Цифровые системы передачи (стр. 7 из 13)

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 (BRISDN), 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.

Рисунок 2.1 – Спектр и форма линейного сигнала кода 2B1Q

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).

Рисунок 2.2 – Спектр и модуляционная диаграмма сигнала CAP

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

Диаметр жилы, мм	Допустимая длина линии без регенераторов при работе по двум парам, ориентировочно:
	2B1Q	CAP64
0,4	До 4 км	4…5 км
0,64	До 6 км	6…7 км
0,9	До 9 км	10…12 км
1,2	До 18 км	14…18 км

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 HDSLCAP 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.