Дипломная работа: Цифровые системы передачи

Введение

В настоящие время на всех участках первичной сети взаимоувязанной сети связи (местной, внутризоновой и магистральной) еще используются аналоговые системы передачи (АСП), работающие по металлическим кабелям связи (К-60П по кабелю типа МКС- 4×4×1,2; К-300 по кабелю МКТ-4; К-1920П и К-3600 по кабелю МК-4 и т.д.). Информационно - телекоммуникационный комплекс России формируется с учетом его интеграции в глобальную и европейскую информационные инфраструктуры. Мировой практикой установлено, что непременным условием для этого является наличие в стране развитой и взаимоувязанной цифровой сети.

На взаимоувязанной сети связи (ВСС) России, как и в большинстве развитых стран, принят и реализуется курс на цифровизацию сети связи. Поэтому возникает необходимость реконструкции существующих участков сети с АСП. Однако предстоит длительный период сосуществования на сети аналоговой и цифровой техники связи. Значительное число соединений будет устанавливаться с использование обоих видов техники связи. Для того чтобы в этих условиях обеспечить заданные характеристики каналов и трактов, принципы проектирования цифровых систем передачи (ЦСП) и АСП должны быть совместимы. Это в первую очередь касается структуры номинальных эталонных цепей, норм на суммарную мощность помех, возможности совместной работы на сети и т.п.

Основными типами отечественных ЦСП, применяемыми при реконструкции, являются ЦСП типа ИКМ-120, ИКМ-480С (симметричный кабель) и ИКМ-480 (коаксиальный кабель). Магистрали с АСП типа К-1920 и К-3600 реконструкции не подлежат и в перспективе будут заменены волоконно-оптическими системами передачи.

Использование цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами передачи: высокой помехоустойчивостью, слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи, стабильностью электрических параметров каналов связи, эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др.

Рост потребности в услугах электросвязи (ЭС) для различных сфер деятельности людей обусловил бурное развитие средств телекоммуникаций в стране. Организация новых цифровых трактов – задача, стоящая перед каждым оператором. Она обусловлена повсеместным строительством цифровых АТС, внедрением услуг передачи данных, развитием цифровых сетей с интеграцией служб, модернизацией сетей технологической связи. Решить ее можно тремя способами: путем строительства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), использования радиорелейных систем или с помощью цифровизации медных линий связи.

Научно-технический прогресс во многом определяется скоростью передачи информации и ее объемом. Возможность резкого увелечения объемов передаваемой информации наиболее полно реализуется в результате применения различных оптических систем передачи.

В мире достигнут огромный прогресс в развитии ВОЛС. В настоящее время волоконно-оптические кабели и системы передачи для них выпускаются многими странами мира. Их внедрение определено высокой помехоустойчивостью, широкой полосой пропускания сигналов, большими расстояниями передач, относительно низкой стоимостью каналов и другими факторами. Однако, строительство ВОЛС до сих пор остается дорогостоящим и оправдывает себя только в тех случаях, когда требуется передача потоков большой емкости. Применение радиорелейных систем бесспорно эффективно, особенно в ситуациях, когда между пунктами нет какой-либо иной среды передачи, за исключением радиоэфира, а прокладка кабеля не целесообразна по экономическим причинам. В большинстве же случаев в распоряжении оператора имеется уже существующая магистральная кабельная инфраструктура, которую можно использовать как среду передачи для организации новых цифровых трактов за счет свободных пар в кабеле или замены аналоговых систем передачи на цифровые.

На первых этапах создания цифровой сети в России предусматривалось построить внутризоновые и местные сети на основе импортных волоконно-оптических и радиорелейных систем передачи, а тысячи километров высококачественных кабелей с медными жилами, оснащенными аналоговыми системами передачи, предполагалось списать в утиль.

Дефолт 1998г. изменил эти намерения. Новейшие цифровые системы передачи оказались островками в море аналоговых систем передачи по медному кабелю. Аналоговые барьеры наглухо перекрывают потоки цифровой информации, и как следствие, катастрофически недоиспользуется «интеллект» цифровых систем коммутации и пропускная способность современных цифровых магистральных линий, загруженных фактически на 7-10%.

Необходим другой, реальный в создавшихся условиях путь создания цифровых внутризоновых и местных сетей связи.

Наиболее целесообразный, возможно, единственный способ решения этой проблемы - цифровизация существующей сети связи на медном кабеле путем постепенной замены аналоговых систем передачи, которые занимают сегодня 80% зоновой сети страны, на цифровые.

Задачу цифровизации существующих медных линий связи (ЦМЛС) можно определить как организацию цифровых каналов путем применения ЦСП, использующих в качестве среды передачи пары существующего кабеля.

Поэтому одной из актуальных задач развития местных сетей ЭС является оптимальное использование медных кабельных линий, находящихся в эксплуатации. Уже достаточно долго в России и европейских странах дискутируется вопрос о “полной замене меди на оптику”. Какая же истина открылась в итоге дискуссии? Как обычно, очень простая - технологии хDSL, обеспечивающие передачу высокоскоростных цифровых потоков по существующим сегодня кабельным линиям.

Наиболее распространенной в настоящее время технологией в ряду DSL является высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL. Технология HDSL обеспечивает полный дуплексный обмен на скорости 2048 Мбит/с. Для передачи используются две или три кабельных пары.

Ряд DSL-технологий, прежде всего HDSL, были разработаны и впервые внедрены в массовом масштабе не для решения проблем сетей доступа, но для замены устаревшего оборудования HDB3 (отечественный аналог – ИКМ-30). Объем внедрения оборудования HDSL составляет сотни тысяч линии только в США.

Одна из сфера применения DSL-технологий в России и странах СНГ– уплотнение межстанционных соединительных линий. Для этого все более и более широко используется оборудования HDSL. По данным НТЦ НАТЕКС в 1999г. для таких приложений приобреталось более 70% HDSL и MSDSL (скорость передачи 160…2320 кбит/с) оборудования. Практически сегодня можно утверждать, что инерция операторов по использованию “музейных экспонатов” сломлена, и при новом строительстве в оборудовании линейного тракта ИКМ- систем используются прогрессивные HDSL-технологий. Надо признать также, что массовой замены устаревших линейных трактов на основе ИКМ-30 в России и СНГ пока не проводится. Таким образом, эта замена, не избежная в будущем, является огромным потенциалом развития рынка DSL в России.

Типичное расстояние между городом и поселком (наиболее часто оборудование типа К-60 используется для связи областного и районного центров) может составлять 50…70 км. И в телефонной сети общего пользования (ТфОп), и в технологических сетях (вдоль железных дорог, нефте-газопроводов и т.д.), нередки кабельные линии длиной 100, 200 и более километров. Естественно, никто из европейских и американских разработчиков DSL- аппаратуры не рассчитывал на такие длины. Поэтому решение вопроса цифровизации и замены систем ИКМ и ЧРК полностью “на совести” отечественных фирм. Такие решения появились совсем недавно и уже активно внедряются. Некоторые из отечественных решений основаны на HDSL-технологиях, сильно модифицированных, однако, для данного специфического применения (система и технология MEGATRANS, НТЦ НАТЕКС). Некоторые основаны на кодировании HDB3, много десятилетий применявшегося в системах типа ИКМ-30, 120 и т.д. В недалеком будущем, вероятно, появятся и другие решения. Основаны они будут, без сомнения, на передовых DSL-технологиях. Емкость этого сегмента рынка специалисты НТЦ НАТЕКС оценивают в десятки тысяч линий. Если учесть, что каждая линия состоит из многих сегментов (имеет несколько регенераторов), то суммарная стоимость необходимого оборудования составит 500 млн. долларов. Это немало в масштабах сегодняшнего уровня внедрения DSL в России и СНГ.

Как отмечалось выше, одним из массовых приложений технологий DSL в России и СНГ может стать замена или модернизация аналоговых систем передачи, работающих на магистральных или городских кабелях. Множество такой аппаратуры (типа К-60) используется на внутризоновых направлениях. Для этих приложений были разработаны несколько специфических DSL-технологий. Одна из них имеет название MEGATRANS. В системе MEGATRANS применена уникальная технология, отличающаяся несимметричностью, CAP- модуляцией, регулируемым уровнем и адаптивной системой согласования с линией. Каждый их этих ключевых моментов в определенной комбинации с другими позволяет решить две основные проблемы – достичь заданной длины регенерационного участка ℓ_рег и обеспечить совместимость с существующими аналоговыми системами передачи.

Целью дипломного проекта является разработка электронного варианта методических указаний по курсовому проектированию для дисциплины «Многоканальные телекоммуникационные системы». В дипломном проекте рассмотрены вопросы реконструкции АСП с использованием ЦСП типа ИКМ-60, ИКМ-120 и т.п. и FlеxGain MEGATRANS. Приведена методика расчета помехозащищенности цифровой линии передачи, даны основные характеристики аппаратуры и кабельных линий связи.

1. Основные теоретические положения по электрическому расчету ЦСП

1.1 Размещение регенерационных пунктов

Для серийно выпускаемой аппаратуры ЦСП зоновой и магистральной сетей предусмотрены оконечные пункты, обслуживаемые регенерационные пункты и необслуживаемые регенерационные пункты. Расстояние между ОП и ОРП или ОРП и ОРП называется секцией дистанционного питания (ДП) и задается в паспортных данных системы передачи. При размещении ОРП следует руководиться следующими соображениями: расстояние ОРП-ОРП не должно превышать максимальной длины секции ДП; ОРП желательно располагать в населенных пунктах. Расстояние между ОП-НРП, НРП-НРП или ОРП-НРП называется длиной регенерационного участка.

Номинальная длина или номинальное затухание регенерационного участка для температуры t=20⁰С задается в технических данных аппаратуры.

Длина регенерационного участка при температуре грунта отличной от t=20⁰С может быть определена:

ℓ_{ру ном ;} ℓ_{ру max;} ℓ_{ру min,}

где А_номРУ , А_maxРУ , А_minРУ – номинальное, максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю, согласно техническим данным системы передачи;

α_{t max} – километрическое затухание кабеля на расчетной частоте f_p ЦСП при максимальной температуре грунта по трассе линии. Обычно f_р=0,5f_т, где f_т- тактовая частота ЦСП.

Километрическое затухание кабеля α_{t max} определяется:

α_{t max}= α_tо[1– α_α( t₀ – t_max)],

где α_tо – километрическое затухание кабеля при температуре t₀ (обычно t₀=20⁰С)

Коэффициент затухания коаксиального кабеля на любой частоте может быть найден α_tо= α_1МГц·, МГц

Для симметричного кабеля значение α_tо определяется аналитическим выражением, которое зависит от марки кабеля.

α_α – температурный коэффициент затухания, который с достаточно большой степенью точности можно принять равным 2·10^-3 1/град.

Число регенерационных участков внутри секции ДП определяется по формуле

n_ру= Е(L_c/ℓ_{ру ном})+1,

где L_c – длина секции ДП, км; ℓ_{ру ном} – номинальная длина регенерационного участка, км; Е – функция целой части.

Конструкцией ЦСП предусмотрено возможное отклонение длины участков от номинала в обе стороны. Для проектирования задается обычно несколько меньший разброс, чем это позволяет оборудование ЦСП, что связано с возможным разбросом затухания кабеля и неточностью реализации длин участков в процессе строительства.

При необходимости можно размещать НРП с получением длин участков меньше или больше номинальной, причем длина регенерационного участка должна находиться в пределах возможных отклонений согласно технической характеристике применяемой системы передачи. При невозможности выполнения этого условия допускается увеличить на один число НРП и организовать два укороченных регенерационных участка, при этом их следует располагать перед ОРП или ОП. Взаимное расположение укороченных и удлиненных относительно номинала регенерационных участков в пределах секции ДП может быть произвольным.

1.2 Нормирование параметров ЦСП

Нормирование параметров ЦСП осуществляется посредством создания номинальных цепей цифровой первичной сети ВСС. Основной параметр, определяющий качество связи по цифровым каналам – вероятность ошибки р_ош. Допустимую вероятность ошибки для различных участков цифровой первичной сети ВСС можно определить, исходя из следующих требований:

-  цифровые каналы ВСС должны обеспечить возможность организации междугородной связи;

-  вероятность ошибки при передаче цифрового сигнала между двумя абонентами не должна превышать Р_ош≤10^-6. При этом обеспечивается высокое качество телефонной связи (прослушивание не более одного щелчка в минуту) в системах с ИКМ при восьмиразрядном нелинейном кодировании.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что в линейных трактах ЦСП имеет место накопление ошибок регенерации.

Согласно рекомендации Международного союза электросвязи схема организации международной связи соответствует рисунку 1.1.

Номинальная цепь основного цифрового канала (ОЦК) национального участка определяется видом сети связи страны, входящей в соединение, и для первичной цифровой сети России показана на рисунке 1.2.

Вероятность ошибки Р_нац= 0,4∙10^-6 равномерно распределена между участками номинальной цепи, т.е. Р_маг=Р_вз=Р_мест=Р_аб=10^-7, где Р_маг, Р_вз, Р_мест и Р_аб допустимые вероятности ошибки соответственно магистрального, внутризонового, местного и абонентского участков номинальной цепи. Тогда, учитывая, что в ЦСП суммируются вероятности ошибки, получим условное значение допустимой вероятности ошибки на 1км линейного тракта:

Р_{маг км}; Р_{вз км};

Р_{мест км}

Зная эти величины, можно определить требования к линейным регенераторам ЦСП. Допустимая вероятность на один регенератор составляет

ℓ_ру,

где ℓ_ру – длина регенерационного участка.

1.3 Определение допустимой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по симметричным кабелям

Причиной возникновения ошибок при передаче цифрового сигнала являются помехи, мгновенные значения которых превышают пороговое напряжение U_пор в схеме сравнения регенератора, что вызывает появление лишних или исчезновение имеющихся импульсов. Пороговое напряжение выбирается равным половине максимального напряжения цифрового сигнала U_{с max} на входе схемы сравнения регенератора:

U_пор= U_{с max}/2.

В цифровых линейных трактах ЦСП по симметричным кабелям имеют место собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения, и помехи от линейных переходов, которые в общем случае суммируются от всех влияющих пар. В наихудшем случае помехи от линейных переходов складываются па напряжению и имеют полярность противоположную с передаваемым цифровым сигналом. Это эквивалентно уменьшению порогового напряжения в схеме сравнения регенератора:

U^'_пор= U_пор-n·U_плп ,

где U_пор= U_{с max}/2, n– число влияющих пар, U_плп – напряжение помехи от линейных переходов от одной влияющей пары.

Для симметричного кобеля соотношение допустимой мощности помех от линейных переходов и допустимой мощности собственных помех следующее:

Р_{доп лп}: Р_{доп сп} =2:1

Поэтому произведем расчет допустимой защищенности от помех на входе регенератора только от линейных переходов.

Влияние помех от линейных переходов эквивалентно изменению верхнего предела в интеграле вероятности для расчета Р_ош:

,

где ;  ; .

U_см – максимальное напряжение цифрового сигнала на входе схемы сравнения регенератора,

δ – среднеквадратическое значение собственной помехи на входе схемы сравнения регенератора, которое вычисляется по формуле

, В,

где К - постоянная Больцмана, К=1,38·10^-23 Дж/град;

Т - температура в градусах Кельвина, Т=273+t^oС;

D - коэффициент шума усилителя (5÷8);

А_рег - затухание регенерационного участка при ℓ_max на f_р= f_т/2, дБ;

f_т - тактовая частота ЦСП, Гц;

Z_В - волновое сопротивление симметричного кабеля, Ом.

Предельное значение величины X′₀ определяется предельно допустимой вероятностью ошибки на один регенератор. С другой стороны предельно допустимая защищенность при воздействии всех видов помех:

,

где U_ном∑ – суммарное значение от помех. Величину А_{з доп рег} можно определить по эмпирической формуле, зная Р_{доп рег}:

где L – число уровней линейного сигнала.

Тогда предельно допустимое соотношение:

Почленно разделив на  левую и правую часть уравнения, окончательно получим:

(при заданном значении верхнего предела интеграла вероятности будут выполнены нормативы ЦСП).

С другой стороны

,

где

Введем понятие допустимой величины защищенности от помех линейных переходов, при котором выполняются нормативы ЦСП:

 , тогда

Подставив полученное выражение в формулу для расчета X′₀, окончательно получим:

Приравнивая выражение для расчета X′_0норм=X′_0расч, получим формулу для определения предельно допустимой защищенности от помех от линейных переходов:

,

при которой будет выполняться норматив на вероятность ошибки одного регенератора, где n- число влияющих пар.

Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов А_{з.плп.ож} при правильном выборе длин регенерационных участков не должна быть меньше А_{з.плп.доп} : А_{з.плп.доп} ≤ А_{з.плп.ож}

1.4 Определение ожидаемой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по симметричным кабелям

Ожидаемая защищенность при двухкабельном режиме работы

В данном режиме работы ЦСП определяющими являются переходные влияния на дальнем конце. Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на дальнем конце А_{Зℓ плп ож.} может быть определена

 _,

где  – среднее значение защищенности от переходного влияния на дальний конец на частоте f_i для длины регенерационного участка ℓ_i;

– среднеквадратическое отклонение защищенности на дальнем конце, (5÷6дБ);

ΔА_рег– изменение защищенности за счет неидеальной работы регенератора, (4÷10дБ);

n – число влияющих пар.

Средние значения защищенности на дальний конец для любой частоты f_i могут быть найдены из выражений:

- для межчетверочных комбинаций:

,

- для внутричетверочных комбинаций:

, при ℓ_ру≥2,5км,

где – среднее значение защищенности на дальний конец на частоте f₁, на длине ℓ₁ (ℓ₁=2,5 км или 5км).

f_i - расчетная частота; ℓ_i - заданная длина участка регенерации.

Ожидаемая защищенность при однокабельном режиме работы

В этом случае определяющими являются переходные влияния на ближнем конце, и ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на ближнем конце А_{Зо плп ож} может быть рассчитана:

,

где – среднее значение переходного затухания на ближнем конце на f_т/2, дБ;

– километрическое затухание кабеля на f_т/2, дБ/км;

– среднеквадратическое отклонение переходного затухания на ближнем конце, (6÷6,5дБ).

При правильном выборе ℓ_ру для всех типов ЦСП должно выполниться требование А_{з доп} ≤ А_{з ож.}

1.5 Определение допустимой и ожидаемой вероятности ошибки и защищенности для регенераторов ЦСП по коаксиальным кабелям

Как известно, электромагнитное поле коаксиальных цепей является закрытым, т.е. вне коаксиального кабеля оно не существует, что приводит к отсутствию непосредственных влияний между коаксиальными цепями. Поэтому в ЦСП по коаксиальным кабелям основным видом помех являются собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения. Следовательно, для данного вида помех возможно непосредственно рассчитать ожидаемую вероятность ошибки одиночного регенератора Р_ожрег и сравнить ее с нормативной величиной Р_{доп рег}, определенной ранее по ( ).

,

при этом Р_{доп рег} ≥ Р_{ож рег}.

Для упрощения расчетов интеграл вероятности можно разложить в ряд и ограничиться первым членом разложения, так как при больших значениях X₀ достигается достаточно высокая степень приближения:

, тогда

.

Можно также воспользоваться методикой расчета допустимой и ожидаемой защищенности. В этом случае допустимая защищенность А_{доп рег} определяется по эмпирической формуле и сравнивается с А_{з ож}.

, дБ

При правильном выборе длин регенерационных участков А_{з доп рег} ≤ А_{з ож кк}.

1.6 Характеристики некоторых типов кабелей

Частотные характеристики коэффициентов затухания кабеля

Аналитические выражения частотных характеристик коэффициентов затухания, полученные при аппроксимации, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1- Аналитические выражения частотных характеристик затухания кабеля

С достаточной для практических расчетов точностью номинальные значения модулей волновых сопротивлений цепей можно считать независимыми от частоты. Эти значения для разных типов симметричных кабелей приведены в таблице 1.1.

Параметры передачи для коаксиальных кабелей при t=20⁰С приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2- Параметры передачи коаксиальных кабелей

Характеристики взаимного влияния цепей симметричных ВЧ- кабелей

Значения защищенности на дальнем конце в межчетверочных комбинациях цепей на участках разной длины приведены в таблице 1.3, а во внутричетверочных комбинациях - в таблице 1.4.

Таблица 1.3- Значения защищенности на дальний конец в межчетверочных комбинациях

Таблица 1.4- Значения защищенности на дальний конец во внутричетверочных комбинациях

Характеристики взаимного влияния для кабелей марки КСПП

Значения переходного затухания на дальнем конце А_ℓ и переходного затухания на ближнем конце А₀ для кабелей КСПП приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5- Значения переходного затухания на дальнем и ближнем конце для кабелей КСПП

2. Обзор оборудования ЦСП PDH

2.1 ЦСП ЗАО «Новел-ИЛ»

Научно-производственное предприятие ЗАО «Новел-ИЛ» организовано в 1993 году группой ведущих специалистов в области разработки цифровых и волоконно-оптических средств связи.

В настоящие время «Новел-ИЛ» является одним из крупнейших в России поставщиков аппаратуры цифровых систем передачи для местных, междугородних и зоновых сетей связи АО «Электросвязь», а также для ведомственных сетей (нефтегазовой промышленности, железных дорог, РАО «ЕЭС России» и др.).

ЗАО «Новел-ИЛ» на разных этапах своей деятельности сотрудничал с такими зарубежными фирмами как «Andrew» (поставка первичных мультиплексоров для оптической линии Москва – Санкт-Петербург), «Italtel» (поставка первичных мультиплексоров и аппаратуры с частотным уплотнением), «GDC», «Alkatel», «AT&T», «SAT» и др.).

В своей деятельности компания ориентируется на предоставления современных услуг связи российским потребителям и ставит перед собой задачу обеспечения потребителя высокотехнологичным оборудованием связи по доступным ценам.

В настоящее время в «Новел-ИЛ» занято разработкой около 100 человек. Всего в производстве аппаратуры занято около 1500 человек. Основная производственная база – заводы в Новгороде и Пскове.

ЗАО «Новел-ИЛ» предлагает:

-  построение сетей под ключ на базе оборудования мультиплексирования SDH и PDH с программно-управляемой конфигурацией и дистанционным мониторингом;

-  различные виды электрических и оптических интерфейсов, в том числе и для сверхдлинных (до 150 км) регенерационных участков;

-  оборудование линейных трактов систем передачи по коаксиальным и симметричным кабелям;

-  аппаратуру для абонентских линий и линий технологической связи вдоль железных дорог и нефте-газопроводов;

-  оборудование для передачи группового ТВ сигнала и сигналов звукового вещания по волоконно-оптическим линиям связи на любые расстояния;

-  оборудование для сетей ISDN и HDSL.

Поставка оборудования потребителю осуществляется в максимально короткие сроки (цикл от заключения договора до осуществления поставки не долее двух месяцев).

Система ИКМ-60/120

Назначение

Для замены АСП К-60 при работе по симметричным высокочастотным кабелям типа МКС или ЗК со скоростью передачи 4,224 Мбит/с или 8,448 Мбит/с, АСП К-300 при работе по малогабаритному коаксиальному кабелю МКТ-4.

Применение

Модернизация внутризоновых сетей общего назначения, технологические линии связи вдоль нефте-газопроводов и железных дорог.

Функциональные возможности

Позволяет организовать в любом обслуживаемом пункте:

-  выделение первичных цифровых потоков 2,048 Мбит/с;

-  выделение любого количества каналов ТЧ или ОЦК с цифровым транзитом оставшихся каналов;

-  групповые каналы циркулярной связи (конференц-каналы);

-  любые другие услуги, предоставляемые мультиплексорами семейства МК-2048 производства компании «Новел-ИЛ».

Модификации

-  ИКМ-60H c длиной регенерационного участка до 11 км для замены К-60;

-  ИКМ-120H c длиной регенерационного участка до 6,5 км для работы по кабелю МКС;

-  ИКМ-120H-К c длиной регенерационного участка до 6,5 км для замены К-300;

-  ИКМ-120H-КД c длиной регенерационного участка до 8,3 км для замены БК-300;

Состав оборудования

-  оконечное оборудование линейного тракта (СЛОН) в составе дистанционного питания как для симметричных (СДПС), так и для коаксиальных (СДПК) пар, блоков станционных регенераторов (РС) с линейными кодопреобразователями, станционного блока телеконтроля и служебной связи (ТСМСС-О), а также секции телеконтроля и служебной связи (СТКС);

-  комплект необслуживаемого регенерационного пункта (КНРО-Н) в составе двух блоков регенератора линейного (РЛ) и одного блока телемеханики и служебной связи;

-  оборудование вторичного временного группообразования ОВВГ;

-  мультиплексора каналов первичного цифрового потока МК-2048.

Размещение

-  аппаратура обслуживаемых пунктов размещается на стойках типа СКУ-01;

-  аппаратура необслуживаемых пунктов размещается в термокамерах, либо в грунтовых контейнерах;

Система технического обслуживания

Централизованная система управления сетью, обеспечивающая мониторинг всех элементов сети, включая телеконтроль оборудования линейного тракта.

Технические характеристики системы ИКМ60/120 различной модификации приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1- Технические характеристики ЦСП ИКМ-60/120

Условия эксплуатации

-  оконечное оборудование +5…+40⁰С

-  промежуточное оборудование минус 20…+40⁰С

Система ИКМ- 240/480H

Применение

Организация внутризоновых сетей общего назначения при реконструкции кабельной линии, уплотненных аппаратурой К-300, К-1920.

Функциональные возможности

ИКМ-240/480H позволяет организовать в любом обслуживаемом пункте:

-  выделение первичных цифровых потоков 2,048 Мбит/с;

-  выделение любого количества каналов ТЧ или ОЦК с цифровым транзитом оставшихся каналов;

-  групповые каналы циркулярной связи (конференц-каналы);

-  любые другие услуги, предоставляемые мультиплексорами семейства МК-2048 производства компании «Новел-ИЛ».

Состав оборудования

-  оконечное оборудование линейного тракта (СЛОН) в составе дистанционного питания как для симметричных (СДП), блоков станционных регенераторов (РС) с линейными кодопреобразователями, станционного блока телеконтроля и служебной связи (ТСМСС-О), а также секции телеконтроля и служебной связи (СТКС);

-  комплект необслуживаемого регенерационного пункта (КНРО-Н) в составе двух блоков регенератора линейного (РЛ) и одного блока телемеханики и служебной связи;

-  оборудование третичного временного группообразования ОВТГ;

-  мультиплексора каналов первичного цифрового потока МК-2048;

-  ИКМ-240/480H позволяет использовать существующие цистерны для размещения оборудования необслуживаемых пунктов.

Система технического обслуживания

Централизованная система управления сетью, обеспечивающая мониторинг всех элементов сети, включая телеконтроль оборудования линейного тракта.

В таблице 2.2 даны основные технические характеристики системы ИКМ-240/480.

Таблица 2.2- Технические характеристики ЦСП ИКМ-240/480

Условия эксплуатации

-  оконечное оборудование +5…+40⁰С;

-  промежуточное оборудование минус 20…+40⁰С

2.2 Оборудование временного группообразования

ОВТГ-2000

ОВТГ-2000 представляет собой универсальный мультиплексор гибкой компоновки на 34 Мбит/с с функцией add/drop потоков Е1 и Е2 и имеет несколько вариантов исполнения.

Назначение

В режиме ОВГ оборудование ОВТГ-2000 осуществляет объединение и разделение 4-х первичных цифровых потоков со скоростью передачи 8448 кбит/с.

В режиме ОТГ оборудование ОВТГ-2000 осуществляет объединение и разделение 16 первичных цифровых потоков со скоростью передачи 2048 кбит/с в групповой третичный цифровой поток со скоростью передачи 34368 кбит/с или первичных и вторичных цифровых потоков в любом сочетании.

Аппаратура работает по одномодовому (λ=1,3 мкм и λ=1,55 мкм) и многомодовому оптическим кабелям без дополнительных устройств типа ОЛТ, а также по коаксиальным кабелям типа МКТ, МК, МКТБ и РРЛ по стыку G.703.

Метод объединения потоков – односторонний стаффинг в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т G.742 и G.751.

Функциональные возможности

Оборудование позволяет организовать:

-  передачу по линейному тракту сигналов вторичных и третичных цифровых потоков;

-  ввод/вывод первичных и вторичных цифровых потоков на промежуточных станциях;

-  не менее 64 переприемов сигналов первичных и вторичных цифровых потоков;

-  регенерацию сигнала в промежуточных пунктах.

Применение

Городские и зоновые сети связи.

Конструкция

Аппаратура ОВТГ-2000 выпускается в трех основных конструктивных модификациях:

-  для установки в стойки СКУ-01;

-  для установки в стойки СКУ-03;

-  19” несущая конструкция по Евростандарту МЭК 297.

В секции БНК-4 может быть установлено от 1 до 4 комплектов ОТГ, таким образом обеспечивается объединение от 480 до 1920 каналов ТЧ соответственно или от 1 до 8 комплектов ОВГ, обеспечивая объединение от 120 до 960 каналов ТЧ.

Возможна установка модулей кросскоммутации.

Модули кросскоммутации позволяют осуществить быстрое и надежное подключение подводящих проводов первичных потоков 2 М бит/с без пайки, проводить измерения параметров сигналов, как с перерывов, так и без перерыва связи, а также производить, в случае необходимости, оперативное переключение потоков с помощью специальных кабелей.

Контроль работоспособности аппаратуры осуществляется любым из следующих способов:

-  с помощью стандартного устройства сервисного обслуживания (УСО);

-  с помощью встроенного автономного устройства сервисного обслуживания;

-  с помощью персонального компьютера, который осуществляет локальный или дистанционный мониторинг и управление оборудованием.

Технические характеристики оборудования третичного временного группообразования приведены в таблице 2.3.

цифровой мультиплексорный соединительная линия

Таблица 2.3- Технические характеристики аппаратуры ОВТГ-2000

Условия эксплуатации

-  рабочая температура +5⁰С…+40⁰С;

-  относительная влажность воздуха до 80% (при 25⁰С).

ОВТК-34

Существует вариант, где совместно с аппаратурой ОВТГ-2000 в одной секции и на одной кросс-плате размещен первичный мультиплексор МВТК-2 (аппаратура ОВТК-34). На универсальной кросс-плате может быть установлено оборудование ОВТГ-2000 в режиме оконечной станции (16 входных потоков Е1) или в режиме add/drop станции (с выделением до 8 потоков Е1 в каждом направлении).

Аппаратура ОВТК-34 выполнена в евроконструкции 19’ и снабжена устройством служебной связи, дистанционного конфигурирования и мониторинга, а также поддерживает режимы линейного и кольцевого резервирования в случае включения в технологическую линию связи.

ОВВГ

ОВВГ- мультиплексор цифровых потоков 2/8 Мбит/с с гибкой компоновкой, электрическим (G.703) и оптическим (Q=36дБ) интерфейсами.

Назначение

Объединение и разъединение 4-х первичных цифровых потоков со скоростью 2048 кбит/с в групповой вторичный цифровой поток со скоростью передачи 8448 кбит/с.

Оборудование работает по одномодовому и многомодовому волоконно-оптическим кабелям, а также по металлическому кабелю и радиорелейным линиям по стыку G.703.

Метод объединения потоков - односторонний стаффинг в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т G.742.

Функциональные возможности

-  передача по вторичному тракту сигналов первичных цифровых потоков;

-  ввод/вывод первичных и вторичных цифровых потоков на промежуточных станциях;

-  переприем сигналов первичных цифровых потоков.

Применение

Городские и зоновые сети связи.

Конструкция

-  БНК-4 для установки в стандартную стойку СКУ;

-  19” несущая конструкция по Евростандарту МЭК297;

-  «узкая» конструкция шириной 300 мм.

Контроль работоспособности аппаратуры осуществляется одним из блоков КС:

-  блоком КС-А, который осуществляет сбор информации о состоянии комплекта ОВВГ, обработку этой информации и отображение ее на цифровом индикаторе, установленном на лицевой панели блока;

-  блоком КС-М, который осуществляет сбор информации о состоянии комплекта ОВВГ, обработку этой информации для последующей передачи на персональный компьютер;

-  блоком КС, который осуществляет сбор информации о состоянии комплекта ОВВГ, обработку этой информации для последующей передачи в универсальное сервисное устройство (УСО).

В таблице 2.4 указаны данные оборудования вторичного временного группообразования.

Таблица 2.4- Технические характеристики ОВВГ

Условия эксплуатации

-  рабочая температура +5…+40⁰С;

-  относительная влажность воздуха до 80% (при 25⁰С).

2.3 Мультиплексорное оборудование «Новел-ИЛ»

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) является наиболее распространенным методом цифрового преобразования аналоговых сигналов. Она осуществляется путем временной дискретизации аналоговых сигналов с последующим амплитудным квантованием и кодированием.

Помимо этого цифрового вида модуляции в мультиплексорном оборудовании компании «Новел-ИЛ» применяется адаптивная диффренциальная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ). Идея состоит в адаптивном изменении параметров (например, шага квантования) в соответствии с изменениями передаваемого сигнала.

Существует два основных метода адаптации: в первом адаптируют шаг квантования (АК-ДИКМ), во втором адаптируют коэффициенты предсказателя (АП-ДИКМ). Принцип действия транскодера АДИКМ следующий.

Входной ИКМ-сигнал преобразуется с использованием А- или μ-законов сжатия динамического диапазона в ИКМ-сигнал с линейной характеристикой квантования. Из этого сигнала вычитается восстановленная цифровая версия квантованного сигнала, а разностный сигнал поступает на адаптивный квантователь, шаг квантования которого является переменным и зависит от динамического диапазона квантованного сигнала, т.е. чтобы слабые сигналы квантовались малыми ступенями квантования, а сильные сигналы – большими. Изменение уровня сигнала кодируется четырехбитным кодом (в ИКМ с нелинейным кодированием для этого требуется 8 бит): в трех битах записан уровень разностного сигнала, а в одном – его знак. Таким образом, при использовании АДИКМ по каналу связи передается не абсолютное значение сигнала, а разность между текущим и предыдущим отсчетами. При шаге дискретизации 125 мксек скорость передачи канального сигнала составляет 32 кбит/с.

Главное преимущество адаптивного предсказания заключено в использовании переменного шага квантования, определяемого значением абсолютного уровня сигнала, который восстанавливается в инверсном адаптивном квантователе. Благодаря тому, что необходимая для адаптации информация выделяется из выходного кодированного сигнала, а не из входного аналогового, операции кодирования декодирования идентичны. Адаптивный предсказатель кодера АДИКМ формирует квантованный сигнал, который обеспечивает отслеживание как быстрых, так и медленных флуктуаций разностного сигнала, поэтому кодер способен эффективно обрабатывать аудиосигналы различных видов, даже с резкими скачками амплитуды, например сигналы, генерируемые модемом, факсимильным аппаратом и т.п. Декодер АДИКМ фактически представляет собой часть кодера, в котором квантовый разностный сигнал восстанавливается с помощью инверсного адаптивного квантователя. Практически те же функции выполняет и адаптивный предсказатель, который формирует оценки сигнала, основываясь на разностном сигнале и предыдущих отсчетах восстановленного сигнала.

МК-2048

МК-2048 – семейство мультиплексоров каналов с различными интерфейсами в потоке Е1 образует комплекс каналообразующей аппаратуры для цифровых систем передачи различного назначения.

Аппаратура МК-2048 отличается

-  расширенными функциональными возможностями;

-  повышенной надежностью;

-  плотностью компоновки, обеспечивающей размещение в однорядной секции до 30 канальных окончаний ТЧ с согласующими устройствами или до 60 каналов ТЧ с тональной сигнализацией.

Основные модификации аппаратуры

-  МК-2048/30-СМ – мультиплексор каналов ТЧ, звукового вещания (ЗВ) и цифровых каналов (ЦК) с образованием выделенных сигнальных каналов передачи СУВ;

-  МК-2048/60 – мультиплексор каналов со сжатием сигналов ИКМ (64 кбит/с) в АДИКМ (32 кбит/с) с объединением двух 30-канальных первичных цифровых потоков в 60-канальный цифровой поток со скоростью передачи 2048 кбит/с;

-  МК-2048/КГ – многофункциональный программируемый мультиплексор каналов с гибким конфигурированием, обеспечивающий:

·  образование различных аналоговых и цифровых канальных интерфейсов;

·  выделение части каналов из первичного цифрового потока с цифровым транзитом остальных каналов;

·  кроссировку каналов в пределах группы (до четырех) первичных цифровых потоков с программируемой конфигурацией;

·  образование групповых каналов циркулярной связи (конференц-каналов);

·  образование цифрового интерфейса со скоростью передачи n×64 кбит/с (1<n<31) по Рекомендации G.704 МСЭ-Т;

·  образование интерфейса типа U для использования в ISDN- сетях;

·  передачу сигнализации от абонента к АТС и СУВ между АТС;

·  дистанционное управление конфигурированием соединений и промежуточных станций, участков линейного тракта, качества передаваемой информации.

Функциональн6ые возможности

МК-2048/30-СМ – объединяет функции образования каналов ТЧ, ЗВ, ЦК и сигнальных каналов передачи СУВ; сменные блоки канальных интерфейсов с согласующими (исходящими и входящими) устройствами обеспечивают сопряжение с АТС любого типа.

МК-2048/ГК – имеет в своем составе унифицированные функциональные модули групповых и канальных интерфейсов, а также встроенное программируемое устройство коммутации каналов для четырех первичных цифровых потоков, что позволяет использовать его в качестве:

-  терминального мультиплексора;

-  мультиплексора узловой станции с выделением и транзитом каналов;

-  кросс-коммутатора каналов.

При решении конкретных сетевых задач следует учитывать функциональные возможности аппаратуры МК-2048/ГК:

-  возможность гибкого конфигурирования состава сетевых узлов с использованием данного мультиплексора каналов в указанных режимах;

-  возможность программирования конфигурации матрицы коммутации и распределения каналов в группе первичных цифровых потоков;

-  возможность конфигурирования параметров отдельных канальных интерфейсов (ТЧ, ЦК) в рамках, предусмотренных соответствующими Рекомендациями МСЭ-Т.

Вместо пяти каналов ТЧ или ОЦК в МК-2048 (всех модификаций) может быть

Организован канал ЗВ первого класса, либо два канала ЗВ второго класса; вместо шести каналов ТЧ (ОЦК) – канал ЗВ высшего класса с помощью блоков, установленных вместо части канальных модулей.

Применение

Сельские, городские, междугородние, технологические системы связи.

Конструкция

-  БНК-4 для установки в стандартную стойку СКУ;

-  19” несущая конструкция по Евростандарту МЭК 297.

Техническое обслуживание

В мультиплексорах МК-2048 имеются интерфейсные блоки (RS-232, RS-485) для сопряжения с компьютерным терминалом автоматизированной системы технической эксплуатации (АСТЭ). Через указанные интерфейсы обеспечивается дистанционный контроль и диагностика аварийных состояний, а в гибком мультиплексоре – также дистанционное управление конфигурированием каналов.

По требованию заказчика МК-2048 поставляются с блоком контроля и сигнализации (КС), обеспечивающим взаимодействие с комплектом унифицированного сервисного оборудования (типа УСО-01).

Вариантом аппаратуры МК-2048/ГК с еще более расширенными функциональными возможностями является аппаратура МВТК-2.

МВТК-2

Аппаратура обеспечивает:

-  передачу и прием двух групповых потоков по медному или по одномодовому и многомодовому волоконно-оптическим кабелям на длине волны 1550нм и 1300нм;

-  формирование и кодирование (декодирование) группового потока со скоростью передачи 3072 кбит/с путем синхронного объединения основного информационного потока 2048 кбит/с, служебного цифрового потока 512 кбит/с и маркерного сигнала;

-  кроссировку каналов в пределах группы (до восьми) первичных цифровых потоков, а программируемой конфигурацией коммутационной матрицы;

-  образование различных аналоговых и цифровых канальных интерфейсов;

-  выделение части каналов из первичного цифрового потока 2048 кбит/с (с цифровым транзитом остальных каналов);

-  формирование резервного оптического канала для работы в конфигурации 1+1;

-  служебную связь между станциями вдоль линейного тракта;

-  организацию 30-ти каналов конференц-связи, а при установке дополнительных ТЭЗов число конференц-каналов может быть доведено до 60-ти;

-  мониторинг состояния оборудования оконечных и промежуточных станций, участков линейного тракта, качества передаваемой информации и дистанционное управление конфигурированием соединений.

Передача сигналов мониторинга, управления и служебной связи осуществляется в основном потоке Е1, либо в отдельном канале, что позволяет сохранить систему контроля, управления и служебной связи при передаче основного потока Е1 по резервному тракту в случае аварии, обрыва кабеля и т.д.

Система технического обслуживания

Оборудование управляется и обслуживается при помощи централизованной системы дистанционного контроля и управления, программного продукта компании «Новел-ИЛ».

Конструкция

19” несущая конструкция по Евростандарту МЭК 297.

Варианты использования

-  с электрическими интерфейсами Е1;

-  с оптическими и электрическими интерфейсами Е1;

-  совместно с аппаратурой ОВТГ-2000 в одной секции и на одной кросс-плате (аппаратура ОВТК-34).

Технические характеристики мультиплексоров каналов основных модификаций приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5- Технические характеристики мультиплексоров каналов

2.4 Оборудование линейного тракта

КОЛТ – комплекты окончаний линейных трактов

Назначение

Организация дуплексных цифровых трактов между оконечными пунктами по симметричным и коаксиальным кабелям.

Номенклатура оборудования линейного тракта и его характеристики приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6- Номенклатура оборудования КОЛТ

*Расстояние между станциями для линейных трактов по симметричным кабелям указано для двухкабельной схемы организации трактов.

Состав комплекта (на каждой из оконечных станций)

·  РСП – регенератор станционный передачи. Осуществляет формирование линейного сигнала из приходящего от станционного оборудования информационного сигнала;

·  РСПр - регенератор станционный приема. Осуществляет прием линейного сигнала, восстановление его по длительности и временному положению и формирует выходной сигнал на станционное оборудование;

·  КС – устройство контроля и сигнализации. Осуществляет встроенный контроль наличия сигналов на входах/выходах РСП и РСПр и достоверности передачи информации.

Модификации КС:

-  работает под управлением УСО;

-  автономный с компьютером по стыку RS-232.

Конструкция

КОЛТ выполнен в виде отдельных блоков, установленных в кассету.

Основные технические параметры комплектов окончаний линейных трактов приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7- Технические параметры КОЛТ

Условия эксплуатации

-  рабочая температура +5…+40⁰С

-  относительная влажность воздуха до 80% (при 25⁰С).

2.5 Оборудование FlexGain

Краткая характеристика HDSL – технологии и области ее применения

Общие положения

Напомним, что HDSL переводится как Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия (High-bit-rate Digital Subscriber Loop). Главной идеей технологии HDSL является использование существующего электрического (чаще всего с медными жилами) кабеля связи для симметричной дуплексной безрегенерационной передачи цифровых потоков со скоростью 2 Мбит/с на большие расстояния. Оборудование HDSL применимо для работы по кабелю любого типа – симметричному городскому (ТПП и аналогичный), магистральному (МКС, КСПП, ЗКП) и даже (после некоторой переработки линейных согласующих блоков) коаксиальному.

Главными факторами, влияющими на качество работы оборудование HDSL, являются параметры линии связи. Напомним ключевые из них для технологии HDSL.

1.  Ослабление сигнала. Затухание сигнала в кабельной линии зависит от типа кабеля, его длины и частоты сигнала. Чем длиннее линия и выше частота сигнала - тем выше затухания.

2.  Нелинейность АЧХ. Как правило, кабельная линия связи представляет собой фильтр низких частот.

3.  Перекрестные наводки на ближнем и дальнем окончаниях

4.  Радиочастотная интерференция

5.  Групповое время задержки. Скорость распространения сигнала в кабеле зависит от его частоты, таким образом, даже при равномерной АЧХ форма импульса при передаче искажается.

Основу оборудования HDSL составляет линейный тракт, то есть способ кодирования (или модуляция) цифрового потока для его передачи по медной линии. Технология HDSL предусматривает использование двух технологий линейного кодирования – 2B1Q и CAP. Обе они основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов так называемым сигнальным процессором и обладает рядом общих принципов. Так, для снижения частоты линейного сигнала, а следовательно, повышения дальности работы, в технологии HDSL применена адаптивная эхокомпенсация. Суть ее в том, что прием и передача ведутся в одном спектральном диапазоне, разделение сигналов осуществляется микропроцессор. Приемник модема HDSL как бы вычитает из линейного сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо (сигнал, отраженный от дальнего конца кабеля или от места сочленения составного кабеля). Настройка системы HDSL под параметры каждой линии происходит автоматически, оборудование динамически адаптируется к параметрам каждого кабеля, поэтому при установке аппаратуры или ее переносе с одного участка на другой не требуется каких-либо ручных настроек или регулировок.

Применение эхокомпенсации и снижение частоты линейного сигнала позволило вести передачу в обоих направлениях не только по одной паре, но и в одном кабеле, что также является ключевым преимуществом технологии HDSL перед применяемыми ранее методами линейного кодирования HDB3 или AMI. Напомним, что построенные до появления технологий DSL тракты Т1 или Е1, помимо установки множества линейных регенераторов (через каждые 1000... 1500 м), требовали прокладки двух кабелей, в одном из которых все пары задействовались под передачу, а в другом - под прием.

Технология 2B1Q

Рассмотрим более подробно каждый из методов кодирования HDSL. Разработанная первой технология 2В1Q остается широко распространенной в Западно-европейских странах и США. Она изначально использовалась в сетях ISDN для передачи потока 144кбит/с (BR ISDN), а затем была модернизирована для передачи более высокоскоростных потоков. Код 2В1Q представляет собой модулированный сигнал, имеющий 4 уровня, то есть в каждый момент времени передается 2 бита информации (4 кодовых состояния). Спектр линейного сигнала симметричный и достаточно высокочастотный (рисунок 2.1). Присутствуют также низкочастотные и постоянная составляющие. Рассмотрим, как влияют на передачу кода 2В1Q различные факторы.

В городских условиях создается большое количество низкочастотных наводок, например, при пуске мощных электрических машин (метро, трамваи и т.д.), электросварке, а также импульсных помех в кабелях связи (при наборе номера, передаче сигналов сигнализации и т.д.). Комплексы БИС (интегральные схемы с большой степенью интеграции), реализующие технологию 2B1Q, все же остаются чувствительными к искажениям, так как сигнал имеет постоянную составляющую.

Наличие большого разброса частот в спектре сигнала 2В1Q вызывает необходимость решения проблем, связанных с групповым временем задержки. Микропроцессорная обработка помогает решить эту проблему, хотя алгоритм обработки сигнала существенно усложняется.

Спектр кода 2В1Q содержит высокочастотные составляющие, максимум энергии передается в первом «лепестке», ширина его пропорциональна скорости на линии. Затухание сигнала в кабеле растет с увеличением его частоты, поэтому в зависимости от требуемой дальности применяется одна из трех скоростей линейного сигнала (748 кбит/с, 1168 кбит/с, 2320 кбит/с). Технология 2В1Q предусматривает использование для передачи потока 2 Мбит/с одной, двух или трех пар медного кабеля. По каждой их пар передается часть потока (рисунок 2.1) с вышеупомянутыми скоростями. Наибольшая дальность работы достигается при использовании трех пар (около 4км по жиле 0,4 мм), наименьшая – при работе по одной паре (менее 2 км). В виду того, что дистанция работы систем HDSL (кодирование 2В1Q), использующих одну пару, не удовлетворяет базовым требованиям по дальности, такие системы не нашли широкого распространения. Системы, работающие по трем парам, до сих пор достаточно широко используются, однако постепенно вытесняются системами, применяющими технологию CAP и обеспечивающими ту же дальность по двум проводам.

По мнению большинства экспертов, с технической точки зрения технология 2В1Q несколько уступает более поздней технологии линейного кодирования - CAP. Однако в мире до сих пор производится большое количество оборудования, использующего 2В1Q. Одним из важных достоинств технологии 2В1Q является ее дешевизна. Около десяти крупных производителей БИС поставляют комплексные решения для создания оборудования HDSL по технологии 2В1Q. Наличие конкуренции, естественно, положительно сказывается на цене микросхем и готовых модулей приемопередатчиков. По мнению зарубежных экспертов, технологии 2В1Q становится все более и более “доступной”, то есть большое число компаний, даже специализирующихся на производстве оборудования xDSL, имеет возможность быстро и дешево разработать собственное устройство или блок HDSL с использованием готовых решений от поставщиков БИС.

В странах Восточной Европы ввиду большей длины абонентских и соединительных линий и, как правило, более низкого качества уложенных кабелей, чем в США и Западной Европе, большим спросом пользуются системы HDSL, базирующие по технологии CAP – амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. Разработчик технологии – компания GlodeSpan (часть бывшей АТ&Т) – поставила себе целью создать узкополосную технологию линейного кодирования, не чувствительную к большинству внешних помех, что, как показывает опыт внедрения систем HDSL на основе технологии CAP в мире и России, вполне удалось.

Технология CAP

Модуляция CAP сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала CAP напоминает диаграмму сигнала модемов для телефонных сигналов, работающих по протоколам V.32 или V.34. Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 по 128 состояниями. При этом перед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию, “вырезается” из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника.

Таким образом, в линии нет несущей. На приемном конце в модуляторе происходит обратный процесс преобразования.

Соответственно 64-позиционной диаграмме сигнал CAP-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2B1Q. Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что в свою очередь, позволяет избежать диапазона спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям (рисунок 2.2).

Из сравнительного анализа спектров видны положительные особенности систем HDSL, основанных на CAP модуляции:

1.  Максимальная дальность работы аппаратуры. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому сигнал CAP, спектр которого не имеет составляющих выше 260 кГц, распространяется на большую дистанцию, чем сигнал с кодом 2B1Q или HDB3. При условиях, что выходная мощность в системах HDSL ограничена стандартами (+13,5 дБ), а повышение чувствительности приемника выше минус 43 дБ не предоставляется возможным из-за шумов, снижение частоты линейного сигнала ведет к выигрышу по дальности работы систем HDSL на основе технологии CAP по сравнению с 2B1Q. Для систем, работающих по двум парам (таблица 2.8), этот выигрыш составляет 15-20% (для жилы 0,4…0,5 мм). Если сравнивать дальность передачи (без регенераторов), достигаемую в системах HDSL на основе технологии CAP, с дальностью работы линейного тракта ИКМ-30 (HDB3), выигрыш составит 350-400%.

В таблице 2.8 приведена дальность связи систем HDSL при использовании двух технологий линейного кодирования – 2B1Q и CAP.

Таблица 2.8- Характерная дальность работы систем HDSL

2.  Высокая помехоустойчивость и не чувствительность к групповому времени задержки. Ввиду отсутствия в спектре высокочастотных (свыше 260 кГц) и низкочастотных составляющих (ниже 40 кГц) технология CAP не чувствительна к высокочастотным наводкам (перекрестные помехи, радиоинтерференция) и импульсным шумам, также как и к низкочастотным наводкам и искажениям. Поскольку ширина спектра составляет лишь 200 кГц, не проявляются эффекты, вызываемые групповым времени задержки.

3.  Минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары в спектр канала ТЧ. Сигнал CAP не вызывает интерференции (взаимовлияния) и помех в спектре обычного (аналогового) телефонного сигнала благодаря отсутствию в спектре составляющих в спектре ниже 4 кГц. Это снимает ограничения по использованию соседних пар для обычных абонентских или межстанционных соединений.

4.  Совместимость с аппаратурой уплотнения, работающей по соседним парам. Большинство аналоговых систем уплотнения абонентских и соединительных линий используют спектр до 1 МГц. Системы с модуляцией CAP могут вызывать наводки на частотные каналы в диапазоне 40…260 кГц, однако остальные каналы не подвергаются какому-либо влиянию, соответственно есть возможность ограниченного использования аппаратуры HDSL CAP в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения. Системы же HDSL с модуляцией 2B1Q вызывают наводки фактически на все частотные каналы аналоговых систем уплотнения, нагружающих соседние пары, поэтому, как правило, не могут быть использованы в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения.

Типовые параметры оборудования HDSL

Типовые значения дальности работы систем HDSL, использующих различные технологии линейного кодирования, представлены в таблице 2.8. Приведенные в таблице данные являются лишь типовыми значениями, измеренными на определенных кабелях при заданных уровнях шумов (в соответствии со стандартами ETSI). В случае, когда приведенная в таблице дальность является недостаточной, то есть длина линии, на которой необходимо организовать цифровой тракт, превышает типовые значения, применяется регенератор.

Регенератор может быть организован из двух блоков HDSL, соединенных «спина к спине», или же быть выполненным в специальном корпусе в качестве особого устройства. Регенератор удваивает рабочую дистанцию, теоретически возможно использование до 7-8 регенераторов на одной линии.

При проектировании сети очень важно определение пригодности тех или иных кабельных пар к работе оборудования HDSL. Для грубой оценки возможности применения системы HDSL следует пользоваться таблицей 2.8.

Характеристика СП Flex Gain Megatrans

Не смотря на все преимущества использования цифровых трактов вместо аналоговых, на сегодняшний день цифровизация медных линий связи на магистральных и зоновых сетях практически не осуществляется. И на то есть свои причины.

В случае применения систем типа ИКМ-30, ИКМ-120 и т.п. на модернизацию существующей кабельной инфраструктуры необходимы большие материальные и временные затраты, из-за того что данные системы имеют длину регенерационного участка ℓ_рег меньшую, чем существующие аналоговые системы. При этом работы, связанные с модернизацией, могут приводить к повреждениям самого кабеля. Еще одна проблема, возникающая в случае применения подобных систем – невозможность их одновременной работы по одному кабелю с аналоговыми системами.

Существует другой путь цифровизации сети медного кабеля, который заключается в применении в ЦСП нового поколения перспективных технологий цифровой передачи (в частности, xDSL). Примером таких систем может служить система и технология MEGATRANS (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Схема организации связи с использованием технологии MEGATRANS. LTU – блок линейного окончания; HVI – плата высоковольтного интерфейса; RPSU – устройство дистанционного питания; ДП – дистанционное питание

Аппаратура MEGATRANS, пришедшая на замену аналоговых систем передачи типа К-60, стала важным этапом в развитии DSL-технологий. Она отвечает самым строгим требованиям по надежности, электромагнитной совместимости, климатике. На сегодняшний день у нее нет аналогов ни среди отечественных, ни среди зарубежных решений.[ ]

MEGATRANS стал в течение 2001 г. одним из главных продуктов НТЦ НАТЕКС. В общей сложности в сетях предприятий железнодорожного транспорта, нефтяной и газовой промышленности количество эксплуатирующихся систем MEGATRANS исчисляется тысячами. То есть данное решение стало общепризнанным «переемником» аналоговых систем К-60 на зоновых, магистральных и местных линиях связи.[ ]

Следует отметить, что при использовании xDSL-систем для организации магистральных цифровых трактов не удавалось полностью решить следующие проблемы, связанные с:

-  достижением длины регенерационного участка (такой же, как у существующих аналоговых систем);

-  совместимостью с существующими аналоговыми системами передачи;

-  организацией ДП большого числа регенераторов;

-  подавлением искажений цифрового сигнала при большом числе регенерационных участков;

-  реализацией дополнительных функций, которые имеет любая существующая система передачи для магистральной линии.

Рассмотрим возможности решения каждой из перечисленных проблем.

Достижение заданной длины регенерационного участка

Как известно, подавляющее большинство каналов внутризоновой связи в нашей стране реализовано на аналоговой системе К-60, типичные значения регенерационного участка для которой находятся в пределах от 15 до 24 км. Поэтому в качестве заданной ℓ_рег было выбрано значение 24 км для передачи потока 2048 кбит/с (30 цифровых каналов по 64 к бит/с).

Решение задачи достижения заданой ℓ_рег сводится к выбору числа пар передачи, типа линейного кода, а также к согласованию выходных каскадов с линией связи.

Изначально (на момент разработки системы) был сделан выбор в пользу стандарта HDSL, который обеспечивает симметричную передачу 2048 кбит/с по двум парам с использованием линейного кода CAP64, как имеющего наиболее близкое значение ℓ_рег (18 км) к заданному (таблица 2.9). Для достижения еще большей длины была разработана специальная схема согласования с линией, которая позволила увеличить ℓ_рег до 21 км.

Дальнейшие исследования показали, что для обеспечения требуемого ℓ_рег, нужно как минимум снизить линейную скорость передачи (то есть увеличить число пар) или улучшить соотношение сигнал/шум.

Таблица 2.9- Оценочная дальность работы различных модемов DSL на кабеле типа МКС с диаметром жилы 1,2 мм

Достижение совместимости с существующими аналоговыми системами передачи

Для достижения совместимости различных систем, работающих по одному кабелю, используются два принципа: разнесение спектров передачи (применяется в двухполосных системах) и уменьшение уровня сигнала влияющей системы в полосе частот, подтвержденной ее влиянию, до величины, при которой на приемном конце (стороне низкого уровня) подверженной влиянию системы сигнал влияющей системы (с учетом переходного затухания) не будет вызывать превышения допустимого уровня шумов в каналах подверженной влиянию системы.

Так как реализация первого пути потребовала бы переноса спектра передачи HDSL в область высоких частот, что привело бы к уменьшению ℓ_рег, при разработке MEGATRANS был выбран второй путь. Однако при этом необходимо либо понизить уровень передачи на 30 дБ, что приведет к уменьшению ℓ_рег, либо использовать «несимметричную передачу».

Чтобы пояснить принцип «несимметричной передачи» напомним, что аналоговые системы типа К-60 или КАМА могут использоваться либо в однокабельной, либо в двухкабельной схеме включения. В первом варианте используется разнесение спектров, во втором – направлений передачи. Применение технологии MEGATRANS для обеих схем включения пояснено на рисунке 2.4.

Выбор в пользу несимметричной CAP-модуляции с регулируемым уровнем и адаптивной системы согласования с линией

Как уже отмечалось выше, в системе MEGATRANS применена технология, отличающаяся несимметричностью, CAP-модуляцией, регулируемым уровнем и адаптивной системой согласования с линией.

Упрощенный смысл технологии заключается в том, что для передачи используются две пары кабеля, причем передача по каждой из них осуществляется в несимметричном дуплексном режиме. Например, на одной стороне по паре А передается 528 кбит/с, а по паре В – 1552 кбит/с. Суммарный поток в каждом из направлений достаточен для передачи полезного сигнала со скоростью 2048 кбит/с.

За основу взята СAP-модуляция, которая обеспечивает более узкий спектр и лучшие показатели дальности. В зависимости от конкретных условий и соотношение асимметрии передачи, и уровни передачи для каждой пары могут регулироваться отдельно: адаптивная система согласования с линией настраивается под параметры пары и обеспечивает корректировку АЧХ-передачи.

Теперь рассмотрим влияние каждой составляющей на решение обеих проблем:

1.  Несимметричность передачи, с одной стороны, позволяет облегчить задачу эхокомпенсации, а так как обычно «ближнее» эхо всегда намного превышает принимаемый сигнал, претерпевший большее затухание. С другой стороны, увеличение асимметрии приводит к расширению спектра передачи для одной из пар, что ведет к уменьшению длины регенерационного участка. Существует область значений коэффициентов асимметрии, при которой достигается максимальное значение ℓ_рег.

Применение несимметричной передачи позволяет также решить и проблему совместимости. Дело в том, что сигнал, который имеет меньшую скорость (и более узкую полосу частот), может быть передан с более низким уровнем. Таким образом, на каждой стороне системы MEGATRANS имеется пара высокого и пара низкого уровня, что позволяет обеспечить, при соответствующем включении, совместимость с двухкабельными системами. Обратное влияние сигнала аналоговой системы на сигнал низкого уровня MEGATRANS (спектр которого лежит в области относительно низких частот) не приводит к появлению ошибок.

2.  CAP-модуляция. Как уже отмечалось, CAP-модуляция имеет более узкую полосу передачи по сравнению с другими типами кодирования, что позволяет добиться, наряду с увеличением дальности, совместимости с аналоговыми системами. Анализ параметров дальности показал, что новый комплект микросхем MSDSL фирмы GLOBELSPAN позволяет достичь ℓ_рег=22 км на кабеле МКС 7×4×1,2 при дуплексной передачи потока 1Мбит/с. В области оптимальных значений коэффициента асимметрии возможно достичь ℓ_рег более 24 км, однако для обеспечения совместимости с аналоговыми системами потребовалось уменьшение уровня передачи и коррекции АЧХ.

3. Регулируемый уровень. Уровень передачи выбирается таким образом, чтобы минимизировать вероятность ошибки в канале ЦСП и одновременно снизить влияние на каналы аналоговой системы до установленных норм.

4. Адаптивная система согласования с линией. В технологии MEGATRANS применена специально разработанная система, которая облегчает эхокомпенсацию и обеспечивает необходимую коррекцию АЧХ для достижения совместимости с аналоговыми системами. Кроме того, в некоторых случаях, возможно перенастроить новую систему для улучшения устойчивости оборудования при работе на предельных или сильно зашумленных участках регенерации.

Дистанционное питание регенераторов

Система xDSL может использовать существующую кабельную инфраструктуру только в случае, если число питаемых дистанционно регенераторов позволяет перекрывать стандартные расстояния между обслуживаемыми пунктами. Анализ показывает, что необходимо обеспечить питание до пяти регенераторов с каждой стороны при ℓ_рег=18 км. Для MEGATRANS реализована линейная схема типа «провод-провод». При напряжении на выходе источника ДП до 550 В и токе ДП 160 мА максимальная потребляемая мощность регенератора не должна превышать 10 Вт. Энергопотребление же регенератора MEGATRANS – не больше 6,2 Вт.

Реализация дополнительных функций

Любая магистральная система должна иметь возможность передавать сигналы телемеханики и служебной связи. Для этого в регенераторе MEGATRANS предусматривается субмодуль, к которому подключаются различные датчики (например, затопления, вскрытия и т.п.), исполнительные устройства, а также переговорное устройство служебной связи. Служебная информация может передаваться по двум дополнительным каналам:

-  аналоговому каналу ТЧ, который передается «под спектром» цифрового сигнала и используется для служебной голосовой связи;

-  цифровому каналу с интерфейсом RS232, для организации которого использован так называемый «канал встроенных операций» xDSL. Этот канал в MEGATRANS служит для передачи сигналов от датчиков команд для исполнительных устройств, а также для управления.

Аспекты практического применения

Следует отметить, что хотя система MEGATRANS и является системой xDSL, подход, используемый при практическом применении других систем xDSL, например для решения «проблемы последней мили», ни в коей мере не может быть примен6им для MEGATRANS. Эта система предназначена для цифровизации магистральных линий и ее установка требует не только предпроектных исследований, но и проведения «шеф»-монтажа и обучение обслуживающего персонала. Как показала практика использования оборудования, на определенных, особенно длинных или сложных в шумовом отношении сегментах требуется настройка параметров системы «по месту». Естественно, это усложняет ее применение, хотя число таких сегментов по статистике не превышает 10%.

В 2001 г. НТЦ НАТЕКС разработал оборудование MEGATRANS-2, которое имеет больший запас по отношению сигнал/шум, а дальность работы системы была увеличена до 26 км по кабелям типа МКС с жилой 1,2 мм. [ ] Однако главный выигрыш оператор получит в упрощении установки оборудования. Большой «запас прочности» позволит устанавливать оборудование без дополнительной посегментной настройки. Уже во второй половине 2002 г. НТЦ НАТЕКС начнет поставки аппаратуры MEGATRANS-3. Новое оборудование – не просто модификация производящегося сейчас MEGATRANS-2. Ряд совершенно новых технических решений, прорабатываемых в научном плане уже несколько лет, нашли воплощение в новой системе передачи.

Во-первых, новый тип линейного кода – TC-PAM, позволяющий еще увеличить надежность работы системы на сегментах усиления К-60, добиться устойчивой работы не только на кабелях типа МКС, но и КСПП, «пробить» усилительные или регенерационные участки оборудования типа К-24, К-12, сельских ИКМ и т.д.

Во-вторых, новый регенератор, позволяющий делать ответвления от основной магистрали для выделения/добавления каналов «голоса» и «данных» вдоль трассы.

Одна из модификаций новой системы передачи специально предназначена для решения проблемы организации недорогой, но надежной связи для небольших поселков, деревень и т.д. MEGATRANS будет работать в однокабельной схеме включения по кабелям типа КСПП, монтаж системы будет под силу даже тем специалистам, которые никогда не работали с DSL.

Подведем итоги по проблеме замены К-60 с использованием кодирования HDB3 (аппаратура типа ИКМ-30) или системы MEGATRANS.

Код HDB3, применяемый в системах ИКМ-30, широко использовался в мировой индустрии средств связи около 20 лет назад. Затем был разработан код 2B1Q, легший в основу систем ISDN и HDSL. Он полностью вытеснил HDB3. Более того, в западных странах, несмотря на финансовые затраты, операторы пошли на полную замену систем HDB3 на системы, использующие код 2B1Q.

Если 2B1Q можно назвать вторым поколением систем передачи для медных линий, то код CAP, лежащий в основе ЦСП MEGATRANS-2 – третье поколение. MEGATRANS-3, основанный на TC-PAM, является уже четвертым поколением ЦСП, опережающим системы типа ИКМ-30 на 15-20 лет. [ ]

Поэтому новые ЦСП для медных линий должны быть построены на современных типах линейного кодирования, таких как CAP, TC-PAM, DMT и другие.

3. Разработка схемы организации связи

3.1  Расчет емкости линейных трактов

Расчет емкости линейных трактов необходим для выбора требуемого числа систем передачи и их типа. Емкость всех реконструируемых линейных трактов определяется исходя из:

-  заданного числа каналов (ТЧ или ОЦК) и цифровых потоков, которые требуется организовать;

-  количества уже существующих каналов АСП.

Возможности любой цифровой системы передачи PDH оцениваются числом организованных с ее помощью стандартных каналов ТЧ. Поэтому необходимо рассчитать эквивалентное число каналов ТЧ в заданных направлениях.

Эквивалентное число каналов ТЧ определяется из соотношений:

-  цифровой поток со скоростью 64 кбит/с (ОЦК) эквивалентен одному каналу ТЧ;

-  цифровой поток со скоростью 2048 кбит/с (Е1) эквивалентен 30 каналам ТЧ;

-  цифровой поток со скоростью 34368 кбит/с (Е3) эквивалентен 480 каналам ТЧ.

Емкость на каждом участке первичной сети определяется путем суммирования нагрузки всех направлений, проходящей через данный участок.

3.2 Выбор оборудования на всех участках сети

В основу выбора системы передачи рекомендуется положить следующие соображения:

-  емкость линейного тракта;

-  тип существующего кабеля.

Система передачи ИКМ-60 позволяет по одной паре организовать 60 каналов ТЧ, служит для замены аналоговых систем передач К-60 при работе по симметричным высокочастотным кабелям типа МКС или ЗК со скоростью передачи 4224 кбит/с.

Вторичная ЦСП ИКМ-120 предназначена для организации каналов на местных и зоновых участках первичной сети по кабелям типов ЗК, МКС и МКТ. Основным узлом системы ИКМ-120 является устройство образования типового вторичного цифрового потока со скоростью передачи 8448кбит/с из четырех первичных со скоростями передачи 2048 кбит/с. Может применяться для модернизации внутризоновых сетей общего назначения, в качестве технологической линии связи вдоль нефте-газопроводов и железных дорог.

Система передачи ИКМ-240 позволяет организовать по одной коаксиальной паре 240 каналов ТЧ, применяется при реконструкции кабельных линий, уплотненных аппаратурой К-300.

480-канальные системы (ИКМ-480) предназначаются для использования на внутризоновых участках первичной сети. С помощью комплекса аппаратуры ИКМ-480 организуются пучки каналов по кабелям типа МКТ-4 и КМ-8/6, а также МКС (ИКМ-480С). В системе ИКМ-480 объединяются четыре вторичных потока со скоростями передачи 8448 кбит/с в третичный – 34368 кбит/с.

Система ИКМ-480 может устанавливаться не только вдоль прокладываемых магистралей, но и заменять аналоговую аппаратуру К-300 на существующих.

Цифровая система передачи для кабельных внутризоновых и местных линий MEGATRANS позволяет осуществить полную замену аналоговых систем типа К-60 без проведения каких-либо кабельных работ (используются только существующие сооружения НУП и ОУП). MEGATRANS может работать по свободным парам в одном кабеле с аналоговой аппаратурой, что позволяет проводить поэтапную модернизацию линии связи. Опыт практической работы показал, что MEGATRANS – это надежная и экономически эффективная альтернатива строительству РРЛ и прокладке ВОЛС для решения задач межстанционных соединений, технологической связи, организации резервных каналов, подключения базовых станций и многих других приложений.

3.3 Составление схемы организации связи

Схема организации связи разрабатывается для того, чтобы создать наглядное представление о том, с помощью каких типов кабелей и типов ЦСП организуется заданное число аналоговых и цифровых каналов, цифровых потоков между пунктами данного участка первичной сети.

Аппаратура ЦСП плезиохронной цифровой иерархии (PDH) может включать в себя:

-  каналообразующее оборудование;

-  оборудование временного группообразования;

-  оборудование линейного тракта.

В качестве оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH) могут выступать терминальные мультиплесоры и мультиплексоры ввода/вывода.

Каналообразующее оборудование ЦСП обеспечивает образование каналов ТЧ или цифровых каналов. В первом случае это оборудование обеспечивает аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов, а во втором – объединение сигналов дискретной информации от разных источников в общий цифровой поток.

При выборе каналообразующего оборудования следует исходить из общего числа требуемых цифровых каналов и скорости передачи дискретной информации.

Аппаратура временного группообразования обеспечивает формирование цифровых потоков более высоких ступеней иерархии – вторичного со скоростью 8448 кбит/с и третичного со скоростью 34368 кбит/с.

При временном группообразовании в передающей части оконечной станции ЦСП осуществляется объединение цифровых потоков, а в приемной части – разделение группового цифрового потока на компонентные потоки. Объединяемые потоки формируются в ЦСП, задающие генераторы которых могут быть синхронизированны или не несинхронизированы с задающим генератором аппаратуры временного группообразования. В соответствии с этим производится синхронное или асинхронное объединение цифровых потоков.

В системах плезиохронной цифровой иерархии используется асинхронное объединение потоков.

В процессе эксплуатации плезиохронных систем передачи информации выявлены следующие недостатки:

-  имеют малую избыточность (то есть не предусматривают создания дополнительных каналов, необходимого для глубокого контроля качества передачи и управления сетью);

-  системы передачи PDH разных фирм изготовителей между собой не стыкуются;

-  получение высокоскоростных сигналов с помощью необходимой в PDH процедуры выравнивания скоростей, объединяемых цифровых потоков, приводит к громоздким и малонадежным техническим решениям;

-  в трактах PDH затруднен доступ к субпотокам для вывода и ввода в промежуточных пунктах, для этого требуется многоступенчатое переформирование группового сигнала;

-  при нарушении синхронизации на повторное вхождение в синхронизм затрачивается значительное время.

С целью устранения указанных недостатков было принято решение разработать стандарт на новую цифровую иерархию SDH.

Отличительными особенностями SDH по отношению к PDH являются следующие:

-  синхронная работа (вся сеть тактируется от одного эталонного генератора);

-  облегчен доступ к исходным сигналам на физическом и логическом уровнях;

-  имеются дополнительные служебные каналы;

-  системы передачи SDH разных стран изготовителей стыкуются между собой благодаря унифицированным интерфейсам.

В синхронной цифровой иерархии объединяются и разъединяются потоки со скоростью 155,520 Мбит/с и выше. Для транспортирования цифрового потока со скоростью 155 Мбит/с создается синхронный транспортный модуль STM-1. В STM-1 можно загрузить 63 потока со скоростью 2048 кбит/с или до 3-х третичных цифровых потоков 34 Мбит/с или один плезиохронный поток со скоростью 140 Мбит/с.

Условное обозначение аппаратуры систем передачи PDH и SDH приведено на рисунке 3.1 и 3.2.

На рисунке 3.3 приведен принцип формирования линейного сигнала со скоростью 34 Мбит/с для аппаратуры ИКМ-480.

Технические характеристики каналообразующего оборудования и оборудования временного группообразования производства «Новел-ИЛ» были представлены во второй главе. Помимо указанного там оборудования может использоваться и другое. В таблице 3.1 приведены основные технические данные отечественно оборудования для формирования первичного цифрового потока (ПЦП).

Таблица 3.1- Основные технические данные отечественных мультиплексоров ПЦП

В таблице 3.2 приведены основные технические характеристики мультиплексоров для формирования вторичного, третичного и четвертичного потоков.

Таблица 3.2- Мультиплексорное оборудование для формирования вторичного, третичного и четвертичного потоков.

Для увеличения пропускной способности ИКМ трактов можно использовать транскодер АДИКМ производства Борисоглебовские Системы связи.

Транскодер АДИКМ 30×2 представляет собой устройство для объединения двух 30-ти канальных цифровых потоков со скоростью 2048 кбит/с в один цифровой поток со скоростью 2048 кбит/с для передачи по кабельным, волоконно-оптическим или радиорелейным линиям.

Транскодер АДИКМ 30×2 обеспечивает организацию:

-  двух цифровых потоков со скоростью 2048 кбит/с с сигнализацией 1 ВСК или 2 ВСК;

-  60 телефонных каналов тональной частоты, кодированных методом АДИКМ;

-  двух вынесенных сигнальных каналов для каждого телефонного канала, для передачи сигналов управления и взаимодействия (СУВ) для АТС;

-  канала передачи дискретной информации со скоростью 8 кбит/с, без занятия телефонных каналов;

-  до 8-ми основных цифровых каналов с пропускной способностью 64 кбит/с каждый, вместо двух телефонных каналов АДИКМ с обходом преобразования АДИКМ в каждом 30-ти канальном потоке;

-  комбинированного количества каналов 64 кбит/с и 32 кбит/с в групповом анальном цифровом потоке.

В таблице 3.3 приведены основные характеристики транскодера.

Таблица 3.3- Основные технические характеристики транскодера АДИКМ 30×2

Гибкий мультиплексор ММX производства НТЦ НАТЕКС имеет широкие функциональные возможности, в том числе в его комплектацию входит плата АДИКМ-транскодера, имеющего два режима компрессии 64→32 кбит/с и 64→16 кбит/с. Рассмотрим данный мультиплексор более подробно.

Nateks MMX разработан с учетом повышения требований, предъявляемых оператором связи к оборудованию, и может применяться на всех участках ВСС без ограничений. Это достигается за счет:

-  резервирования блоков питания, плат кросс-коммутации и синхронизации;

-  возможности резервирования потоков Е1 в мультиплексорной секции;

-  синхронизация мультиплексора от основного и двух резервных источников синхросигнала;

-  встроенной функции самотестирования и контроля за качеством передачи.

Одним из важных приложений в применении оборудования Nateks MMX является построение сетей выделения цифровых каналов n×64 кбит/с.

Nateks MMX позволяет ведомственным или базовым операторам связи решить следующие актуальные задачи конвергенции сетей передачи данных и телефонной сети общего пользования:

-  кросс-коммутация выделенных каналов (n×64 кбит/с) внутри наложенной сети;

-  предоставление услуг выделенных междугородных каналов передачи данных с интерфейсами V.35 (G.703, X.21, V.24/V.28) n×64 кбит/с ведомственным операторам связи, интернет-провайдерам и альтернативным операторам;

-  предоставление услуг ADSL и SDSL (функции DSLAM) с подключением к интернет-серверу по STM-1 АТМ или по потокам Е1;

-  вынос услуг ISDN от центральных ЦАТС c предоставлением прямых ISDN- номеров (цифровая телефония и передача данных по коммутируемым каналам);

-  уплотнение абонентских линий и /или вынос телефонных номеров от центральных АТС на удаленные точки присутствия и филиалы предприятий;

-  организация выделенных 2/4-проводных каналов тональной частоты;

-  объединение локальных вычислительных сетей всех подразделений в единую корпоративную сеть передачи данных (подключение через интерфейсы V.11/V.35 к маршрутизаторам);

-  организация технологической связи с повышенными требованиями по надежности и функциональности;

-  повышение эффективности использования каналов связи за счет применения компрессии голосового трафика (2×Е1→1×Е1 или 4×Е1→1×Е1).

Существует две базовых версии мультиплексора:

1.  Nateks MMX 12 – мультиплексор большой емкости. Предназначен для установки на крупных узлах предприятий связи. Кассета Nateks MMX 12 рассчитана на установку до 12-ти интерфейсных плат, в том числе плат ADSL модемов и платы STM-1 (АТМ).

2.  Nateks MMX 4 – мультиплексор компактного исполнения. Имеет возможность установки до 4-х интерфейсных плат и предназначен для установки на корпоративных сетях связи небольших предприятий.

В мультиплексор Nateks MMX могут устанавливаться платы двух типов:

1.  Основные платы:

-  плата управления мультиплексором;

-  плата кросс-коммутации и синхронизации;

-  плата источника электропитания.

2.  Платы пользовательских интерфейсов:

-  4-х портовая плата потоков 2048 кбит/с, интерфейс G.703/G.704;

-  6-ти портовая плата каналов ТЧ, 2/4 проводные окончания с программируемой сигнализацией E&M;

-  6-ти портовые платы телефонных каналов, 2-х проводные интерфейсы FXO (для подключения к АТС) и FXS (для подключения телефонных аппаратов);

-  12-ти портовая плата телефонных каналов, 2-х проводные интерфейсы FXO (для подключения к АТС);

-  3-х портовая плата интерфейсов передачи данных V.24/V.11 (V.35);

-  4-х портовая плата интерфейсов передачи данных V.24/V.28;

-  2-х портовая плата ISDN, U- интерфейс;

-  8-ми портовая плата ADSL модемов (линейное кодирование G-DMT);

-  плата STM-1, long haul.

Кроме цифровых систем передачи производства ЗАО «Новел-ИЛ», описанных выше, применяются системы передачи LS34 S/CX/OF, ИКМ-480 по коаксиальным кабелям МКТ-4 и ИКМ-480С для работы по симметричным кабелям типа МКС-4×4×1,2.

Составными частями линии передачи LS34 S/CX/OF являются аппаратура линейного тракта и мультиплексорное оборудование. Аппаратура линейного тракта и мультиплексоры имеют стандартные стыки и могут использоваться самостоятельно.

Аппаратура обеспечивает:

-  передачу 480 каналов ТЧ по одной паре симметричного кабеля или трубке коаксиального кабеля или волокну оптического кабеля в каждом направлении передачи;

-  передачу до 3840 каналов ТЧ при полном заполнении 4-х четверочного симметричного кабеля восьмью системами LS34 S/CX/OF по двух кабельной схеме связи;

-  максимальную длину участка между ОРП 200 км с возможностью увеличения этого расстояния до 220 км при организации оптической «вставки» в симметричном линейном тракте;

-  максимальную длину однородного линейного тракта ОП-ОП 2500 км;

-  параллельную работу с аналоговыми системами К-60П в одном симметричном кабеле;

-  независимый ввод в эксплуатацию каждой отдельной системы

-  объединение/разделение в мультиплексорном оборудовании первичных и вторичных плезиохронных цифровых потоков в третичный цифровой поток по рекомендациям G.742 и G.751 ССЭ-МСЭ.

В таблице 3.4 представлены основные технические характеристики ЦСП внутризоновых сетей необходимые для расчета количества регенерационных пунктов и помехозащищенности цифровой линии передачи.

Таблица 3.4- Основные технические характеристики ЦСП

4. Пример выполнения курсового проекта

4.1 Исходные данные:

Структура реконструируемого участка сети приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Реконструируемый участок сети

Расстояние между пунктами составляет  км,  км и

 км;

В, Г – сетевые узлы; А, Б, Д – сетевые станции;

t_max=+15⁰С, t_min= минус 3⁰С – максимальная и минимальная температуры грунта.

На участке В-Г работает ЦСП SDH по оптическому кабелю. На участке А-В работают три АСП К-60П по кабелю МКСА-4×4×1,2, на участке Б-В одна система К-300 по кабелю МКТ-4 и на участке Г-Д работают две АСП К-60П по кабелю МКСА-4×4×1,2.

Задача проекта состоит в реконструкции участков сети А-В, Б-В и Г-Д путем замены аналоговых систем передачи на цифровые при использовании существующего кабеля. При этом обеспечить организацию следующих типов каналов и общего их числа (таблица 4.1).

Таблица 4.1

Примечание: КТЧ-канал тональной частоты; ОЦК-основной цифровой канал; ПЦП- первичный цифровой канал со скоростью 2048 кбит/с; ТЦП- третичный цифровой канал со скоростью 34368 кбит/с.

Содержание проекта состоит из:

-  выбора типа цифровых систем передачи для реконструируемых участков сети;

-  размещения НРП и ОРП на этих участках;

-  расчета допустимой и ожидаемой значений защищенности от помех;

-  разработки схемы организации связи на заданном участке сети.

4.2 Выполнение курсового проекта

Для выбора цифровых систем передачи сначала рассчитаем эквивалентное число каналов ТЧ в заданных направлениях:

N_А-В =50+15+4∙30=185;

N_А-Б =20+5+2∙30+1∙480=565;

N_А-Д =20+10+3∙30=120

Теперь найдем емкость на каждом участке первичной сети путем суммирования нагрузки всех направлений, проходящей через данный участок.

N₁ = N_А-В + N_А-Б + N_А-Д =185+565+120=870;

N₂ = N_А-Б =565;

N₃ = N_А-Д = 120

С учетом емкости аналоговых систем передачи общее число каналов на данных участках составит:

N′₁ = 870+3∙60=1050;

N′₂ = 565+300=865;

N′₃ = 120+2∙60=240

Исходя из этих расчетов, можно сделать выбор типа и необходимого числа цифровых систем передачи.

Результаты выбора цифровых систем передачи сведем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2- Выбор цифровых систем передачи

На тракте А-В по кабелю типа МКСА-4×4×1,2 возможна работа трех систем ИКМ-480С или LS-34-S/CX/OF. Данные варианты равнозначны, так как эти системы имеют одинаковые технические характеристики. Но одним из преимуществ ЦСП LS-34-S/CX/OF является возможность работы по оптическому кабелю. При реконструкции данного участка сети используется существующий электрический кабель, поэтому выберем ЦСП отечественного производства ИКМ-480С.

На втором тракте Б-В по кабелю МКТ-4 необходимо организовать 865 каналов, при этом можно использовать две системы ИКМ-480 или две ЦСП производства «Новел-ИЛ» ИКМ-240/480Н, применяя адаптивную дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию. Как уже отмечалось выше, повышение эффективности ЦСП можно достичь, если при передаче сигналов использовать не ИКМ, а АДИКМ. Однако, при скоростях передачи 32 кбит/с и ниже, канал ТЧ, формируемый в ЦСП, несколько уступает по качеству и возможностям передачи различных видов информации каналу ТЧ АСП и ОЦК. Поэтому на данном участке сети выбираем систему передачи ИКМ-480.

На третьем тракте Г-Д для работы по кабелю МКСА-4×4×1,2 выбираем систему MEGATRANS. При использовании ЦСП ИКМ-240/480Н на модернизацию существующей АСП необходимы большие материальные затраты, из-за того что данная система имеет длину регенерационного участка меньшую, чем существующие аналоговые системы К-60 (типичные значения регенерационного участка для АСП К-60 находятся в пределах от 15 до 24 км).

При этом работы, связанные с модернизацией, могут приводить к повреждениям самого кабеля.

Применение системы MEGATRANS позволяет осуществить полную замену АСП К-60 без проведения каких-либо кабельных работ (используются только существующие сооружения НУП и ОУП) за счет достижения необходимой длины регенерационного участка.

1.  Тракт А-В, ℓ₁=95 км, работает три ЦСП ИКМ-480С

Длина регенерационного участка при температуре грунта отличной от t=20⁰С может быть определена

; ,

где А_{max РУ,} А_{min РУ} – максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю,

– километрическое затухание кабеля ЦСП при максимальной и минимальной температуре грунта по трассе линии.

Согласно техническим данным системы передачи (таблица 3.4)

А_{max РУ}=85дБ, А_{min РУ}=40дБ.

Километрическое затухание кабеля определяется

,

где - километрическое затухание кабеля при температуре (t₀=20⁰C),

- температурный коэффициент затухания,  1/град.

Для кабеля марки МКСА-4×4×1,2,

где f- расчетная частота.

Для системы ИКМ-480С f_р=17МГц, тогда

 Дб/км

 Дб/км

 Дб/км

км; км

Расчет количества регенерационных участкоа зданном линейном тракте можно осуществить по формуле

,

где ℓ- расстояние между заданными пунктами,

Е(x)- функция целой части.

Расстояние между пунктами А-В равно ℓ₁=95 км, ℓ_{ном ру} =3 км, тогда

При этом будет 31 участок с ℓ_номру=3 км, а один – укороченный с ℓ_ру=2 км.

2.  Тракт Б-В, ℓ₂=108 км, работает две ЦСП ИКМ-480

Для кабеля МКТ-4 километрическое затухание кабеля при температуре t₀=20⁰C определяется по формуле

,

где  – километрическое затухание кабеля,

f – расчетная частота, равная f_т /2.

Согласно таблице 1.2 для марки кабеля МКТ-4 =5,34 Дб, f_р=17 МГц.

 Дб

Тогда километрическое затухание при максимальной температуре

 Дб,

километрическое затухание при минимальной температуре

 Дб

Для системы ИКМ-480 максимальное и минимальное затухание регенерационного участка равно 73 Дб и 43 Дб соответственно (таблица 3.3). Определим длину регенерационного участка для данных значений затухания.

 км;  км

Рассчитаем число регенерационных участков между заданными пунктами по формуле

,

ℓ- расстояние между пунктами Б-В равное 108 км, ℓ_{ном ру}=3 км.

Таким образом, получилось 36 регенерационных участков с номинальной длиной.

Определим ожидаемую защищенность от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по кабелю типа МКСА-4×4×1,2.

При двухкабельном режиме работы ЦСП определяющими являются переходные влияния на дальнем конце. Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на дальнем конце А_{Зℓплп ож} может быть определена

 _,

где  – среднее значение защищенности от переходного влияния на дальний конец на частоте f_i для длины регенерационного участка ℓ_i;

– среднеквадратическое отклонение защищенности на дальнем конце, (5÷6дБ);

ΔА_рег – изменение защищенности за счет неидеальной работы регенератора, (4÷10дБ);

n – число влияющих пар.

Для современных ЦСП, применяемых в настоящие время, ΔА_рег можно принять равными нулю. На частоте свыше 10 МГц=0.

Средние значения защищенности на дальний конец для любой частоты f_i могут быть найдены из выражений:

- для межчетверочных комбинаций:

,

- для внутричетверочных комбинаций:

, при ℓ_ру≥2,5км,

где – среднее значение защищенности на дальний конец на частоте f₁, на длине ℓ₁ (ℓ₁=2,5 км или 5км).

Согласно таблице 1.3 и 1.4 для межчетверочных комбинаций =47,2 Дб, а во внутричетверочных комбинациях =27,1 Дб на частоте f₁=8 МГц и на участке кабеля длиной ℓ₁=2,5 км. Тогда средние значения защищенности на дальний конец для межчетверочных комбинаций на частоте f_i=17 МГц и ℓ_i=3 км

Дб

На данном участке используется три системы ИКМ-480С, поэтому наихудшим вариантом влияния переходных помех будет на систему, работающую внутри четверки кабеля совместно с другой ЦСП.

А_{Зℓплп ож} для межчетверочных комбинаций может быть определена

 Дб

Теперь определим средние значения защищенности на дальний конец для внутричетверочных комбинаций

 Дб

А_{Зℓплп ож} для внутричетверочных комбинаций может быть найдена

 Дб

Рассчитанные значения ожидаемой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по симметричным кабелям необходимо сравнить с допустимой защищенностью. При правильном выборе длины регенерационного участка должно выполняться требование А_Здоп≤А_Зож.

Для ЦСП ИКМ-480С и LS-34-S/CX/OF А_Здоп не рассчитывается, это значение указано в технических характеристиках данных систем передачи и составляет на частоте 17,2 МГЦ:

-  для внутричетверочных комбинаций 12 дБ;

-  между парами разных четверок 22 Дб.

Сравнивая полученные значения защищенностей от линейных переходов с указанными, видим, что требование А_Здоп≤А_Зож выполняется. Для межчетверочных комбинаций А_Здоп=22 дБ ≤ А_Зож=39,86 дБ, а для внутричетверочных комбинаций А_Здоп=12 дБ ≤ А_Зож=13,21 дБ.

Найдем допустимую и ожидаемую защищенность для регенераторов ЦСП по коаксиальным кабелям.

В ЦСП по коаксиальным кабелям основным видом помех являются собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения.

Допустимую защищенность можно определить по эмпирической формуле, зная допустимую вероятность ошибки на один регенератор Р_{доп рег}

, дБ

L=3 – число уровней линейного сигнала,

Р_{доп рег}=Р_{1 км}∙ℓ_ру,

где Р_{1 км}=1,67∙10^-10 – допустимая вероятность ошибки внутризонового участка номинальной цепи на 1 км, ℓ_ру=3 км – длина регенерационного участка.

Р_{доп рег}=1,67∙10^-10∙3=5,01∙10^-10

дБ

Ожидаемая защищенность от собственных помех находится по формуле

, дБ,

где U_см=3В – максимальное напряжение цифрового сигнала на входе схемы сравнения регенераторов (таблица 3.4),

δ – среднеквадратическое значение собственной помехи на входе схемы сравнения регенератора.

 , В,

где А_рег– затухание регенерационного участка при

Дб,

К=1,38·10^-23 Дж/град – постоянная Больцмана,

Т=273+t⁰C – температура в градусах Кельвина

Т=273+15=288,

D=5 – коэффициент шума усилителя,

f_т=34 МГц – тактовая частота ЦСП,

Z_В=72 Ом – волновое сопротивление симметричного кабеля (таблица 1.2).

 мВ

 дБ

При правильном выборе длин регенерационных участков должно выполниться условие А_{з доп рег} ≤ А_{з ож кк}. Сравнивая полученные значения, видим, что данное требование выполняется, а именно

А_{з доп рег}=21,71 дБ ≤ А_{з ож кк}=44,32 дБ

Для системы MEGATRANS электрический расчет не требуется. Производители данного оборудования НТЦ НАТЕКС гарантируют высокое качество работы, отвечающее всем необходимым требованиям.

Заключение

Целью данного дипломного проекта было создание электронного варианта методических указаний по курсовому проектированию для дисциплины «Многоканальные телекоммуникационные системы». Новые улучшенные методические указания позволят студентам дневного и заочного обучения более успешно изучать вопросы, связанные с реконструкцией АСП.

В дипломе рассмотрены теоретические вопросы основных положений о цифровых системах передачи, приведены технические характеристики и различные данные мультиплексорного оборудования, дано подробное описание современных цифровых систем передачи различных производителей. Особое внимание уделено проблеме применения DSL-технологий для цифровизации межстанционных соединительных линий. Используя данные методические указания, студенты смогут познакомиться с новой технологией MEGATRANS, разработанной НТЦ НАТЕКС.