno je poznavati: • Tip telekomunikacionih kablova u mreži (konstrukcija i električni parametri), • Trasu i dužinu kablovske linije ATC-IZVOD, • Kako kabl završava u međurazdelniku odnosno razdelniku, • Tip konstrukcije završnog kabla (TZ-44EG 25 ili 50x4x0,6) ukoliko postoji, • Tip i konstrukciju prve kablovske dužine od ZN do prvog nastavka, • Godinu izgradnje i stanje mreže prema uzveštajima periodičnog merenja, • Ukupan kapacitet jezgra kabla (slobodne parice), • Broj i vrsta instaliranih digitalnih sistema u kablu, sa navedenim paricama po kojima rade, • Norme za omsku i kapacitivnu asimetriju provodnika i parica. Merenja se vrše iz razdelnika a treba ih podeliti u dve grupe: - pripremna merenja, - merenja propisana Pravilnikom o kontroli kvaliteta Pripremna merenja: • otpornost izolacije na 10% parica u kablu (veća od 5000MΩkm). Ova merenja po pravilu treba vršiti na 10% • parica u spoljem sloju što za kablove koji se granaju do izvoda nije moguće sprovesti. Ispitni napon mernog instrumenta treba da je 500V, • neprekidnost parica (sve žile pojedinačno se ispituju jedna za drugom na međusobni dodir, dodir sa zemljom odnosno neprekidnost),

• dijelektičnu čvrstoću provodnik-provodnik i provodnikomotač (zemlja) ukoliko sistem ima daljinsko napajanje. NAPOMENA: Ukoliko otpor izolacije provodnika nije u granicama propisanih normi onda je potrebno najpre sanirati izolaciju pa tek onda nastaviti sa merenjem. Merenje mesta smanjene izolacije duž trase kabla se vrši isključivo jednom od mostnih mernih metodologija.

IV MERENJA KONTROLE KVALITETA U cilju utvrdivanja pogodnosti kablova, odnosno simetričnih parica za prenos digitalnih signala, u zavisnosti od bitskog protoka, potreba su sledeća merenja: • raspodela sopstvenog slabljenja ATC-IZVOD u opsegu realne radne frekvencije, • frekvencijska zavisnost slabljenja preslušavanja u opsegu realne radne frekvencije; sa oba kraja NEXT (kriterijum ACR), a u zavisnosti od sistema i FEXT, • ukupna snaga aditivnih smetnji u opsegu realne radne frekvencije, (kriterijum SNR). Ovo su relevantni parametri u pristupnoj mreži za rad sistema xDSL tehnologije.Za svaku mrežu na osnovu raspodele NEXT-a i Attn-a odnosno zadatih vrednosti za ACR i SNR odabraju se sistemi xDSL tehnologije i definiše broj sistema koji može da se implementira u pristupnu mrežu. Analiza slabljenja (Attn-a). Slabljenje parica predstavlja gubitak snage signala koji se prenosi po parici u opsegu realne radne frekvencije. Ocena rezultata testiranja svih parica se vrši na osnovu najlošijeg električnog pokazatelja. Frekvencijski opseg u kome se vrše merenje slabljenja parica zavisi od uređaja xDSL koji se implementira u pristupnoj mreži. Dopuštene vrednosti slabljenja za svaki digitalni kablovski sistem veza su strogo normirane.Merenje slabljenja simetričnih parica za jednoparične sisteme u zavisnosti od linijskog koda implementiranog sistema vrše se u opsegu realne radne frekvencije: • SHDSL (2BlQ) 25, 40, 80, 150, 300, 600kHz • PCM Nx64 (2BlQ) 25, 40, 80, 150kHz • HDSL (CAP) 25, 40, 80, 150, 300, 400kHz. • SHDSL (CAP) 25, 40, 80, 150, 300, 400kHz • ADSL (DMT) 25, 40, 80, 150, 300, 400, 600, 1100kHz. • PCM Nx64 25, 40, 80, 150, 240kHz • SHDSL (TC PAM) 25, 40, 80, 150, 300, 400, 500kHz tj. na frekvencijama na kojima je značajna spektralna gustina snage predajnih linijskih signala.

Analiza slabljenja preslušavanja na bližem kraju (NEXT-a). Prelazno slabljenje na bližem kraju je ustvari indukcija dela signala sa jedne parice na drugu na istom kraju. Moraju se prveriti sve parice a merenja se izvode sa oba kraja linije. Dopuštene vrednosti parametra NEXT-a su normirane. Merenja obuhvataju: • algoritam (merna metoda), • vremenski interval merenja, • izbor testa merenja (logički redosled). Vrednosti parametara NEXT-a i Attn-a odnosno veličine SNR i ACR kao relevantni za prenos parametri zavise od karaktera funkcije linijskog koda p(t). Da bi se obezbeila zaštita prenosa informacija, za svaki od digitalnih sistema norme su različite i zavise od linijskog koda

odabranog sistema. Moguć broj implementiranja sistema xDSL tehnologije odnosno ukupan moguć broj digitalnih kola koji se dobija uvođenjem xDSL tehnologije postavlja i metodo-logije procene kapitala operatora stacionarne pristupne mreže. U tom smislu nezaobilazni pokazatelj kod procena kapitala operatora stacionarne pristupne mreže ne bi trebalo da bude broj fizičkih parica već eksploataciona frekvencija parica jezgra kabla odnosno *apsolutni dobitak digitalnih kola u mreži. Ovi pokazatelji se mogu dobiti samo skeniranjem kablovskog jezgra kroz primenu adekvatne merne tehnologije. V MERENJA I ANALIZA OSNOVNIH MERNIH REZULTATA U PRISTUPNOJ MREŽI Parametra koji se mere i analiza mernih rezultata imaju za cilj da ukaže na stanje u pristupnoj mreži kao i uzroke koji mogu dovesti do odstupanja električnih parametara od normiranih vrednosti. Razlog ovome je sledeći: Da bi se mogao odrediti kvalitet pristupne mreže od jednog kraja do drugog treba poznavati: • šema razvoda kablova, • dužine do izvoda. Pod pretpostavkom da se izolacija provodnika nalazi u granicama tehničkih normi ostali parametri koji u potpunosti određuju stanja pristupne mreže su: Otpornost jednosmernoj struji (otpornost petlje). Ovo merenje obezbeđuje efekasnu proveru kabla i mesta konekcije na regletama , modulima i konektorima. Informacija koja se dobija: Da li je izmerena otpornost manja od maksimalno dopuštene vrednosti za određeni tip kabla. Kapacitivnost. Merenje kapacitivnosti između provodnika koji obrazuju parice u kablu. Informacija koja se dobija: omogućava određivanje lošeg spajanja konektora ili prekid provodnika usled istegnuća kabla. Karakteristična impedansa. Određuje se aproksimativna karakteristična impedansa parica kabla. Informacija koja se dobija: indikacija rezultata pass/faill (prolazi/neprolazi) u slučaju nalaženja karakteristične impedanse u okvirima izabranog standarda za testiranje (test TDR daje saopštenje o svim tačkama i veličinama promene impedanse). Srednja impedansa. Karakteristična impedansa parica mora da odgovara impedansi sistema. Informacija koja se dobija: srednja impedansa svake parice iznad 200kHz teži impedansi sistema 135 ili 120Ω. Povratni gubici (return loss-RL). Meri se razlika između amplitude primljenog signala i amplitude reflektovanog signala. Informacija koja se dobija: ocena koliko karakteristična impedansa kabla odgovara impedansi opterećenja. Za sve parice je normalna vrednost 20dB, a 10dB i manje ukazuje na defekt parice. Vremensko kašnjenje prenosa signala: Vremensko kašnjenje u prenosu signala je vreme potrebno da se signal prenese od predajnika do prijemnika po 4-paričnoj vezi 100Ω. Pomeraj kašnjenja je razlika u prenosu signala po raznim paricama u jednom kablu (maksimalno dopuštena vrednost je 50 nsec/100 met.).

Informacija koja se dobija: veličina kašnjenja u nsec (nominalna vrednost 1µsec). Mnogi sistemi su osetljive na vremensko kašnjenje prenosa signala. Reflektometrija pretplatničkih kablova (TDR). Pokazuje anomaliju impedanse u parici. Informacija koja se dobija: • otvoreni krajevi, • kratki spojevi, • loši kontakti, • neusaglašenosti prečnika provodnika parica, • odvod do 50kΩ. Lokacija gubitaka NEXT. Prikazuje položaj tačke koncentrisane elektromagnetne sprege između parica. Informacija koja se dobija: položaj tačke prekoračenja vrednosti NEXT, i koristi se za lokalizaciju izvora gubitaka u kablu. Ovim merenjima mogu se utvrditi sledeće greške u pristupnoj mreži: • kratki spojevi, • prekid provodnika, • “rasparenje parice”, • refleksija na paricama. VI ZAKLJUČAK Pravilnom, projektovanju postojećih a naročito novih stacionarnih pristupnih mreža treba da bude obuhvaćen protokol neophodnih merenja na paricama jezgra kabla. Iz tog razloga, u savremenim telekomunikacijam kada se planiraju širokopojasni sistemi xDSL tehnologije stanje kvaliteta mreže određuje ne samo protokol jednosmernih merenja već skeniranje kablovskog jezgra i definisanje eksploatacione (realne radne frekvencije) parica jezgra kabla. LITERATURA [1] Velimir Šćepanović, Elektromagnetske sprege uzajamno ometajućih parica telekomunikacionih kablova metoda koncentrisanog simetriranja kolima protivsprega, TEHNIKA br.4, 1983, separat E. [2] Velimir Šćepanović, Telekomunikacioni kablovi TELEKOMUNIKACIJE, br.2, 1988. [3] Đ. Kopitović, V. Šćepanović, Izbor konstrukcije kablovskog jezgra u pristupnoj mreži u cilju implrmentiranja xDSLl tehnologije, TELFOR 1998,Beograd. [4] I.G., Baklanov Metode merenja u sistemu veza, Moskva, 1999. Abstract: The basic role of measurements in modern telecommunication is to determine physical parameters using suitable equipment. The science of XX century has shown that theoretical values of measured parameters could not be defined without a certain error. Choosing of measurement equipment is based on theoretical values of parameters which could be measured in reality only approximately. In most cases, experimental data are used in evaluation of theoretical values but results of measurements depends on measuring methodology. In philosophical sense, methodology is learning about structure, logical organization and ways and means of human acting. The term “methodology” is the most suitable for description of exploitation measurement.