Цифровые системы передачи (стр. 8 из 13)
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 FlexGainMegatrans
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 ℓрег 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 ℓрег было выбрано значение 24 км для передачи потока 2048 кбит/с (30 цифровых каналов по 64 к бит/с).
Решение задачи достижения заданой ℓрег сводитсяк 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 ℓрег (18 км) к заданному (таблица 2.9). Для достижения еще большей длины была разработана специальная схема согласования с линией, которая позволила увеличить ℓрег до 21 км.
Дальнейшие исследования показали, что для обеспечения требуемого ℓрег, 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
| Технология | HDSL | HDSL | SDSL(CAP) | MSDSL |
| Скорость передачи по одной паре, кбит/с | 1168 | 1168 | 2320 | 144…2064 |
| Линейный код | 2B1Q | CAP64 | CAP128 | CAP8…CAP128 |
| Линейный импеданс, Ohm | 135 | 135 | 135 | 135 |
| Излучаемая мощность, dBm | +13,5 | +13,5 | +15,5 | +7,4…14,4 |
| Дальность передачи, км | 12…14 | 18…20 | 10…12 | 11…13(2064 кбит/с) |
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 ℓрег, при разработке MEGATRANS был выбран второй путь. Однако при этом необходимо либо понизить уровень передачи на 30 дБ, что приведет к уменьшению ℓрег, 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 ℓрег.
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 ℓрег=22 км на кабеле МКС 7×4×1,2 при дуплексной передачи потока 1Мбит/с. В области оптимальных значений коэффициента асимметрии возможно достичь ℓрег 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.