Новые технологии измерений: анализ ошибок в линии ADSL

Валентин Горохов, руководитель КБ ИРК-ПРО, ООО “Связьприбор”,

Олег Жуленко, руководитель СОФТ-проектов КБ ИРК-ПРО, ООО “Связьприбор”

Появление новых технологий связи каждый раз вызывает и создание новых средств измерений для линий связи, использующих эти технологии. Развитие средств измерений можно разбить на два этапа. На первом этапе проводят различные и часто довольно сложные физические измерения с целью понять, насколько соответствует линия новой технологии. Это так называемый этап инсталляции новой технологии. Когда технология уже широко распространена и все службы достаточно хорошо представляют возможности линии, на первое место выходят стандартные тесты для устранения неисправности линии. На данном этапе актуальны простые приборы, не требующие специальных навыков. Результат измерения, как правило, дает возможность однозначной оценки технического состояния линии.

Когда технология ADSL нашла повсеместное применение, для тестирования линии стали использоваться стандарты ADSL. На этапе инициализации модемы сами выполняют функцию измерительного прибора. При установке связи с DSLAM тестируются параметры линии передачи.

На этой процедуре основана работа разнообразных тестеров ADSL (рис. 1), которые для тестирования линии используют эмулятор модема или сам встроенный модем. Результатом тестирования является такой же стандартный набор данных анализа линии и анализа ошибок передачи, хорошо известный измерителям. В то же время сам процесс получения данных полностью автоматизирован.

Нередко повышение на стороне провайдера скорости на порту приводит к снижению фактической скорости обмена. Абонент жалуется на «медленный Интернет». При этом интегральные характеристики соединения однозначно указывают на увеличившуюся «реальную» скорость обмена. В такой ситуации не обойтись без анализа количества ошибок и потерь.

Частота битовых ошибок (BER – Bit Error Rate) является основным параметром, отражающим качество канала в системах цифровой передачи. Частота битовых ошибок равна количеству битовых ошибок, деленному на общее количество бит за время тестирования. Время тестирования, в свою очередь, делится на время готовности и неготовности канала. BER измеряется только в секундах готовности канала.

Ниже приведен допустимый уровень ошибок при передаче различной информации [1].

Сервис Скорость BER Эффект превышения по BER
VoIP 64 кб/с 1E-6 Искажения голоса
Standard Definition Television (MPEG-2) 8 Мб/с 1E-8 Рассыпание картинки
High Definition Television (MPEG-2) 20 Мб/с 1E-8 Рассыпание картинки
Standard Definition Television (MPEG-4 H.264) 4 Мб/с 1E-8 Рассыпание картинки
High Definition Television (MPEG-4 H.264) 10 Мб/с 1E-8 Рассыпание картинки
Игры 1 Мб/с 1E-6 Задержки
Серфинг 2 Мб/с 1E-6 Повторные передачи

По другим источникам требования к качеству передачи IPTV еще выше.

Ошибки ADSL при передаче информации приводят к потере пакетов в протоколе TCP/IP. Происходит повторный запрос, и реальное время на передачу информации увеличивается. Эффективная скорость канала снижается.

Наглядные результаты влияния потери пакетов на картинку IPTV [4]:

Потерь пакетов нетКачество нормальное
0,5% потерянных пакетов
  5% потерянных пакетов

Допустимой считается потеря 0,1% пакетов [2]. Однако в источниках [3, 4] приведены более жесткие требования.

Потери пакетов отражаются в счетчике «плохих» секунд ES (Errored Seconds) анализатора ошибок. Причина появления ES – помехи на линии. Импульсные помехи характеризуются малым числом ЕS и большим количеством ошибок. Как правило, присутствуют секунды с большим количеством ошибок SES (Severally Errors Seconds). В этом случае следует устранить источник помех и провести профилактику помехозащищенности линии (плохие муфты, изоляция, сообщение).

Постоянные помехи часто вызваны работой соседних передатчиков. В современных условиях большой плотности станционных передатчиков DSLAM трудно избежать. Параллельные передатчики увеличивают перекрестные помехи на стороне абонента. Чтобы устранить ошибки от помех, следует увеличить запас по шумам в SNR Margin. Для этого необходимо ограничить скорость передачи.

Требования к качеству линии с IPTV на два-три порядка выше, а меры по устранению ошибок в канале более кардинальные. Может потребоваться увеличение SNR Margin до значений 20–30 дБ, что возможно только при наличии запаса скорости, т. е. на линии с большим значением скоростного потенциала Max Rate (короткая линия). Требования к линии ADSL с IPTV HD приближают ее к качеству оптических линий. В этом случае на первое место выходит физическое состояние линии: отсутствие стыков, на которых происходят отражение и потеря сигнала, и хорошая помехозащищенность витой пары. Последнее крайне важно для борьбы с ошибками передачи, поскольку алгоритмическая защита приводит к задержкам в передаче информации. Последствия те же, что и в случае с ошибками передачи, хотя ошибки исправлены. В стандарте ADSL для исправления ошибок (Forward Error Correction – FEC) используется помехоустойчивый код Рида-Соломона, который предполагает добавление избыточных байтов к каждому ADSL-кадру (FEC Bytes). Этот алгоритм не только фиксирует, но и исправляет ошибочные байты и восстанавливает информацию. На исправление ошибок тратится время, необходимое для работы IPTV HD. Вновь встает вопрос о физическом состоянии линии: отключить защиту Рида-Соломона можно только на очень хорошей линии, где ошибок практически нет.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Triple-Play Service Deployment. A Comprehensive Guide to Test, Measurement and Service Assurance, JDSU, 2007. Р. 119.
  2.  IPTV and the Future of Video Services by Cisco. www.employees.org
  3. Begen A.C. Error Control for IPTV over xDSL Networks. Consumer Communications and Networking Conference, 2008. CCNC 2008. 5th IEEE. P. 632–637.
  4. TR-126 . Triple-play Services Quality of Experience (QoE) Requirements. DSL Forum. 2006.
Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку