Час не прикрашає. Ця приказка стосується і кабельних ліній. Час і навколишнє середовище змінюють параметри кручений пари далеко не в кращу сторону. Основний вплив на зміну параметрів кабельної лінії надають коливання температури навколишнього середовища. Для кабелів, прокладених в грунті, важливі тільки річні коливання температури грунту. Кабелі, підвішені на опорах, знаходяться в значно більш жорстких температурних умовах, оскільки вони схильні не тільки добових коливань температури повітря, а й прямого впливу сонячних променів.
ВПЛИВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ кабелів
Теоретично від змін навколишньої температури залежать всі чотири первинних параметра. Однак практично значущими є тільки температурні зміни опору R кручений пари, величини яких визначаються температурним коефіцієнтом опору матеріалу жили. Зміни R з температурою викликають зміни загасання кручений пари, причому температурний коефіцієнт загасання дорівнює приблизно половині температурного коефіцієнта опору. Наприклад, для міді ці коефіцієнти складають 0, 004 і 0, 002 на градус. Тим часом цифрові системи передачі досить чутливі до змін загасання: так, при збільшенні загасання лінії на полутактовой частоті всього на 1 дБ коефіцієнт помилок може зрости на один-два порядки. Наприклад, при стандартній величині загасання лінії ІКМ-30 на полутактовой частоті (1024 кГц), що дорівнює 36 дБ, і збільшенні температури кабелю на 200С при переході від зими до літа загасання зросте майже на 3 дБ, а коефіцієнт помилок - принаймні на три порядку. Якщо загасання 36 дБ відповідає коефіцієнт помилок Кош = 10-8, то при переході від зими до літа він збільшиться до 10-5, що прийнятно при передачі мови і може обернутися катастрофою в разі передачі даних. Тому величина загасання лінії повинна вибиратися з урахуванням реальних річних коливань температури ґрунту. Ще більш акуратно слід підходити до вибору, якщо кабель підвішується на повітряних опорах: необхідно рахуватися не тільки з річними, а й з добовими коливаннями його температури - при прямому впливі сонячних променів вони можуть досягати 900С.
Однак найстрашнішим ворогом кабелю є вода. Вона може потрапляти в кабель, внаслідок дифузії, пошкодження оболонки або негерметичного монтажу муфт. При наявності вологи в осерді різко погіршуються електричні параметри кабелів і виникає небезпека короткого замикання жив. Крім того, проникнення води призводить до корозії (в результаті окислення і електролізних процесів) пошкоджених жив і їх руйнування (обриву).
Діелектрична проникність поліетилену і води сильно відрізняються (2,3 і 80, відповідно). Тому при попаданні в кабель води еквівалентна діелектрична проникність ізоляції кручений пари істотно збільшується і залежить від ступеня заповнення кабелю водою. Так, при повному заповненні вона зростає на 75%.
Наявність вологи в кабелі найбільш сильно впливає на провідність ізоляції G і ємність кручений пари C. Робоча ємність останньої збільшується з ростом діелектричної проникності. Провідність ізоляції при змінному струмі G також зростає внаслідок збільшення провідності ізоляції при постійному струмі G0 (її величина обернено величиною опору ізоляції при постійному струмі Rиз, яка зазвичай вказується в стандартах), ємності кручений пари С і кута діелектричних втрат.
Наслідком збільшення ємності і провідності кручений пари при наявності води в кабелі є зміна її вторинних параметрів передачі - коефіцієнтів загасання і фази, а також хвильового опору і параметрів впливу NEXT і FEXT. Наприклад, при 50-відсотковому заповненні сердечника кабелю ТПП водою коефіцієнт загасання на частоті 1 МГц зростає більш ніж на 1 дБ, а при 100% - на 2 дБ. На відміну від коефіцієнта загасання, параметри впливу NEXT і FEXT зменшуються з ростом ступеня заповнення кабелю водою на 10-15 дБ. Настільки різке збільшення перехідних впливів пояснюється зміною часткових ємностей між жилами кручених пар, що підвищує ступінь їх разбаланса.
Звичайно, стан кабелів залежить від умов їх експлуатації. Але навіть в ідеальних умовах параметри кабелів змінюються з плином часу. Деякі висновки про природу цих процесів і їх вплив можна зробити на основі наявної, хоча і досить уривчасті, статистики змін стану симетричних кабелів місцевих телефонних мереж.
Вибіркова перевірка кабелів ГТС, що знаходяться в експлуатації 25-30 років, показала, що приблизно 60-70% кабелів абонентської розподільної мережі не відповідає галузевому стандарту ОСТ 45.36-97. При цьому спостерігається зниження опору ізоляції 1 км жив в окремих випадках до 200-300 кОм, збільшення робочої ємності в два-три рази, зростання асиметрії робочих ланцюгів до 2%, підвищення робочого загасання на 10-15% і зменшення перехідного загасання між ланцюгами на 5-10 дБ.
Основні причини тимчасових змін параметрів існуючих кабелів - підвищення опорів сростков жив кабелів в місцях стику будівельних довжин і погіршення діелектричних властивостей ізоляції. Як показали результати вітчизняних спостережень, для кабелів типу ТПП сумарний вплив зазначених чинників призводить до збільшення загасання в середньому на 15-20% за 15-20 років.
Природні процеси старіння поліетиленової ізоляції також послаблюють діелектричну міцність жив, що особливо критично при їх використанні для подачі дистанційного живлення.
Опір ізоляції вимірюється при постійному струмі між даній житловій та іншими жилами кабелю, а також між жилою кабеля і його оболонкою. У новому кабелі воно може досягати декількох тисяч мегом. У міру старіння ізоляції жил кабелю і впливу зовнішніх умов (з яких найнебезпечнішим є проникнення води) опір ізоляції падає. Як показує зарубіжний досвід, більшість кабелів при нормальних умовах експлуатації зберігає цей показник на рівні кількох сотень мегом протягом всього гарантованого терміну служби. Тільки в дуже старих кабелях з паперовою ізоляцією опір ізоляції до кінця терміну служби при нормальних умовах експлуатації падає до значень порядку десятків мегом. Зарубіжний досвід масового впровадження обладнання xDSL свідчить, що його нормальна робота забезпечується при значеннях опору ізоляції не менше 3,5 МОм.
Слід підкреслити, що опір ізоляції має вимірюватися при напрузі постійного струму, близького робочій напрузі обладнання xDSL або трохи вище. Наприклад, при напрузі дистанційного живлення ліній xDSL, що дорівнює 200 В, слід вимірювати опір ізоляції при вимірювальному напрузі близько 250 В. Мінімальна випробувальну напругу при тестуванні опору ізоляції не повинно бути менше 70 В.
До типових пошкоджень абонентських ліній місцевих мереж, до яких особливо чутлива навіть низкоскоростная передача даних, відносяться і підвищені значення опору сростков жив на стиках будівельних довжин, виконаних ручної скруткой. Нормовані значення контактного опору сростков жив в різних країнах різні і коливаються від 3 до 20 мОм. Збільшення контактного опору для ліній, обладнаних системами передачі, не повинно перевищувати 2,5 мОм.
На вітчизняних телефонних мережах контактний опір сростков, виконаних ручної скруткой, не нормується. Як показують результати випробувань на діючій мережі, контактний опір сростков жив реальних ліній зв'язку, виконаних ручної скруткой і експлуатованих протягом 10-15 років, коливається в межах 40-900 мОм, причому на лініях з обтіканням жил кабелю постійним струмом контактний опір сростков має меншу величину і стабільніше.
У місцях скрутки може утворитися тонка плівка оксиду, але вона легко руйнується при порівняно невеликому струмі (5-10 мА). Якщо абонентська лінія використовується для підключення абонента ТМЗК, то така плівка не створює проблеми. Однак для малопотужних сигналів обладнання xDSL, де відсутня постійна складова, вона може представляти нездоланну перешкоду. Проте якщо лінія використовується не тільки для подачі сигналу xDSL, а й для аналогової телефонної лінії або дистанційного харчування абонентського пристрою xDSL, то негативний ефект відсутній. Для усунення впливу плівки оксиду у випадках, коли передається виключно сигнал xDSL, на пару може подаватися постійний струм (так званий струм змочування).
Вплив сростков на функціонування ліній xDSL проявляється двояко. По-перше, процес окислення сростков викликає поява шумів. Вони виявляються навіть при роботі абонентської лінії в режимі ТМЗК і, природно, можуть виявитися ще більш небезпечними при установці устаткування xDSL на цій лінії. По-друге, вплив сростков на роботу систем xDSL може виражатися у вигляді різкого збільшення опору шлейфу абонентських ліній до значень, що перевищують 1 кОм, навіть при наявності струму змочування дистанційного харчування. Відразу ж варто відзначити, що місце розташування зростків на лінії легко виявити за допомогою рефлектометра для металевих кабелів (TDR). Однак при появі такої несправності до обстеження лінії за допомогою рефлектометра на неї не можна подавати висока напруга або виробляти перезапуск модемів xDSL. Будь-яке з цих двох дій здатне привести до самовідновлення дефектного зростка і неможливості його виявлення.
Викладений вище матеріал завершує огляд конструкцій і параметрів кабельних ліній. Надалі мова піде про принципи застосування різного вимірювального обладнання, алгоритмах діагностики і локалізації несправностей в кабельних лініях.
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 .