Принципы построения оборудования для сетей доступа

Несмотря на общность концепции построения сети доступа, практические решения, реализованные в оборудовании, весьма различны. В качестве типовых примеров, приведем описание двух серий оборудования.

Система DLC-1100E - оборудование типа Digital Loop Carrier (цифровая распредели­тельная сеть), или, в привычной терминологии, выносной концентратор без замыкания внут­ренней нагрузки. Особенностью систем такого типа является их нацеленность на рынок ОСД. Как правило, все типы линейных и интерфейсных плат монтируются в универсальную кассету, что позволяет оптимизировать себестоимость оборудования в применениях для задач сетей доступа. В других приложениях (например, для строительства магистральных сетей) оборудо­вание типа DLC, как правило, менее конкурентоспособно.

Серия оборудования типа TANGARA WIRELINE - набор элементов (мультиплексоры, оптическая система передачи, специализированные абонентские блоки), специально разра­ботанных для создания гибких и наращиваемых сетей доступа, где каждый из элементов мо­жет быть использован и как универсальное решение, например, для организации межстанци­онных соединительных линий.

Большинство компаний, специализирующихся на производстве средств связи, постав­ляют в настоящее время комплекты оборудования для сетей доступа. Практически все произ­водимые системы можно условно классифицировать по выбранной идеологии построения, примером которой является (1) или (2). Подход (1) реализован, например, в оборудовании фирм AFC (США), DSC Communication (США), Teledata (Израиль), НТЦ НАТЕКС (Россия). Под­ход (2) реализован фирмами Tadiran Telecommunication (Израиль), Siemens (Германия), SAT (Франция), NewBridge (Канада) и многими другими. Всего в настоящее время насчитывается более ста поставщиков ОСД, что позволяет оператору выбрать рациональную по функцио­нальным возможностям и стоимости аппаратуру.

ы применения и построения систем HDSL

Ниже, как пример одного из наиболее гибких решений оборудования HDSL, приведено краткое описание серии WATSON2, WATSONS и WATSON4 производства Schmid Telecom AG.

Для организации линейного тракта в аппаратуре HDSL используются две технологии ко­дирования - 2В1Q и САР, особенности и сравнение которых были приведены выше. В зави­симости от примененной технологии линейного кодирования различается и дистанция безре­генераторной передачи. Компания Schmid Telecom AG (Цюрих, Швейцария) является одним из ведущих мировых производителей оборудования HDSL. В отличие от большинства других поставщиков, Schmid поставляет системы HDSL, основанные на обеих технологиях кодирова­ния - 2B1Q (WATSON2) и CAP (WATSONS, WATSON4). В системе WATSON4 впервые в мире применена технология кодирования САР-128, обеспечивающая передачу потока 2 Мбит/с по одной паре медного кабеля. Дистанция передачи для систем серии WATSON представлена в табл. 4.1 (выше по тексту). Благодаря единству конструктивного исполнения систем WATSON, оператор имеет возможность гибкого выбора модема, оптимального по соотношению воз­можность/цена.

Опыт применения систем HDSL в России показывает, что оборудование WATSONS (тех­нология САР-64) безусловно превосходит по качественным параметрам (дальность, помехо­защищенность и т.д.) аппаратуру, основанную на технологии 2В10. Однако по ценовым пока­зателям, системы WATSONS уступают WATSON2 ввиду того, что технология 2B1Q является существенно более распространенной и дешевой в производстве. Существенно, что с появ­лением системы WATSON4 (САР-128) появилась возможность использования на относительно коротких линиях оборудования WATSON4, работающего по одной паре приблизительно на той же дистанции, что 2B1Q по двум парам. Стоимость WATSON4 практически одинакова с WATSON2, а благодаря экономии одной пары экономическая эффективность использования WATSON4 еще более увеличивается. Таким образом, появилась возможность полностью отка­заться от применения технологий 2B1Q.

Компанией Schmid Telecom AG предлагаются следующие системы HDSL (три из них описаны выше):
- WATSON2 с технологией 2В1Q, передает поток 1 Мбит/с по одной паре или 2 Мбит/с по двум парам;
-     WATSONS с технологией САР64, передает поток 1 Мбит/с по одной паре или 2 Мбит/с по двум парам;
-     WATSON4 с технологией САР128, передает поток 2 Мбит/с по одной паре;
-     WATSON4 Multi-Speed с технологией САР, с изменяемой линейной скоростью, позволяет вести дуплексную передачу на скоростях от 128 кбит/с до 2048 кбит/с по одной паре с увеличением дальности работы при снижении линейной скорости.
Технология HDSL Schmid обладает явными преимуществами перед другими технология­ми организации цифровых трактов. В отличие от оптического волокна, коаксиального кабеля или радиолиний, системы HDSL могут быть установлены в считанные часы и имеют низкую стоимость. Автономно или в комбинации с другим телекоммуникационным оборудованием HDSL WATSON может применяться для:
-     межстанционных связей цифровых или (совместно с мультиплексорами ИКМ-30 любого типа) аналоговых АТС, для подключения учрежденческих АТС;
-     замены сложных в обслуживании и требующих множества промежуточных регенерато­ров линейных трактов ИКМ-30;
-     уплотнения абонентских линий и организации абонентского выноса (совместно с муль­типлексорами временного разделения);


-     организации доступа к высокоскоростным оптоволоконным трактам SDH или PDH;
-     связи локальных сетей или высокоскоростного доступа к сетям передачи данных, в том числе Internet;
-     соединения узлов коммутации и базовых радиостанций сотовых сетей связи. Некоторые типовые примеры использования технологии HDSL даны на рис. 4.5-4.10 [29, 33-35].
-    
Рис. 4.5. Межстанционная связь между цифровыми АТС



Рис. 4.6. Межстанционная связь между аналоговой и цифровой АТС

Рис. 4.7. Абонентский вынос

Рис. 4.8. Доступ к сети SDH


Рис. 4.9. Объединение локальных вычислительных сетей

Рис. 4.10. Применение HDSL для соединения базовых станций в сотовых сетях связи

Перечень применений технологии HDSL расширяется с каждым годом по мере роста потребности в недорогом, быстром и надежном решении для высокоскоростной связи [33-35].
При построении систем HDSL WATSON применен блочный принцип. Оператор может выбрать вариант конструктивного исполнения, технологии линейного кодирования, протокола сетевого управления, тип интерфейса. Таким образом достигается гибкость выбора парамет­ров системы при сохранении низкой стоимости из-за отсутствия ненужной избыточности. В состав аппаратуры WATSON входят следующие блоки:
-     Блок линейного окончания (LTD) для монтажа в модульной кассете 19" или в корпусе minirack для стойки 19" (рис. 4.11).
-     Блок сетевого окончания (NTU) в настольном исполнении или в корпусе minirack для монтажа в стойку 19".
-     Резервированный модуль подключения питания (PCU) для кассеты 19" (выполнен в виде двух раздельных модулей).
-     Модуль управления (CMU) для кассеты 19" для легкой интеграции с системами центра­лизованного сетевого управления на базе протокола SNMP.
-     Регенератор для особенно больших расстояний.
-     Кассета 19", в которую могут устанавливаться модули WATSON2, WATSONS и WATSON4 (рис. 4.12).

Рис. 4.11. Блок линейного окончания LTU в исполнении minirack

Рис. 4.12. Кассета 19" с блоками CMU, PCU (2 шт.) и LTU (12 шт.)
Функциональные возможности системы WATSON:
-     Скорость по интерфейсу пользователя (G.703) 2 Мбит/с.
-     Любая скорость (кратная 64 кбит/с) - до 2 Мбит/с (V.35, V.36, Х.21) по интерфейсу пользователя.
-     Изменения линейной скорости (144, 256, 512, 1048 кбит/с) с соответствующим измене­нием дальности работы.


-     Интерфейс Ethernet 10BaseT с функцией моста (bridge) - для непосредственного под­ключения ЛВС.
-     Работа по одной паре - со скоростью до 1 Мбит/с (WATSON2, WATSONS) или до 2Мбит/с (WATSON4).
-     Два интерфейса (NT64 кбит/с каждый) - для независимой работы двух трактов со ско­ростью до 1 Мбит/с каждый, т.е. система выполняет функции двухканального мультип­лексора.
-     Резервирование по одной паре - в случае обрыва одной из пар по другой передаются 15 информационных временных каналов, а также каналы 0 и 16, используемые обычно для сигнализации и управления.
-     Полное резервирование 1+1 - две пары систем HDSL устанавливаются параллельно, в случае выхода из строя одной из них, вторая (горячий резерв) обеспечивает передачу полного потока 2 Мбит/с.
-     Режим работы - прозрачный или режим с разбивкой по кадрам (G.703, G.704, ISDNPRA).
-     Питание модулей NTU и регенератора - локальное или дистанционное (по линии).
-     Управление - локальное (по интерфейсу RS232) или дистанционное (по вторичному ка­налу), централизованное сетевое управление.
-     Система измерения параметров линии, сигнализации ошибок и определения качества передачи - встроенная.
Ниже представлено подробное описание каждого из блоков системы:
Блок линейного окончания (LTU). Модуль LTU обычно устанавливается на узле сети (в помещении АТС) в виде модуля для кассеты 19" (рис. 4.13) или в корпусе minirack для монта­жа в стойку 19". На переднюю панель выведены индикаторы работы локального и удаленного модулей, все необходимые разъемы для подключения пользовательских интерфейсов, линей­ный интерфейс и разъем для подключения резервного модуля (1+1).

Рис. 4.13. Блок линейного окончания LTU для монтажа в модульной кассете 19"
Линейная часть блока LTU, кроме приемопередатчиков HDSL, содержит цепи для подачи дистанционного питания, контроля синхронизации и для передачи сигналов дистанционного управления.


Синхронизация может быть установлена как внешняя, внутренняя или восстанов­ленная (из линии).
Блок сетевого окончания (NTU) обычно используется как удаленный (абонентский) модуль, подключенный к LTD, или для соединений точка-точка. Он изготавливается в вариан­те Table Тор (рис. 4,14) (настольный) или в корпусе minirack для монтажа в стойку 19". На пе­редней панели находятся индикаторы работы локального и удаленного модулей. На задней панели находятся линейный интерфейс и интерфейс управления, разъемы для подключения пользовательских интерфейсов.

Рис. 4.14. Блок сетевого окончания в исполнении Table Top
Для корпуса Table Top в случае локального электропитания внешний выпрями­тель/преобразователь обеспечивает напряжение 48 В от сети 220 В. В варианте minirack преобразователь находится внутри корпуса. По требованию модуль NTU комплектуется компонентами для настенного монтажа.
Регенератор (Repeater) (рис. 4.15) выполнен в виде одной платы для двух пар. В зави­симости от требуемого исполнения корпуса, конструкция может быть изменена. Имеется спе­циальный корпус для подземного монтажа. Допускается дистанционное или локальное элек­тропитание и обеспечивается регенерация CRC-6.
Управление. Серия оборудования WATSON допускает локальное или дистанционное конфигурирование, все операции по которому выполняются программно. Конфигурирование осуществляется с терминала типа VT100 или персонального компьютера. Можно использовать ручной малогабаритный терминал PSION За со специальным программным обеспечением Schmid (рис. 4.16).

Рис. 4.16. ПО централизованного  сетевого управления,  ручной терминал PSION

При интеграции в существующие системы управления на базе протокола SNMP можно использовать модуль управления (CMU). Schmid также предлагает законченную централизо­ванную систему управления на базе платформы Spectrum (Cabletron). Для специфических применений обеспечивается совместимость с интерфейсами управления различных произво­дителей, в частности ХМР1 Bosch, HP OpenView.
Все оборудование Schmid Telecom производится в соответствии с международными стандартами качества ISO 9001. Вся аппаратура сертифицирована Минсвязи РФ (Госкомите­том по связи и информатизации). Оборудование WATSON более двух лет применяется на се­тях связи России ведущими операторами, такими как Ростелеком, Глобал Один, ТелеРосс, городскими телефонными сетями Москвы, Новосибирска, Краснодара, Пензы, Казани, Влади­востока, ОАО "Электросвязь" многих регионов страны, операторами сотовых сетей и многими другими пользователями.

ы реализации аппаратуры уплотнения, основанной на технологии DSL

К 2000 г. в России ожидается увеличение телефонной плотности (число телефонов на 100 жителей) с 17 до 28 , что эквивалентно вводу 14 млн. номеров. Около 60% прироста но­вых номеров дает замена аналоговых станций цифровыми, которые на тех же производствен­ных площадях обеспечат 3-4-кратный прирост номерной емкости. Однако для подключения новых абонентов требуются новые абонентские линии, создание которых путем традиционной прокладки кабелей очень дорого и занимает значительное время.

В последнее время на ТфОП наблюдается увеличение незадействованной емкости (по данным Госкомсвязи РФ коэффициент использования емкости на ГТС составляет примерно 90%, а на СТС - 80%), что ухудшает финансовое положений предприятий. Из-за отсутствия абонентских линий эти номера невозможно переключить платежеспособным абонентам. Ап­паратура абонентского уплотнения позволяет решить упомянутые проблемы наиболее опера­тивно без больших капиталовложений.

Аппаратура абонентского уплотнения может быть построена на различных принципах линейного кодирования. Наиболее распространенными в аппаратуре абонентского уплотне­ния технологиями являются: DSL, обеспечивающая скорость 160 кбит/с (дуплекс) по одной паре, и HDSL, обеспечивающая скорость 2048 кбит/с по двум или трем парам, а по одной па­ре - 768 кбит/с, 1168 кбит/с или 2048 кбит/с. Ниже подробно описаны примеры реализации малоканальной аппаратуры уплотнения для абонентских линий (4, 8 каналов), основанные на технологиях DSL. Многоканальные системы (до 60 каналов на одной АЛ) описаны в главе, по­священной технологиям HDSL

Рис. 2.12. Структурная схема декодера АДИКМ

Примеры реализаций малоканальных цифровых систем уплотнения

В настоящее время производится множество малоканальных систем уплотнения або­нентских линий. Сравнительные характеристики некоторых из них представлены в табл. 2.7.

Госкомсвязи РФ сертифицировано несколько десятков типов оборудования (см. табл. 2.8) [27].

Рассмотрим подробнее две системы, основанные на технологии DSL со скоростью циф­рового потока 160 кбит/с. Аппаратура TOPGAIN-4-NATEKS обеспечивает независимую работу от 2-х до 4-х телефонных каналов по единственной абонентской линии (то есть четырехкрат­ное уплотнение). Оборудование РСМ-8ВА обеспечивает восьмикратное уплотнение абонент­ских линий.

Общий принцип построения оборудования

Структурные схемы построения 4- и 8-канального оборудования весьма похожи. Ниже (рис. 2.15) приведена структура системы TOPGAIN-4-NATEKS.

Аналоговый сигнал от абонентских комплектов АТС через схему согласования поступает на кодер-декодер (кодек), реализующий алгоритм кодирования ИКМ, Таким образом физиче­ская абонентская линия от станционных портов заканчивается на входе станционного полу­комплекта (СОТ) аппаратуры уплотнения. Далее кодек ИКМ преобразует аналоговые сигналы в цифровой поток со скоростью 64 кбит/с на каждый канал. Затем цифровые потоки сжима­ются с применением алгоритма АДИКМ специальной микросхемой транскодера до скорости 32 кбит/с или 16 кбит/с в зависимости от числа каналов в системе. Транскодирование может быть отключено оператором при необходимости обеспечения лучшего качества передачи данных, однако это приводит к уменьшению числа каналов. После транскодирования цифро­вые потоки мультиплексируются микросхемой, реализующей так называемый U-интерфейс.

U-интерфейс является наиболее широко используемым интерфейсом в сети ISDN. Он реализует подключение абонентов и обеспечивает передачу по медной паре двух каналов по 64 кбит/с (В) и одного канала D со скоростью 16 кбит/с. Для служебных целей в системе, кроме указанных каналов, организуется еще один дополнительный канал со скоростью 16 кбит/с.

В ЦСПАЛ два канала В используются для передачи цифровых потоков, кодирующих речь. При этом в случае четырехканальной аппаратуры каждый В канал содержит два оциф­рованных речевых канала (по 32 кбит/с каждый), в случае восьмиканальной - четыре (по 16 кбит/с каждый). На микросхему U-интерфейса подаются также управляющие и линейные сиг­налы (различные зуммеры, вызов и т.д.), а также служебные сигналы, используемые ЦСПАЛ для самодиагностики и диагностика цифровой абонентской линии.
Линейная часть микросхемы U-интерфейса осуществляет кодирование 2B1Q, наиболее распространенное в настоящее время для передачи цифровых потоков по медным парам. Обеспечивается также эхокомпенсация, что позволяет одновременно вести и прием и пере­дачу по одной паре.
На выходе станционного полукомплекта ЦСПАЛ сигнал от U-интерфейса проходит через схему согласования с линией, которая обеспечивает подачу в линию дистанционного питания от источника дистанционного питания, защитное отключение дистанционного питания в слу­чае обрыва или замыкания абонентской пинии, а также грозозащиту.

Таблица 2.7. Сравнительные характеристики малоканальных систем уплотнения

Наименование оборудования	TOPGAIN-4-NATEKS	РСМ-4	DPGS-4Q	MultiGain 2000	Telplus4	РСМ-4	РСМ-8ВА
Фирма	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	ECI Telecom	ТЕСОМ	Tadiran Telecom	Telspec	Schrack Telecom	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"
Страна	Россия	Израиль	Тайвань	Израиль	Чехия-Велико­британия	Австрия	Россия
Сертификат соответствия	ОС/1-СП-399	ОС/1-СП-6	ОС/1-К-29	ОС/1-К-28	ОС/1 -СП- 142	ОС/1-СП-48	ОС/1-СП-318
Число каналов на АЛ	2, 3, 4, 8 программир.	2,3,4	4	2, 4, 8-псевдо	2,4	4	8
Число модулей в кассете (19")	16	12	15   '	12/24	15	16	15
Напряжение питания станционного полукомплекта, В	36-72	45-75	36-72	48	60	48	36-72
Напряжение в линии, В	24/160	160	160	160	160	160	24/250
Соблюдение специальных требований электробезопасности	не требуется*	требуется	требуется	требуется	не требуется	требуется	не требуется*
Максимальное затухание линии, на частоте 40 кГц, дБ	42	42	40	42	45	42	42
Максимальное сопротивление шлейфа АЛ, Ом	5200	1200	1300	1200	1250	1200	5200
Средства индикации и управления	светодиоды, ЖК дисплей, ПЭВМ	светодиоды	светодиоды	светодиоды, ПЭВМ	светодиоды, двухзначная индикация	светодиоды	светодиоды
Наличие регенераторов	есть	нет	нет	нет	нет	нет	есть
Электропитание абонентского модуля	по линии/ автономное	по линии	по линии	по линии	по линии/ автономное	по линии	по линии/ автономное
Встроенные функции самодиагностики	есть	нет	есть	есть	есть	есть	есть
Гарантийный срок, лет	1	1	1	1	1	1	1
Уплотнение прямых проводов	есть	нет	нет	нет	нет	нет	нет
Четырехпроводное окончание	есть	нет	нет	нет	нет	нет	нет

* - при локальном электропитании абонентского полукомплекта

Таблица 2.8. Перечень сертифицированных систем абонентского уплотнения

Номер сертификата	Наименование продукции	Предприятие-заявитель	Срок действия
ОС/1-К-24	JPG-4C	SAE MIN KOR RUSS	31/12 1997
ОС/1-К-28	Multigain 2000	Tadiran	1/03 1998
ОС/1-К-29	JPGS-4Q	СП "Компас"	1/03 1998
ОС/1-СП-31	ASLMX	ECI Telecom Ltd.	1/05 1998
ОС/1-СП-32	DS-PCM2, DS-PCM4	INTRACOM S.A. HELLENIC Tl	1/05.1998
ОС/1-СП-36	TOPGAIN-4-NATEKS	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	1/05 1998
ОС/1-СП-38	РАУКС	Предприятие "Сети"	1/06 1998
ОС/1-СП-39	ЦАВУ	Научно-внедренческая коммерческая фирма "Градиент"	1/06 1998
ОС/1 -СП -140	PCM4	KOMMUNIKATIONS ELECTRON I К Gmbh & CO	1/06 1998
ОС/1-СП-143	PCM-4	"Далмекс Мультитрейд Хенделс ГмбХ"	1/07 1998
ОС/1-СП-145	АВУ-Л	000 "Ленд"	1/07 1998
ОС/1 -СП- 146	PCM Multi	PHILIPS	1/09 1998
ОС/1 -СП- 162	Морион-ЗОА	АО "Морион"	1/09 1998
ОС/1 -СП -165	TAF-1A	АО "Колателеком"	1/11 1998
ОС/1-СП-177	PGSQ(PCM-2)	PHILIPS Transmission Networks	1/11 1998
ОС/1-СП-181	PCM4Q	SIEMENS AG	1/11 1998
ОС/1-СП-185	PCM 4AX/10A, A1 564/1 562PG	KOMMUNIKATIONS ELECTRONIK GmbH & CO	31/12 1998
ОС/1-СП-186	I MACS	АОЗТ "Инкома Лтд"	31/12 1998
ОС/1-СП-187	OCM-TMS	АОЗТ "Дженерал ДейтаКомм"	31/12 1998
ОС/1-СП-190	A1512PL	KOMMUNIKATIONS ELECTRONIK GmbH & СО	31/12 1998
ОС/1-СП-194	CX 1OOO(IOOO/6,/16)	АОЗТ "Инкома Лтд,"	1/03 1999
ОС/1-СП-3	DFA	Datentechnik GmbH	1/03 1999
ОС/1-СП-5	VFA	Datentechnik GmbH	1/03 1999
ОС/1-СП-195	XFA	Datentechnik GmbH	1/03 1999
ОС/1-СП-196	PCM2A	Siemens AG.UebVT	1/03 1999
ОС/1-СП-202	MARATHON	АОЗТ "АргусСофтКомпани"	1/03 1999
ОС/1-СП-203	SLC 120/240	"AT&T Сетевые системы"	1/03 1999
ОС/1-СП-21 1	Alcatel 151 4MX	Alcatel Telecom	1/06 1999
ОС/1-СП-223	CP600/800	DSC Communication Corporation	1/07 1999
ОС/1-СП-224	MARATHON	АООТ "Летус"	1/07 1999
ОС/1-СП-236	TAF-1A	ЗАО "ТД-ТЕЛЕКОМ"	1/09 1999
ОС/1-СП-246	QMX-04	IPS	1/10 1999
ОС/!-СП-248	АВУ	АО "Самарапромсвязь"	1/10 1999
ОС/1-СП-252	MP.KM.FCD.DV-MUX.DXC	RAD Data Communication Ltd.	1/10 1999
ОС/1-СП-253	PCM2A	ELCON Systemtechnik GmbH	1/10 1999
ОС/1-СП-193	ЦАВУ	Завод"Калугаприбор"	1/11 1999
OC/i-Cn-267	PCM11A(PCM-11)	ELCON Systemtechnik GmbH	31/12 1999
ОС/1-СП-270	ИКМ-4--4	ОАО "Морион"	1/02 2000
ОС/1-СП-276	RAD	RAD Data Communication Ltd.	1/02 2000
ОС/1-СП-19	ЦАВУ	ПО "Азовский оптико-механический завод"	1/02 2000
ОС/1-СП-22	АВУ	АО "Информсвязь", Уфимский опытный завод	1/02 2000
ОС/1-СП-6	PCM-2, PCM-4	ECI Telecom Ltd.	1/03 2000
ОС/1-СП-296	Telp!us-2,Telplus-4, Te!plus-10	ООО "ТЕЛПРО"	1/05 2000
ОС/1-СП-318	PCM-8BA	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	1/07 2000
ОС/1-СП-398	DLC-1100E	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	1/05 2001
ОС/1-СП-399	TOPGAIN-4-NATEKS	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	1/05 2001
ОС/1-СП-411	UPG60	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	1/05 2001
ОС/1-СП-412	Flexgain PCM-4	ЗАО "НТЦ НАТЕКС"	1/05 2001

Рис. 2.15. Структурная схема оборудования TOPGAIN-4-NATEKS

Вся работа станционного полукомплекта ЦСПАЛ проходит под управлением микропро­цессора и микропрограммы. В свою очередь, микропроцессор станционного полукомплекта обменивается информацией с центральным процессором модуля диагностики и управления (MCU), последний же через систему централизованного сетевого управления связан с цен­тральным управляющим компьютером.
Абонентский полукомплект ЦСПАЛ по своей структуре во многом повторяет станцион­ный. Особенностью абонентского полукомплекта является необходимость реализации в нем абонентской сигнализации, в том числе вызывного сигнала (звонка) и питания абонентских телефонных аппаратов, что требует достаточно большой мощности. Поэтому в абонентском полукомплекте содержится собственный вторичный источник питания, получающий энергию либо по цифровой абонентской линии от станционного полукомплекта, либо от бытовой элек­тросети (110 В или 220 В) в случае локального питания.
Все методы кодирования, использованные в ЦСПАЛ, соответствуют рекомендации Ме­ждународного Союза Электросвязи (ITU-T). Метод аналого-цифрового преобразования ИКМ обеспечивает преобразование сигнала в поток со скоростью 64 кбит/с. Метод АДИКМ обес­печивает сжатие цифрового потока до 32 кбит/с либо 16 кбит/с (G.726).
Для цифровой системы уплотнения TOPGAIN-4-NATEKS скорость передачи по АЛ со­ставляет 160 кбит/с (2В+0+16кбит/с), таким образом организуется мультиплексирование до четырех каналов с использованием АДИКМ модуляции (четыре информационных канала по 32 кбит/с и еще 32 кбит/с для передачи сигнализации и дистанционного управления). Система TOPGAIN-4-NATEKS является гибкой и позволяет независимое программирование процесса кодирования по каждой из АЛ. Так, например, система может быть сконфигурирована в трехканальный режим (2 канала АДИКМ 32 кбит/с + 1 канал ИКМ 64 кбит/с) или двухканальный режим (2 канала ИКМ 64 кбит/с). Такое изменение конфигурации рекомендуется в случае ис­пользования на одном из каналов системы высокоскоростного модема (33600 бит/с), так как АДИКМ сжатие ограничивает возможную скорость передачи данных до 14400 или 9600 бит/с (в зависимости от состояния абонентской линии).


В восьмиканальной системе РСМ-8ВА ( Bandwidth Adaptive) применено динамическое перераспределение полосы пропускания. Скорость группового тракта в системе РСМ-8ВА та же, что и в TOPGAIN-4-NATEKS - 160 кбит/с (128 кбит/с информационные каналы + 32 кбит/с канал сигнализации и управления). Однако скорость кодирования каждого из каналов автома­тически изменяется в зависимости от общего числа задействованных в данный момент кана­лов. Например, если заняты четыре канала (разговаривают четыре абонента), каждый канал кодируется со скоростью 32 кбит/с, а если все восемь - 16 кбит/с.
Конструктивно обе системы выполнены в виде модульных кассет стандартного размера (19 дюймов), в которые устанавливаются блоки станционных полукомплектов (16 блоков на 4 номера каждый для TOPGAIN-4-NATEKS; 15 модулей на 8 номеров каждый для РСМ-8ВА). В ту же кассету монтируется источник питания и модуль управления (для системы TOPGAIN-4-NATEKS).
Абонентский полукомплект имеет влагозащищенный корпус. Каждая пара из абонент­ского и станционного полукомплектов устанавливается на одну цифровую абонентскую ли­нию, формируя на ней 4 или 8 независимых телефонных каналов между АТС и абонентскими устройствами (телефонами).
Электропитание станционных полу комплектов осуществляется от станционных батарей напряжением 36-72 В через источник питания с возможностью резервирования. Электропита­ние абонентского полукомплекта - локальное или дистанционное.
Для случаев, когда подача в АЛ напряжения для дистанционного питания абонентского полукомплекта является недопустимой, разработана версия аппаратуры с локальным элек­тропитанием абонентского полукомплекта от бытовой сети 220 В переменного тока (TOPGAIN-4-RT-LP). При использовании версии LP (Local Power) не требуется соблюдение до­полнительных мер техники безопасности, обязательных при эксплуатации систем уплотнения с дистанционным питанием [21, 22].
Для дистанционного питания абонентского полукомплекта в системах TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА предусмотрена защита от поражения электрическим током при случайном прикосновении к проводу, а также защита от короткого замыкания.


Система TOPGAIN-4- NATEKS обладает функциями глубокой самодиагностики и осуществляет контроль подключе­ния и исправности абонентского полукомплекта перед подачей дистанционного питания. Бла­годаря этому обслуживающий персонал гарантирован от воздействия высокого напряжения при выполнении монтажных работ или ремонта: на разомкнутой паре или на неисправном абонентском полукомплекте не может быть высокого напряжения, в абонентском полуком­плекте предусмотрен также индикатор наличия напряжения питания в линии.

Рис. 2.16. Внешний вид систем РСМ-8ВА и TOPGAIN-4-NATEKS
Дальность работы ЦСПАЛ представлена в таблице 2.9.
Таблица 2.9. Допустимая длина АЛ для систем TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА

Диаметр жилы, мм	Допустимая длина линии, км
	TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА
	Без регенератора	С тремя регенераторами
0.4	5.0	20.0
0.5	7.0	28.0
0.6	13.0	52.0
0.9	22.0	84.0
1.2	30.0	120.0

Температурный диапазон работы станционных полукомплектов оборудования составля­ет 0°...+400С, абонентских полукомплектов и регенераторов -20°...+60°С, возможен заказ оборудования для работы при температурах до -40°С.
Основные применения ЦСПАЛ, описание интерфейсов.
На рис. 2.17. даны основные схемы применения оборудования TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА, которые постоянно совершенствуются с целью наиболее полного соответствия требованиям операторов [22-26].
Линейный интерфейс, регенераторы. Наиболее часто ЦСПАЛ применяются для уп­лотнения абонентских линий городских и сельских телефонных сетей. Если длина абонент­ских линий не превышает значений, представленных в табл. 2.9, подключение абонентского полукомплекта не представляет трудностей. Необходимо отметить, что приведенные в табли­це значения являются ориентировочными. На самом деле, число параметров, которые необ­ходимо учитывать при оценке работоспособности оборудования на той или иной линии, су­щественно больше (переходное затухание, уровень шума, сопротивление изоляции и т.д.).


Измерить все эти параметры штатным измерительным оборудованием, как правило, невоз­можно. Специализированная измерительная аппаратура стоит чрезвычайно дорого и, поэтому ее применение не всегда целесообразно. Много проще произвести оценку качества пары с помощью имеющегося комплекта аппаратуры TOPGAIN-4-NATEKS или с помощью более ком­пактного набора из двух модемов NTU-128SA. Установив на обоих концах уплотняемой линии модемы NTU-128SA, оператор имеет возможность проверить возможность вхождения обору­дования в синхронизацию, коэффициент ошибок и многие другие параметры. Модемы NTU-128SA идентичны оборудованию ЦСПАЛ по линейному интерфейсу, поэтому полученные с их помощью данные будут точно характеризовать пригодность линии для применения ЦСПАЛ.

Рис. 2.17. Схемы включения ЦСПАЛ
Аппаратура ЦСПАЛ спроектирована таким образом, чтобы на подавляющем большинстве абонентских линий (с сопротивлением шлейфа до 1300 Ом) абонентский полукомплект мог быть подключен к станционному без применения линейных регенераторов. Тем не менее, в ряде случаев длина абонентских линий превышает допустимые для безрегенераторного под­ключения значения. Для переброски телефонных номеров возможно также использование прямых проводов или длинных абонентских линий. В этих случаях применяются линейные ре­генераторы. Регенератор может устанавливаться по трассе уплотняемой АЛ, каждый регене­ратор обеспечивает увеличение максимальной дальности работы аппаратуры на 95-100%.
Размещаются регенераторы, как правило, в помещениях кроссов или в распределительных шкафах.
Электропитание к регенераторам может быть подведено дистанционно по АЛ. В этом случае допускается установка двух регенераторов, абонентский полукомплект тогда должен иметь локальное электропитание. Регенераторы могут быть также подключены к локальной сети электропитания 60 В постоянного тока или 220 В переменного (через адаптер). В этом случае количество их на трассе практически неограниченно.

Рис. 2.18. Схема включения регенераторов


Благодаря наличию процессора упрощена установка регенераторов. Дополнительный светодиод на модуле СОТ показывает оператору о наличии/отсутствии синхронизации на ка­ждом регенерационном участке.
Для упрощения инсталляции оборудования и оценки качества пар система TOPGAIN-NATEKS снабжена расширенной светодиодной индикацией, включая светодиод "качество сигнала". Алгоритм установки оборудования выглядит следующим образом. В случае, когда длина уплотняемой линии близка к предельным значениям (см. табл. 2.9), производится под­бор пар и оценка их качества по показаниям светодиода SQ. Если параметры линии хорошие, светодиод SQ не зажигается. При наличии ошибок на цифровой АЛ светодиод начинает вспы­хивать - чем чаще вспыхивает светодиод, тем хуже качество линии. Поскольку параметры ли­нии с течением времени могут ухудшиться, рекомендуется установить регенератор при час­том вспыхивании светодиода SQ, даже если качество работы аппаратуры "на слух" не вызы­вает нареканий.
Станционный интерфейс. Оборудование TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА может ис­пользоваться с любыми типами АТС, так как подключение происходит по 2-проводному ана­логовому абонентскому интерфейсу, называемому иногда "интерфейс ab" или "Z-интерфейс". Некоторые типы телефонных станций однако имеют особенности в реализации або­нентских интерфейсов.
Прежде всего, необходимо отметить квазиэлектронные АТС "Квант", в которых напря­жение на абонентском шлейфе при опущенной трубке телефонного аппарата снижается с 60 В до 5 В. Так как все ЦСПАЛ рассчитаны на работу со стандартным интерфейсом, где такое понижение не предусмотрено, базовая версия ЦСПАЛ TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА не предусматривает работу с квазиэлектронными АТС "Квант". Для обеспечения работы с квази­электронными станциями разработана специальная версия оборудования ЦСПАЛ, отличаю­щаяся схемотехникой входных цепей станционного полукомплекта. Если эксплуатация ЦСПАЛ предполагается с квазиэлектронной станцией, это необходимо указывать при размещении заказа на оборудование.


Некоторые особенности абонентского интерфейса АТС могут быть обусловлены также изношенностью оборудования коммутационных станций. Например, АТС декадно-шаговой системы, до сих пор эксплуатируемые рядом операторов связи, часто подают в абонентские цепи повышенные напряжения и токи. Так как ЦСПАЛ полностью реализованы на полупровод­никовых приборах, превышение входного тока в несколько раз от номинала может вызвать выход из строя входных цепей. Для предотвращения такой ситуации необходимо использо­вать дополнительный защитный кросс, который можно заказать в комплекте к оборудованию ЦСПАЛ или изготовить самостоятельно, согласно приведенной на рис. 2.19 схеме.

Рис. 2.19. Схема оборудования дополнительного кросса для защиты ЦСПАЛ при эксплуатации с АТС декадно-шаговой системы
Абонентские интерфейсы. Базовые версии систем TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА обеспечивают подключение к абонентским полукомплектам подавляющего большинства при­меняемых в СНГ сертифицированных оконечных устройств. Телефонные аппараты электрон­ных и электромеханических систем, модемы, факс-аппараты могут подключаться к ЦСПАЛ без ограничений. Для подключения таксофонов предусмотрена поставка специальных версий, поддерживающих изменение полярности и метрические сигналы 12/16 кГц.
Некоторые типы абонентских устройств, особенно не сертифицированные Министерст­вом связи, однако, не полностью соответствуют международным спецификациям и требова­ниям ГОСТов. Кроме того, устаревшие типы телефонных аппаратов и некоторые типы учреж­денческих АТС, включаемых по абонентским линиям (например, некоторые модели АТС PANASONIC), требуют для своей работы повышенных значений напряжений или токов. Для гарантированной работы ЦСПАЛ с такими типами абонентских устройств иногда необходима настройка параметров выходных цепей абонентского полукомплекта. Для избегания проблем подобного рода рекомендуется по возможности указывать при заказе ЦСПАЛ тип оконечного оборудования и, главное, использовать только сертифицированные телефонные аппараты и УАТС.


Некоторые типы карточных таксофонов требуют специфических параметров абонентско­го интерфейса. Если ЦСПАЛ будет использована для подключения карточных таксофонов, же­лательно указывать при заказе тип таксофона, таким образом будет гарантирована поставка требуемой версии аппаратуры.
Специальные интерфейсы. Разработчиками аппаратуры TOPGAIN-4-NATEKS накоплен богатый опыт адаптации ЦСПАЛ под специфические требования заказчиков. В частности, были реализованы несколько специальных интерфейсов для использования предприятиями транспортировки нефти и газа, операторами других ведомственных сетей. Наиболее важной модификацией оборудования TOPGAIN-4-NATEKS стала разработка 4-проводного интерфейса как для станционного, так и для абонентского полукомплектов, а также специального про­граммного обеспечения, позволяющего организовать соединения типа СОТ-СОТ или RT-RT.
На рис. 2.20 представлена схема применения оборудования TOPGAIN-4-NATEKS для за­мены аналоговой каналообразующей аппаратуры типа KB-12 и подобной.

Рис. 2.20. Применение TOPGAIN-4-NATEKS для замены аппаратуры типа КВ-12
В данном варианте включения к обоим соединяемым АТС подключаются станционные полукомплекты аппаратуры, смонтированные в 19 дюймовых кассетах. Подключение осущест­вляется по 4-проводным интерфейсам с регулируемыми уровнями сигналов по приему и пе­редаче. Линейный интерфейс оборудования TOPGAIN-4-NATEKS подключается к кабелю, ра­нее использовавшемуся для передачи линейных сигналов аналоговой аппаратуры уплотнения. Длина регенерационного участка для ЦСПАЛ превышает длину усилительного участка анало­говой аппаратуры, поэтому, если длина магистрали больше максимально допустимой для безрегенераторного подключения, регенераторы системы TOPGAIN-4-NATEKS устанавлива­ются в существующих конструктивах НУПов или ОУПов заменяемого аналогового оборудова­ния. Естественно, приведенная схема соединения пригодна и для строительства новых объек­тов. Немаловажно, что в одном магистральном кабеле могут уплотнятся все пары, независимо от типа скрутки.


Питание к регенераторам подается, как правило, дистанционно с обоих сторон линии. При использовании магистральных кабелей обеспечивается дистанционное питание до 4-х регенераторов с каждой стороны. Типовая длина участка регенерации для кабеля с диамет­ром жилы 1,2 мм составляет 30-35 км.
Другим интересным приложением является соединение двух УАТС, выполняемое, на­пример, по прямому проводу (рис. 2.21). Такое применение чаще всего используется в част­ных корпоративных сетях для соединения удаленных офисов. Преимуществами такого реше­ния являются единый план нумерации соединяемых станций, а также отсутствие затухания в соединительной линии, достигаемое благодаря регулированию уровней сигналов. Напомним, что при использовании 2-проводного интерфейса избежать затухания невозможно из-за опасности самовозбуждения аппаратуры.

Рис. 2.21. Соединение малых АТС
На рис. 2.22 представлена схема использования оборудования TOPGAIN-4-NATEKS для модернизации систем технологической и диспетчерской связи. Такие задачи возникают у предприятий транспортировки нефти и газа, железнодорожных, транспортных и иных пред­приятий, в которых сеть связи имеет линейную структуру.

Рис. 2.22. Организация технологической и диспетчерской связи
На рис. 2.22 а) показана действующая схема технологической и диспетчерской связи. Передача и прием ведутся раздельно по двум парам кабеля, оснащенного усилителями в слу­чаях больших обслуживаемых дистанций. В одном или нескольких пунктах установлены пуль­ты диспетчерской связи, где, как правило, подключаются аппараты для голосовой связи и/или технологические модемы.
При установке ЦСПАЛ на кабельных парах организуется цифровая связь, блоки СОТ и RT оборудуются 4-проводными окончаниями, и, таким образом, легко подключаются к суще­ствующим пультам диспетчерской связи. В случае больших дистанций, вместо линейных уси­лителей устанавливаются регенераторы, питаемые дистанционно от каждой точки включения диспетчерского пульта.


Достаточно очевидны получаемые преимущества:
-     полная цифровизация тракта, соответственно значительное улучшение качества связи;
-     отсутствие затухания, даже на линиях очень большой длины (несколько сот километров);
-     восьмикратное увеличение числа каналов.
Интерфейс каналов ТЧ помогает решить и множество других задач, одна из которых проиллюстрирована на рис. 2.23. Клиент, находящийся в пригороде, желает иметь модемную связь с узлом сети передачи данных, расположенном в городе. Кроме того, он желает в до­полнение к номерам местной АТС районного узла связи получить прямой городской номер, На пригородных направлениях все еще широко применяются аналоговые системы передачи типа КАМА , К-60 и т.д. Все они имеют 4-проводные окончания.

Рис. 2.23. Создание комбинированных каналов
В представленном на рис. 2.23 примере станционный полукомплект оборудования TOPGAIN-4-NATEKS имеет комбинированный интерфейс - два 2-проводных интерфейса для подключения к местной АТС и два 4-проводных интерфейса для подключения к каналам ТЧ магистральной системы передачи. В помещении клиента 4-проводные интерфейсы использу­ются для подключения высокоскоростного модема и УАТС, 2-проводные интерфейсы исполь­зуются для подключения местных номеров. При такой схеме организации связи клиент по единственной абонентской линии, проложенной до объекта РУС, организует подачу двух ка­налов дальней связи, а также подачу основного и дополнительного телефона местной сети.
На этом возможности применений специальных интерфейсов ЦСПАЛ не исчерпываются. Более того, разработчики ЦСПАЛ рассматривают другие предложения операторов по совер­шенствованию и адаптации аппаратуры под специфические требования. Например, в случае интереса операторов, могут быть легко организованы схемы включения через ЦСПАЛ пожарноохранных сигнализаций, схемы типа точка-многоточка и т.д.
Система технической эксплуатации. Аппаратура уплотнения TOPGAIN-4-NATEKS и РСМ-8ВА не требует технического обслуживания и регламентных работ в процессе эксплуа­тации.Обе системы снабжены средствами самодиагностики и аварийной сигнализацией.
Система TOPGAIN-4-NATEKS предусматривает также возможность установки модуля управления для организации более глубокой диагностики локально или дистанционно через систему технической эксплуатации на базе персональной ЭВМ. Централизованная система технической эксплуатации позволяет следить за состоянием 256 кассет (64 номера на кассе­ту) аппаратуры. Соединение кассет между собой и с центральным компьютером можно орга­низовывать 4-проводной физической цепью (интерфейс RS-485), по выделенным или комму­тируемым телефонным линиям с использованием модемов (интерфейс RS-232).

Принцип работы аппаратуры уплотнения

Принцип действия аппаратуры уплотнения рассмотрен на примере четырехканальной системы передачи для абонентских линий TOPGAIN-4-NATEKS.

Рис. 2.13. Обычный способ подключения абонентов

В традиционном случае телефонные аппараты подключаются к аналоговым портам те­лефонной станции (АТС) медной парой по так называемому Z-интерфейсу (интерфейс ab). Помимо речевых сигналов, по аналоговой абонентской линии передаются линейные сигналы управления: зуммеры "ответ станции", "занято", вызывной сигнал (звонок), импульсы набора номера (кратковременное замыкание шлейфа) и т.д. Применение ЦСПАЛ, в дополнение к пе­редаче нескольких речевых каналов, также позволяет передать от АТС к абоненту сигналы абонентской сигнализации, а в обратном направлении сигналы набора номера и состояние абонентского шлейфа (замкнут/разомкнут) (см. рис. 2.14)

Рис. 2.14. Принцип работы аппаратуры уплотнения

ЦСПАЛ построена по принципу временного мультиплексирования цифровых потоков, кодирующих речь (телефонный разговор). Аналоговый сигнал от четырех выходов абонент­ских комплектов станции преобразуется в цифровой поток в модуле станционного полуком­плекта (СОТ) с помощью ИКМ или АДИКМ модуляции. Далее четыре цифровых потока объе­диняются в один групповой поток и передаются в цифровом виде по абонентской линии, на­зываемой поэтому цифровой абонентской линией. В абонентском полукомплекте (RT) проис­ходит обратное преобразование.

В малоканальных системах передачи, таких как четырехканальная TOPGAIN-4-NATEKS и восьмиканальная РСМ-8ВА, для передачи сигналов по ЦДЛ используется технология DSL, обеспечивающая дуплексный обмен на скорости 160 кбит/с. В многоканальных системах пе­редачи (более 10 каналов по одной линии) применяются технологии высокоскоростной циф­ровой абонентской линии HDSL, обеспечивающие скорость передачи от 768 кбит/с до 2048 кбит/с по одной паре. Иногда применяются также технологии симметричной высокоскорост­ной цифровой абонентской линии по одной паре (SDSL), позволяющие передавать по одной паре дуплексный поток со скоростью 2336 кбит/с.

Радиотехнологии и аппаратные средства

Структура радиосети может быть различной. Рассмотрим некоторые примеры использо­вания радиотехнологий на "последней миле":

1. Радиорелейный тракт в конфигурации "точка-точка" (point-to-point), при этом органи­зуется абонентский вынос номеров с опорной АТС.

2.      Радиоканал в конфигурации "точка-много точек" (point-to-Multipoint) на участке опор­ная АТС - оконечное групповое устройство.

3.      Микросотовая структура построения радиосети, при этом радиоканал организуется на некоторых участках абонентской линии или по всей ее длине.
К системам последнего типа можно отнести АТС учрежденческо-производственной связи с радиодоступом, характеристики некоторых из которых приведены в табл. 6.1. К этому же виду относятся системы беспроводного доступа к АТС (Wireless Local Loop - WLL). Параметры радиоканала в таких системах иногда соответствуют одному из стандартов сотовой системы связи: AMPS, NMT, GSM, IS-95, стандартам бытовых радиотелефонов или специально разра­ботанным стандартам: DECT, CT-2, CDMA, FH-TDMA (FH-CDMA) и др. В системах WLL, как правило, отсутствует центр коммутации, позволяющий поддерживать связь при переходе из одной соты в другую. Такие системы обычно рассматриваются как продолжение местных те­лефонных сетей общего пользования, на них распространяются правила предоставления ус­луг и методы регулирования тарифов, действующие на местных телефонных сетях общего пользования.

4.      Сети радиосвязи с подвижными объектами сотовой структуры.

5.      Сеть радиосвязи, когда вся сеть представляет собой, как правило, одну большую соту, отличительной чертой этой технологии является небольшое число используемых частот, а, следовательно, и небольшое число точек подключения к ТфОП.

6.      Всевозможные радиоудлинители и системы радиотелефонной бесшнуровой связи (Cordless Telephone), в которых радиоканал организуется между базовым блоком, представляющим собой абонентское или групповое оконечное устройство, и радиотелефонной труб­кой (радиостанцией), т.е.
радиоканал не является АЛ или ее частью.


Таблица 6.1. Характеристики некоторых АТС с радиодоступом

Наименование	ISDX	Freeset	Forum	Megaset
Производитель	GPT	Ericsson	AT&T	Siemens
Страна- изготовитель	Великобритания	Швеция	США	Германия
Мощность передатчика, мВт	10	10	20	20
Рабочая частота, МГц	864/868	1 880/1 900	46/49, 902/928	1880/1900
Ширина канала (скорость)	25 кГц	32 кбит/с	25 кГц	32 кбит/с
Число радиоканалов	40	120	5	120
Количество базовых станций	400	200	49	216
Число каналов, обслуживаемых одной базовой станцией	2/4/6	8	2.	До 6
Максимальное количество абонентов	1000	600	32	216
Средняя дальность действия, м	200	300	150	250
Максимальное удаление базовых станций от АТС	До 1 км с дистан. питанием	До 1 км с дис-тан. питанием	До 1 км с дис-тан. питанием	До 1 ,5 км

В настоящее время все большее распространение для организации абонентского ра­диодоступа начинают получать системы WLL, как наиболее экономичные и отвечающие ос­новным задачам операторов связи [41].

При сравнении способов организации абонентского доступа необходимо учесть сле­дующее. Системы WLL по сравнению с кабельной распределительной сетью имеют:

1.      меньшую трудоемкость строительно-монтажных работ, следовательно более короткие сроки ввода в эксплуатацию;

2.      меньшие начальные затраты и малый срок окупаемости;

3.      большую гибкость и легкую трансформацию;

4.      несомненные преимущества при сооружении сети на сильно пересеченной местности с большим числом водных преград и водоемов, а также в случае сложных грунтов.

Применение оборудования WLL экономически оправдано во многих практических при­ложениях, например:

1.      при создании операторами новой сети радиодоступа с частичным использованием су­ществующих линейно-кабельных сооружений в городских и пригородных районах;



2.      при телефонизации сельских районов, где телефонная плотность (число абонентов на квадратный километр) невелика и прокладка длинных кабельных абонентских линий мо­жет оказаться невыгодной;

3.      при подключении абонентов в условиях отсутствия свободных пар в кабеле на абонент­ском участке ГТС ( при средней телефонной плотности);

4.      при невозможности прокладки кабеля, например, в труднодоступных районах;

5.      при организации временной связи, например, для организации выставок.

В системах радиодоступа широко используются самые различные технологии организа­ции множественного доступа, в частности, следующие:

FDMA (Frequency Division Multiple Access) - множественный доступ с частотным разде­лением, при этом выделенный для определенной системы спектр делится на полосы частот, в которых осуществляется передача канальной информации от разных абонентов;

TDMA (Time Division Multiple Access) - множественный доступ с временным разделени­ем, при этом выделенная полоса частот предоставляется для передачи канальной информа­ции на определенный короткий промежуток времени, в следующий промежуток времени осу­ществляется передача информации от другого абонента;

CDMA (Code Division Multiple Access) - множественный доступ с кодовым разделением, сообщения от абонентов шифруются и передаются одновременно, этот способ имеет опре­деленные достоинства (например, скрытность информации), но при этом для передачи требуется довольно широкая полоса частот, что может быть недостатком при ограниченности частотного ресурса.

Наиболее широко в оборудовании радиодоступа применяются перечисленные ниже стандарты: СТ-2 (и ее модификации), DECT (PRE-DECT), CDMA (IS-95), D-AMPS, MOW Hopping (MultiGain Wireless).

Технология СТ-2 использует метод множественного доступа с частотным разделением каналов FDMA, совмещенный с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема TDD, при котором в одном временном интервале осуществляется передача сообще­ния от абонента, а в следующий момент - прием сообщения от базовой станции.


Таким обра­ зом используется только одна несущая частота для передачи и приема информации.

Такой стандарт принят, например, для создания системы Telepoint, предназначенной для связи подвижных абонентов с абонентами фиксированной сети [42]. Эта система получи­ла в Европе широкое распространение: в Великобритании это системы Phonepoint и Zonephone, в Германии это служба Birdie. Стандарт СТ-2 обеспечивает конфиденциальность переговоров и высокое качество приема речевых сообщений.

В стандарте DECT используется временное разделение каналов ТОМА в сочетании с таким же, как в стандарте СТ-2, временным дуплексным разделением TDD. Предусматривает­ся возможность присоединения к цифровым сетям ISDN. Технология DECT может применять­ся как для построения оборудования абонентского радиодоступа, так и радиотелефонной бесшнуровой связи.

В России разрешено применение оборудования стандартов СТ-2, работающее в полосе частот 864-868,2 МГц, и оборудование DECT, работающее в полосе 1880-1900 МГц.

По действующим правилам [43] допускается работа в одном регионе нескольких опера­торов, использующих для радиосвязи отдельные участки полосы радиочастот в диапазоне 800 МГц и радиотехнологию СТ-2: "На конкретной территории могут получить право операторской деятельности в полосах частот: ...864-868,2 МГц - несколько операторов, предоставляющих услуги местной телефонной связи с помощью сетей беспроводной радиотелефонной связи общего пользования на базе бесшнуровых телефонных аппаратов офисного типа, радиотелефонных систем технологии СТ-2.

Право операторской деятельности с использованием указанных радиотелефонных средств может быть предоставлено операторам, имеющим лицензии на предоставление на этой территории услуг местной телефонной связи.

При соблюдении операторами условий использования данной полосы согласно реше­нию ГКРЧ России от 15.12.1995 г. (протокол 35/4) разрешения Главсвязьнадзора на использованиее частот не требуется."

В Приложении 1 к решению ГКРЧ России (протокол 35/4) указаны условия использова­ния полосы радиочастот 864-868,2 МГц [44]: "Мощность передатчиков базовых блоков и абонентских "трубок" должна быть не более 10 мВт.


Могут применяться антенны с коэффициентом усиления не более 3 дБ.

Аппаратура должна обеспечивать автоматический поиск свободного канала независимо от плотности размещения оборудования. Не требуется планирования частот для каждого по­требителя и согласования частот в каждом конкретном случае применения аппаратуры."

Для оборудования абонентского доступа, использующего технологию DECT (полоса час­тот 1880-1900 МГц), также обычно не требуется частотного планирования и получения специ­ального разрешения на использования частот, если это оборудование используется в качест­ве систем радиотелефонной связи в пределах здания. В регионе также возможно существо­вание нескольких операторов, использующих такое оборудование, однако при этом также требуется выполнение вышеуказанных ограничений на мощность передатчика и усиление ан­тенны, размер соты ограничен радиусом не более 200 метров [45]. Готовится решение ГКРЧ, расширяющее размер соты для систем WLL, работающих по технологии DECT.

На использование радиосистем с технологией CDMA наложено ограничение - в регионе (зоне нумерации) может быть только один оператор, использующий эту технологию.

В табл. 6.2 приведены сравнительные характеристики различных радиотехнологий WLL.

Таблица 6.2. Сравнительные характеристики технологий абонентского радиодоступа
Техническая спецификация (параметры)	СТ-2 TANGARA	DECT	CDMA IS-95	D-AMPS	MGW Hopping
Диапазон частот, МГц	839-843 864-868* 910-914	1880-1900* 1900-1920	ТХ: 869-894 RX: 824-849	ТХ: 824-849 RX: 869-894	1428-1508 1850-1930 2400-2483 3420-3500
Шаг сетки частот, кГц	100	1728	1250	30	1000
Способ разделения каналов/ организация дуплекса	РОМАДОО	TDMAADD	CDMA/FDD	TDMA/FDD	РН-ТОМАДОО
Тип модуляции	GFSK	GMSK	QPSK	DQPSK	3-L SRFSK
Число радиоканалов	40	10	10	832	80
Число телефонных каналов на один радиоканал	1	12	45 (61 QCELP)	3(10-15)	8
Эффективность использования спектра	10 каналов/МГц	6 каналов/МГц	9 каналов/МГц	50 каналов/МГц	8 каналов/МГц
Интерференция с излучением от до­машних и офисных радиотелефонов	Маловероятна	Вероятна	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Выходная мощность: базовая станция абонентский терминал	10 мВт 10 мВт	250 мВт (10 мВт) 250 мВт (10 мВт)	20 Вт 0,6-3 Вт	0,6Вт	300 мВт 300 мВт
Дальность связи (LOS)	12 км (направленные антенны)	200 м - 5 км (направленные антенны)	50 км	32 км	15 км (направленные антенны)
Распределение каналов по частоте	Динамическое	Динамическое	Фиксированное	Фиксированное	Динамическое
Кодирование речи	АДИКМ 32 кбит/с	АДИКМ 32 кбит/с	CELP 16 кбит/с QCELP 7,2 кбит/с	VCELP 8 кбит/с	АДИКМ 32 кбит/с ИКМ, BRA
Шифрование (наличие скремблера)	Нет	Есть	Есть	Есть	Нет
Максимальная скорость работы модема/факса по радиоканалу, кбит/с	14,4	9,6	0,3-9,6	2,4	14,4
Задержка приема/передачи для TDD (для FDD длина пакета), мс	2	10	80	40	2
Эхоподавление	Не требуется	Требуется	Требуется	Требуется	Требуется

* При использовании данных частотных диапазонов оператору местной связи не требуется разрешение ГГСН на использование рабочих частот, а также лицензия на радиотелефонную связь.

С точки зрения прохождения радиоволн, предпочтительнее использование диапазона 800 МГц. Системы с технологией DECT, а также аппаратура MultiGain, использующая особую технологию Hopping (перестройка частот), работают в более высокочастотном диапазоне (1,9 ГГц для DECT и 1,4-3,5 ГГц для MultiGain), кроме того, спектр полезного сигнала в них имеет большую ширину, чем, например, в TANGARA (864-868,2 МГц). Поэтому, для достижения той же дальности работы, что и в системе TANGARA, требуется более высокая выходная мощ­ность. Чувствительность приемника в абонентском терминале приблизительно одинакова для всех систем и ограничена уровнем шумов в радиоканале. Таким образом, в системе TANGARA RD без ухудшения дальности существенно снижена мощность радиопередатчиков.

Частоты, отведенные для радиотелефонных систем, работающих по стандарту СТ-2, не зарезервированы для других приложений. Домашние и офисные радиотелефоны, применяе­мые в России, как правило, не используют этот диапазон. Отведенные в DECT полосы частот (1880-1900 МГц) выделены для свободного использования офисными и домашними радиоте­лефонами и АТС с радиодоступом (табл. 6.1). В настоящее время многими крупными произ­водителями начинается массовая поставка радиотелефонов с технологией DECT в Россию, Соответственно, отведенная под DECT полоса частот может быть заполнена сигналами от ча­стных беспроводных телефонов, кроме того, в ближайшем будущем диапазон частот DECT " может быть также использован для систем UMTS - Universal Mobile Telecommunications Service, объединяющих все виды радиосвязи.

Системы на базе стандартов СТ-2 имеют узкую полосу рабочего канала, равную 100 кГц, поэтому менее чувствительны к неравномерности затухания в рабочей полосе частот од­ного канала по сравнению, например, с системами DECT (полоса 1,7 МГц).



Как видно из табл. 6.2, технология СТ- 2 TANGARA благодаря технологии FDMA имеет большую эффективность использования спектра частот по сравнению с другими системами. Однако DECT может работать с большей плотностью абонентов (пропускать больший трафик), потому что использует в 4 раза более широкий диапазон частот. Данное преимущество DECT-технологий существенно в крупных городах с многоэтажной застройкой или для офисных станций при платности абонентов 1000-5000 на 1 кв. км. В таких приложениях, правда, эко­номическую эффективность беспроводного решения надо сравнивать с кабельным решением, например прокладкой ВОЛС.

В пригородах и сельской местности при плотности абонентов 2-10 на 1 кв. км более ак­туальным является большой радиус действия системы в сочетании с возможностью организа­ции небольших (до 500 абонентов) сетей. Для систем с TDD (одночастотный дуплекс) даль­ность связи определяется не столько выходной мощностью, сколько отношением величины защитного интервала (паузы между пакетами) к длине самого информационного пакета. В системах с меньшей длиной пакета легче обеспечить достаточный защитный интервал для обеспечения максимально возможной дальности.

Реализация способа разделения каналов ТОМА в сочетании с TDD в технологии DECT привела к необходимости увеличения длины информационных пакетов до 10 мс на 12 кана­лов, что, в свою очередь, усложняет передачу даже на 10 км. В стандарте СТ-2 длина пакетов до 2 мс на 1 канал, что обеспечивает дальность передачи до 12 км.

При типе доступа FH-TDMA (MultiGain) такой проблемы не существует.

Благодаря малой требуемой мощности радиопередатчиков (даже при дальности связи 5-12 км) системы, работающие по стандарту СТ-2, выполняют требования приказа [43], необ­ходимые для упрощенного прохождения процедуры регистрации системы в органах Госсвязьнадзора. Уменьшение выходной мощности базовых станций позволяет также организовать их удаленное электропитание по соединительным линиям, что особенно важно для территорий с нестабильным энергоснабжением и при необходимости быстрого развертывания системы.



Уменьшение выходной мощности абонентских терминалов позволяет повысить время автономной работы и обеспечить без дополнительных затрат нормативы бесперебойной ра­боты при пропадании питания. Для систем, использующих технологию DECT, выходная мощ­ность, требуемая для достижения необходимой дальности работы, существенно выше. Малая мощность радиопередатчиков иногда облегчает также "психологические" аспекты внедрения системы, так как многие потенциальные абоненты не уверены в безвредности радиотелефо­нов, излучающих большую мощность.

Многие рассматриваемые системы используют модуляцию АДИКМ, что позволяет высо­кокачественно передавать данные на скорости до 9600 бит/с (факс) и 14400 бит/с (модем, Рекомендация V.34). Известно, что использование TDMA и FH-TDMA доступа дает возмож­ность объединения временных каналов, тем самым возможна организация BRI ISDN, правда при уменьшении общего числа каналов. С другой стороны, интеграция передачи данных в абонентскую радиосеть при ограниченном числе каналов связи неизбежно приведет к пере­распределению трафика в пользу абонентов ISDN и, как следствие, к ухудшению качества об­служивания для других абонентов.

В системах с технологиями СТ-2 и DECT используется динамическое распределение ка­налов в рабочей полосе частот, что облегчает проектирование и наладку аппаратуры. Кроме того, для технологий СТ-2, ввиду малой длительности задержки приема/передачи пакетов от­сутствует необходимость эхоподавления.

Разновидности абонентских линий

Основные типы абонентских комплексов АТС:

• АЛ делового сектора (предприятия или учреждения), по ним допускается увеличенный поток нагрузки (до 0,2 Эрл);

•       АЛ квартирного сектора индивидуального или коммунального пользования, причем по линиям коммунального пользования допускается увеличенная нагрузка (до 0,2 Эрл);

•       линии таксофонов местной связи, позволяющие устанавливать только исходящие со­единения;

•       линии таксофонов междугородной телефонной связи;

•       линии таксофонов для связи с платными сервисными службами (например, справочными);

•       линии переговорных пунктов для междугородной и внутризоновой связи (с серийным исканием по входящей связи).

Кроме этого, современные цифровые АТС должны обеспечивать включение устройств передачи данных (например, модемов) и факсимильной информации, для которых соедине­ния устанавливаются по телефонному алгоритму, а также оконечного абонентского оборудования ЦСИО. При включении таких устройств обычно должны запрещаться все виды внешнего вмешательства (например, подключение операторов АМТС и службы технической эксплуата­ции, передача "сигналов уведомления" и т.д.).

Для возможности оплаты разговоров (кассированием жетона при ответе вызываемого абонента в таксофоны местной телефонной связи) соответствующие абонентские линии долж­ны обеспечивать передачу специального сигнала "переполюсовка проводов". По линиям ме­ждугородных таксофонов кроме такого сигнала должна обеспечиваться трансляция с АТС та­рифных импульсов с частотой 16 кГц. Следует отметить, что существуют таксофоны со встро­енным устройством тарификации разговоров. В этом случае по АЛ не требуется передавать сигналы тарификации, так как управление оплатой разговоров осуществляется автономно.

Традиционные абонентские линии (медные пары) должны иметь следующие па­раметры [12]:

•       сопротивление шлейфа (короткозамкнутой цепи проводов а и b абонентской линии) не более 1000 Ом, для удаленных абонентов не более 2000 Ом (для некоторых типов учре­жденческих АТС допускается увеличенное предельное значение сопротивления -3000 Ом);

•       сопротивление шлейфа АЛ, включая сопротивление телефонного аппарата, не более 1800 Ом;

•       емкость между проводами и по отношению к земле не более 0,5 мкФ (для линий уда­ ленных абонентов допускается предельное значение емкости до 1,0 мкФ);

•       сопротивление изоляции между проводами или между каждым проводом и землей (сопротивление утечки) не менее 20 кОм (для некоторых типов АТС, например, для АТСК, не менее 80 кОм);

•       собственное затухание не должно превышать 4,5 дБ (для кабелей с диаметром жил 0,5 мм) или не более 3,5 дБ (для кабелей с диаметром жил 0,32 мм);

•       переходное затухание на ближнем конце (к АТС) между цепями двух соседних АЛ не должно превышать 69,5 дБ.

По абонентским линиям должна обеспечиваться возможность трансляций адресной ин­формации (номера) и процедур дополнительных услуг, которые могут передаваться декадным или многочастотным кодом. При этом частота следования импульсов номера должна состав­лять 9-11 импульсов в секунду при сигнализации декадным кодом (для АТС электронной сис­темы допускается больший разброс: 7-13 импульсов/с).

Замыкание шлейфа (проводов а и b абонентской линии) на время менее 120 мс не должно восприниматься приборами АТС как межсерийное время (интервал времени между двумя последовательно передаваемыми цифрами номера), минимальное значение межсерий­ного времени составляет 400 мс.

При сигнализации многочастотным способом по абонентской линии одновременно пе­редаются две частоты, по одной из каждой группы (Рекомендация ITU-T Q.23):

•       первая группа - 697, 770, 852, 941 Гц;



•       вторая группа - 1209, 1336, 1477, 1633 Гц.

Эти частоты специально выбраны в диапазоне выше 500 и ниже 2000 Гц, что обеспечи­вает лучшую защиту от токов, возникающих при разговорах, и меньшее переходное влияние между телефонными трактами. При этом уровень каждой из частотных составляющих сигнала набора номера на выходе телефонного аппарата должен быть для первой группы частот -6 (+/~2) дБ, для второй -3 (+/-2) дБ.

В исходном состоянии и во время разговора на двухпроводную аналоговую АЛ с АТС поступает напряжение питания микрофона телефонного аппарата не менее 33 В (стандартная величина 60 В) с полярностью: отрицательная на проводе а; положительная на проводе Ь.

При платном разговоре с местного таксофона (и при пользовании платными справоч­ными службами) после ответа полярность на проводах должна меняться для осуществления оплаты разговора. По истечении оплаченного времени происходит кратковременное восста­новление полярности (300 мс), затем возврат к полярности: положительная на проводе a; от­рицательная на проводе b.

Это необходимо для обеспечения доплаты за разговор. По аналоговой АЛ должна обес­печиваться также возможность передачи вызывного сигнала частотой 25 (+/-5) Гц, напряже­нием 95 (+/-5) В.

Серия оборудования TANGARA WIRELINE

Серия разработана фирмой SAT (Франция) специально для построения сетей доступа. Многие продукты из этой серии могут быть также использованы для других приложений. Так, мультиплексор FOT155 с успехом используется при строительстве магистральных линий свя­зи и транзитных цифровых сетей [48].

В состав серии TANGARA WIRELINE входят:

-     гибкая система уплотнения абонентских линий RMX15

-     оконечный мультиплексор RMX240

-     гибкий мультиплексор FMX12/4 (ВМХ264)

-     гамма блоков сетевых окончаний TELSAT

-     оптическая система передачи и мультиплексор SDH FOT155

-     система управления сетью IONOS.

Пример построения сети абонентского доступа с применением оборудования серии TANGARA WIRELINE представлен на рис. 7.13.

Рис. 7.13. Пример архитектуры СД с использованием оборудования серии TANGARA WIRELINE

Конструктивное исполнение серии TANGARA WIRELINE позволяет соединить все компо­ненты в единое целое в малогабаритном шкафу, приспособленном для монтажа на улицах (см. рис. 7.14).

Рис. 7.14. Размещение компонент серии TANGARA WIRELINE
 в шкафу для монтажа на улицах

Гибкая система RMX15 представляет собой аппаратуру уплотнения абонентских ли­ний, основанную на технологии HDSL Система RMX15, ориентированная на использование в гибких сетях доступа, имеет ряд особенностей по сравнению с рассмотренным ранее обору­дованием абонентского уплотнения.

Система RMX15 использует для передачи 1 пару медных проводов, по которой переда­ется цифровой поток со скоростью 1168 кбит/с с линейным кодированием 2B1Q. Станцион­ный полукомплект оборудования представляет из себя 19-дюймовую модульную кассету на 120 телефонных линий. В отличие от других систем абонентского уплотнения, RMX15 может включаться в ТфОП (см. рис. 7.15) по цифровому стыку с интерфейсами V.5.1 или CAS. При необходимости подключения к ТфОП по аналоговым интерфейсам, применяется дополни­тельный мультиплексор (на рисунке показан пунктиром) FMX12/4.
Абонентские терминалы устанавливаются внутри или вне помещения в непосредственной близости от абонентов. К одной кассете станционных полукомплектов подключается до 8 абонентских полукомплектов, каждый из которых обслуживает 15 аналоговых телефонов или часть каналов отводится под ISDN. Используемый метод аналого-цифрового преобразования - ИКМ 64 кбит/с - не вносит ограничений на скорость работы модемов или факсимильных аппаратов.

Абонентский полукомплект монтируется на стене или столбе. Электропитание осущест­вляется дистанционно по сигнальной паре или локально от сети 220 В/110 В переменного тока (рис. 7.16). В отличие от большинства систем абонентского уплотнения, RMX15, помимо традиционного 2-проводного аналогового интерфейса, имеет возможность установки интер­фейсов ISDN или портов передачи данных.

Рис. 7.15. Схема включения RMX15



Рис. 7.16. Подключение абонентского полукомплекта RMX15

Оконечный мультиплексор RMX240 (рис. 7.17) предназначен для организации выно­сов номерной емкости. Одна 19-дюймовая кассета позволяет подключить 240 абонентов. Мультиплексор обеспечивает низкую цену в расчете на порт как при полной загрузке кассеты, так и при ее частичном заполнении.



Рис. 7.17. Структура оконечного мультиплексора RMX240

Модульная кассета объединяет 4 группы плат по 5 плат в каждой. Каждая группа, со­стоящая из платы процессора с групповыми трактами и 4-х интерфейсных плат, является функционально независимой. Таким образом, стоимость (в расчете на порт подключения) для 60-портовой и 240-портовой конфигурации будет почти одинакова. Такой подход чрезвычайно удобен при поэтапном развитии сети доступа.

Мультиплексор RMX240 может быть подключен к ТфОП как по аналоговым интерфей­сам, так и по цифровым с сигнализацией V.5.1 или CAS. Наибольшая экономическая эффек­тивность достигается, конечно, при цифровом включении. Для подключения по аналоговым 2-проводным линиям между коммутатором и транспортной сетью, поддерживающей потоки Е1, должен подключаться мультиплексор FMX12/4 (тот же, что используется для аналогового включения RMX15).



Мультиплексор RMX240 имеет развитую систему аварийной сигнализации и разработан по принципу "включи и работай". Для облегчения обслуживания и модернизации предусмот­рена дистанционная загрузка программного обеспечения.

Набор пользовательских интерфейсов, поддерживаемых мультиплексором RMX240, достаточно широк, хотя и уступает набору интерфейсов гибкого мультиплексора FMX12/4 (см. ниже). Основная ориентация мультиплексора - построение сетей доступа в районах жилой застройки, поэтому достижение низкой цены и малых габаритов рассматривалось разработ­чиками как приоритетная задача по сравнению с богатством функций по передаче данных.

В настоящий момент мультиплексор комплектуется тремя типами интерфейсных плат: абонентских окончаний (15 двухпроводных интерфейсов на плате), интерфейсов ISDN (4 пор­та с U-стыком ISDN (2B+D)), аналоговых окончаний (ТЧ каналов) (восемь 2- или 4-проводных портов окончаний ТЧ каналов).

Мультиплексор FMX12/4 является наиболее гибким из гаммы оборудования TANGARA WIRELINE и предназначен, прежде всего, для развития сетей доступа в деловом секторе. Мощные шина данных и внутренний процессор позволяют реализовать практически все воз­можные типы пользовательских интерфейсов, а также ряд дополнительных функций, необхо­димых оператору связи.

При установке в качестве станционного терминала (рис. 7.18) мультиплексор обеспечи­вает функцию кросс-соединителя временных интервалов (cross-connect) емкостью до 26 трактов Е1. Как мощный кросс-соединитель, он может быть использован для перераспреде­ления нагрузки. Другой функцией FMX12/4 является преобразование 2-проводных аналоговых интерфейсов в цифровые тракты Е1 для последующей передачи к абонентским терминалам, в том числе к мультиплексорам RMX15 и RMX240. Одна кассета в таком включении обеспечи­вает преобразование 120 аналоговых 2-проводных интерфейсов в 4 тракта Е1. Такая конфи­гурация называется также FMX120Z.

В качестве оконечного абонентского мультиплексора(рис. 7.18), FMX12/4 обеспечивает полный перечень пользовательских аналоговых и цифровых интерфейсов, подключение уда­ленных блоков сетевых окончаний (NTU), транспорт трактов Е1, а также полные возможности кросс-соединителя между групповыми и интерфейсными (низкоскоростными) каналами и трактами.



Набор интерфейсных плат, поставляемых для FMX12/4, постоянно расширяется и на се­годняшний день включает следующие типы плат: абонентских окончаний (6 двухпроводных аналоговых интерфейсов); станционных окончаний (6 двухпроводных аналоговых интерфей­сов); станционных окончаний (12 двухпроводных аналоговых интерфейсов); синхронных пор­тов на скорость 1,2-64 кбит/с (V.24/V.28); асинхронных портов на скорость 50 бит/с - 64 кбит/с (V.24/V.28); цифровых портов 64 кбит/с G.703; высокоскоростных цифровых интерфей­сов N*64 кбит/с (X.24/V.24/V.11/V.35/V.36); на 4 порта Е1; кросс-соединителя (на 720 ОЦК); ISDN (4 стыка U 2B+D); маршрутизатора TCP/IP, FR, X.25, РРР и др.; 2-/4-проводных ТЧ кана­лов с сигнализацией Е&М; транскодера ИКМ - АДИКМ; подключения 2-/4-проводных модемов сетевых окончаний NTU; оптического модема на скорость 2 Мбит/с.

Гамма блоков сетевых окончаний TELSAT разработана для обеспечения доступа к цифровым услугам сети по медным линиям. Достаточно часто оконечный мультиплексор сети абонентского доступа (например FMX12/4) находится на определенном расстоянии от места подключения терминала абонента. Для аналоговых услуг допустимая длина линии от мультип­лексора до телефонного аппарата составляет 3-4 км, что удовлетворяет 100% задач. Для пор­тов данных ситуация может быть сложнее. Многие интерфейсы (например V.24 или V.35) не предназначены для работы на кабелях большой длины, да и большое количество жил в со­единительном кабеле (для V.24, например 25 жил) делают перспективу применения длинных кабелей малопривлекательной.



Рис. 7.18. Примеры включения мультиплексора FMX12/4

Выход находится в применении модемов, работающих на 2- или 4-проводных физиче­ских линиях на расстоянии 3-4 км и оканчивающихся необходимым интерфейсом данных (на­пример, V.35). Мультиплексор FMX12/4 имеет в своем составе платы цифровых портов, имеющие на выходе интерфейс линейного сигнала модема для физических линий или U-интерфейс ISDN, также обеспечивающий большую дальность подключения.


В качестве уда­ ленных устройств, так называемых модулей сетевых окончаний (Network Termination Unit -NTU), и применяются модемы серии TELSAT.

Несколько типовых примеров включения приведены на рис, 7.19.

Полный перечень блоков серии TELSAT приведен в табл. 7.2.

Оптическая система передачи и мультиплексор SDH FOTI55 является ключевым звеном серии TANGARA WIRELINE. По своим технико-экономическим показателям система FOT155 может быть по праву названа мультиплексором SDH нового поколения, разработан­ным на основе самой современной элементной базы и имеет в высшей степени привлека­тельные габариты, надежность и стоимость. Достаточно упомянуть, что фирма-производитель системы FOT155 после запуска ее в производство остановила выпуск гаммы оптических сис­тем PDH ввиду явной неконкурентоспособности последних как по стоимости, так и по функ­циональным возможностям по сравнению с FOT155.

Столь высокие показатели назначения делают систему FOT155 весьма пригодной для построения сетей абонентского доступа, основанных на применении оптических кабелей. Именно поэтому данная система была включена фирмой SAT в специализированную серию оборудования доступа TANGARA WIRELINE.

В состав семейства оборудования FOT155 входят: оконечный мультиплексор FOT155T, мультиплексор выделения/вставки FOT155A, линейный регенератор FOT155R и компактный одноплатный оконечный мультиплексор FOT155C.



Рис. 7.19. Примеры включения мультиплексора FMX12/4 и модемов серии TELSAT

Система передачи FOT155 может использоваться при строительстве линий связи боль­шой протяженности и сетей кольцевой топологии с возможностью ответвления в промежуточ­ных узлах двухмегабитных потоков (Е1) в количестве до 21. Кольцевая топология широко ис­пользуется для построения SDH сетей первого уровня иерархии (155 Мбит/с). Основное пре­имущество этой топологии - легкость организации резервирования по типу 1+1. Две пары линейных интерфейсных карт синхронного мультиплексора (основая и резервная) позволяют формировать двойное кольцо со встречными потоками.


Такая кольцевая структура обладает рядом свойств, позволяющих защитить ее от некоторых достаточно характерных типов отка­зов.

Как известно, технология SDH уже получила достаточно широкое распространение, особенно при организации магистральных сетей. Однако рост деловой активности и развитие сети Internet обусловливают повышение заинтересованности все большего числа индивиду­альных и корпоративных пользователей в подключении к высокоскоростным каналам доступа (до 2 Мбит/с), а, следовательно, появляется потребность в создании разветвленных сетей доступа. Система передачи FOT155, обеспечивающая транспортировку до 63 потоков Е1 и возможность подключения до 21 потока Е1 в каждой точке доступа, может быть очень эффек­тивна по соотношению стоимость/возможности при построении таких сетей.

Таблица 7.2. Блоки серии TELSAT

	TRN 4G	TRN 2Z	TELSAT 1532	TELSAT 2532	TELSAT 1514	TELSAT 2514	TELSAT 2048	HDSL (E1)	HDSL V.35
Линейный интерфейс
Основной доступ ISDN (U)	•	•	•	•
G.703(E1)							•
4-проводный					•	•		•	•
Линейный код
2B1Q	•	•	•	•				•	•
HDB3							•
Биполярный чередующийся						•
2-фазный дифференциальный					•
Регенератор	•	•	•	•			•	•	•
Интерфейсы	1	2	1	1	1	1	2	1	1
POTS (Z)		•
ISDN SO	•
V.24/V.28			•		•	•
V.24/V.11/V.10				•
X.24/V.11				•		•	•
G.703/G.704							•	•
V.36, V.35						•			•
Максимальная скорость, кбит/с	64	144	19,2	128	19,2	256	2048	2048	2048
Источники питания
От сети переменного тока 230 В	•		•	•	•	•	•	•	•
Дистанционное питание	•	•						•	•
Потребляемая мощность, Вт		2,5	10	10	4	8		12	12
Дополнительные характеристики
Габариты, мм        высота					42	42	52	53	53
длина					300	300	292	371	371
ширина					42	42	52	53	53
Диапазон температур при эксплуатации	+5°С...+40°С
Диапазон температур при хранении	-5°С...+45°С
Относительная влажность при эксплуатации	5% ...85%
Относительная влажность при хранении	5% ...95%

Технология SDH обеспечивает ввод/вывод потоков 2 Мбит/с непосредственно в(из) по­тока 155 Мбит/ с без дополнительных промежуточных этапов мультиплексирования. В сочета­нии с другими типами низкоскоростного мультиплексного оборудования (например, мультип­лексор удаленного доступа RMX или мультиплексор FMX производства компании SAT) появ­ляется возможность собирать все типы информации (телефония, данные, видео и др.) с ме­стности достаточно большой площади (рис. 7.23). Расстояние между точками доступа без ис­пользования регенераторных секций может достигать 100 км. В случае, если невозможна прокладка волоконно-оптического кабеля, соединение узлов сети осуществляется по радио­каналу с помощью оборудования радиорелейной системы передачи FHDS компании SAT.

Другое применение системы FOT155 - организация высокоскоростных линий связи раз­личной топологии в корпоративных сетях между удаленными офисами.

Конфигурация FOT155 зависит от наполнения модульной кассеты, которая имеет 4 сло­та для подключения 4-х карт различного функционального назначения, а также содержит мо­дуль источников питания и модуль трансляции аварийной сигнализации. Оконечный мультип­лексор FOT155T (рис. 7.24) имеет три интерфейсные карты каналов доступа и карту мультип­лексора с подключенной к ней линейной (STM-1) интерфейсной картой. В мультиплексор вы­деления/вставки FOT155A (рис. 7.25) входят: интерфейсная карта, две карты мультиплексоров с подключенными линейными интерфейсными картами и карта коммутатора. Из набора карт линейного регенератора FOT155R исключена интерфейсная карта, поэтому один слот остает­ся пустым.

Три типа интерфейсных карт обеспечивают подключение 21 потока по 2 Мбит/с или од­ного потока 34 или 45 Мбит/с. На входе и выходе этих потоков применяется линейное коди­рование HDB3, входной импеданс - 120 Ом для симметричного входа, или 75 Ом для несим­метричного входа. Интерфейсная карта формирует группу блоков третьего уровня TUG-3.



Карты мультиплексоров совместно с картой коммутатора служат для формирования и управления полезной нагрузкой. Они управляют операциями ввода/вывода каналов доступа, мультиплексированием и внутренней коммутацией потоков, производят сортировку на уровне блоков TU-n, формируют полезную нагрузку до уровня административных блоков AU-n и пе­редают ее на интерфейсы линейных карт.

Линейные (STM-1) интерфейсные карты обеспечивают либо электрический интерфейс в соответствии с рекомендацией G.703 с типом линейного кодирования на входе и выходе CMI, либо оптический интерфейс в соответствии с рекомендацией G.957 для двух значений длин волн: 1310 нм и 1550 нм. Тип используемого лазера определяет возможную длину линии пе­редачи. При длине волны 1310 нм протяженность линии будет иметь среднее значение до 60 км, а длина волны 1550 нм используется для линий связи с большей протяженностью - до 100 км. В качестве источника света на передающей стороне применяется температурно-независимый лазерный диод, средняя выходная мощность и коэффициент затухания которого регулируются. На приемной стороне в качестве преобразователя оптического сигнала в элек­трический используется pin-диод. В случае неисправности канала оптический передатчик от­ключается в соответствии с правилами безопасности стандарта !ЕС 825 и рекомендации G.958. Интерфейс может иметь переключаемое резервирование по схеме 1 + 1.

В системе передачи FOT155 применяются различные источники синхронизации: основ­ной или резервный поток STM-1, один из 63-х двухмегабитных компонентных сигналов, сиг­нал внешнего генератора с тактовой частотой 2048 кГц, сигнал внутреннего тактового генера­тора. При отказе одного из действующих источников синхронизации система автоматически переключается на другой в соответствии с заданным приоритетом.

Информация о неисправностях, работе и конфигурации системы, а также последова­тельности действий удаленного оператора передаются на оконечное оборудование сетевого менеджера в байтах D1-D3 SDH кадра.


Эти байты формируют встроенный канал связи (ЕСС) со скоростью передачи 192 кбит/с. Использование этого служебного канала позволяет под­соединить оборудование к централизованной системе управления сетью и передавать слу­жебную информацию по волоконно-оптической линии связи.

Два дополнительных канала в кадре (байты заголовка Е1-Е2 и F1) зарезервированы для служебной связи. Служебные вызовы осуществляются при помощи специально разработанно­го аппарата DIGITEL EOW, подключаемого к оборудованию через интерфейс V.11 и обеспечи­вающего цифровой синхронный канал со скоростью 64 кбит/с или асинхронный со скоростью 9,6 кбит/с. Канал служебной связи имеет защиту по схеме 1-М.

В настоящее время в России закончены сертификационные испытания системы FOT155.



Рис. 7.23. Использование системы FOT155 для межстанционных связей
и выноса абонентской емкости



Рис. 7.24. Оконечный мультиплексор FOT155T



Рис.7.25. Мультиплексор ввода/вывода (drop/insert) FOT155A

Система управления сетью IONOS

Одним из ключевых требований к современной сети доступа является возможность цен­трализованного управления всеми компонентами сети. Комплекс программно-аппаратных средств, необходимых для такого управления, обычно называют системой управления сетью от английского Network Management System (NMS). Если оборудование сети доступа является однотипным с точки зрения используемых "общих" модулей (кассеты, процессорные блоки и т.д.), единая система управления сетью реализуется достаточно просто. Если же оборудова­ние сети доступа включает в себя несколько различных подсистем, как в случае TANGARA WIRELESS, вопрос централизованного сетевого управления является более сложным. Для оборудования фирмы SAT эта проблема решена комплексным путем, то есть все оборудова­ние фирмы (конечно, в том числе и TANGARA WIRELINE) контролируется единой системой управления.

На рис. 7.26 изображена структурная схема системы централизованного сетевого управления IONOS, новое поколение которой (2G) в настоящее время предлагается операто­ром.





Рис. 7.26. Структура системы сетевого управления IONOS

Верхний уровень системы управления - сетевой менеджер (Network Manager). Его уро­ вень соответствует национальному или корпоративному центру управления сетью. Как прави­ло, этот центр должен осуществлять управление всеми подсистемами телекоммуникационной сети, а не только сетью доступа. Поэтому система управления IONOS имеет две иерархиче­ские возможности. В случае, когда большинство оборудования сети произведено фирмой SAT, система IONOS выполняет функции сетевого менеджера самостоятельно. В другом слу­чае, когда магистральная сеть, например, построена на оборудовании другого поставщика, система IONOS сопрягается с сетевым менеджером существующей системы управления на уровне протоколов Q3 или CMIP. Являясь протоколами высокого уровня, они служат для объ­единения всех частных систем управления различных фирм-производителей в единую Сеть управления телекоммуникациями (Telecommunication Management Network - TMN).

Следующим уровнем системы IONOS является менеджер оборудования (Equipment Manager). Этот уровень обеспечивает сбор данных о работе каждого из компонентов сети и передачу управляющих команд в обратном направлении. Общение менеджера оборудования с компонентами сети также происходит по стандартизованным протоколам CMIP или SNMP

Стандартизация этого уровня (особенно использование SNMP - Simple Network Management Protocol) позволяет включить оборудование SAT в существующую систему управления и на уровне менеджера оборудования. Такие решения часто бывают оправданными, когда теле­коммуникационная сеть построена на оборудовании многих поставщиков. В этом случае опе­ратор зачастую выбирает "независимую'1 платформу сетевого управления, например широко известную HP OpenView, и привязывает к ней все типы используемого оборудования по про­токолу SNMP.

Нижним уровнем системы IONOS является Транслятор (Translator), преобразующий сис­тему команд каждого из компонентов сети к единому стандарту SNMP.


Система IONOS спо­собна работать как с компонентами серии TANGARA WIRELINE (FOT155, RMX15, RMX240, FMX12/4), так и с другим оборудованием (беспроводной доступ TANGARA WIRELESS, радио­релейные системы URBICOM, оборудование SDH SYNCHROFOT и др.).



Рис. 7.27. Концепция управления сетью

Все оборудование, находящееся в сети доступа, как на верхнем уровне (подключение к ТфОП), так и на нижнем (точка подключения абонентов), должно быть связано с центром се­тевого управления (рис. 7.27). Механизм передачи управляющей информации в аппаратуре TANGARA WIRELINE реализован по принципу цепочки "вверх-вниз". То есть каждый элемент сети по специально организованному управляющему каналу передает сигналы управления соседним элементам как на уровень вверх, так и на уровень вниз. Таким образом, к системе управления оказывается подключенным все оборудование.

Такая концепция "цепочки" является оптимальной, так как не требует для организации централизованного сетевого управления дополнительных ресурсов самой сети доступа или использования ресурсов вторичных сетей, (например, Internet). Однако такая концепция не­реализуема, если между компонентами сети доступа производства SAT находится некоторая транспортная сеть, построенная на оборудовании другого поставщика и (как это, к сожале­нию, часто бывает) не имеющая стандартных интерфейсов (протоколов) сетевого управления. Такие случаи достаточно типичны.

Например, мультиплексор FMX (cм. рис. 7.28) подключается к ТфОП на опорной стан­ции. Для трансляции потоков Е1 к точкам подключения абонентов используется цифровая транспортная сеть по технологии SDH, построенная и эксплуатируемая другим оператором и на базе другого оборудования. В точках подключения абонентов для раздачи услуг использу­ется оконечный мультиплексор RMX240, Для обеспечения приема-передачи управляющей информации в центр управления канал управления оконечного мультиплексора "заворачива­ется" в один временной интервал группового тракта Е1.Поток Е1 прозрачно передается транспортной сетью. В центральной точке временной интервал, используемый для передачи сигналов управления, выделяется и через специальное устройство (Mediation Device - MD) вводится в систему централизованного управления IONOS. Такое решение является простым и широко применяемым на практике, особенно в развитых районах, где транспортные цифро­вые сети SDH, как правило, уже построены. Большинство экспертов сходится на том, что сис­темы управления сетями доступа и магистральными сетями могут быть различными, или сты­коваться впоследствии в единую сеть управления телекоммуникациями (TMN) по протоколам высокого уровня типа Q3.



Рис. 7.28. Работа системы IONOS в "прозрачном" режиме через
сети других поставщиков

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Английские сокращения

ADSL

Asymmetric DSL

асимметричная цифровая абонентская линия

ADPCM

Adaptive Differential Pulse Code Modulation

адаптивная дифференциальная ИКМ, АДИКМ

AMI

Alternate Mark Inversion

код с чередованием полярности импульсов

AMPS

Advanced Mobile Phone System

усовершенствованная система мобильной телефонной связи, американский стандарт

ATM

Asynchronous Transfer Mode

режим асинхронной передачи

В ISDN

Broadband ISDN

широкополосная ISDN

BBER

Background Block Error Ratio

коэффициент блоковых ошибок

BER

Bit Error Rate

скорость битовых ошибок

BRI-ISDN

Basic Rate Interface ISDN

интерфейс базового доступа к ISDN

BS

Base Station

базовая станция системы радиодоступа

BSC

Base Station Controller

контроллер базовой станции системы радиодоступа

CAP

Carrierless Amplitude and Phase Modulation

амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей

CDMA

Code Division Multiple Access

множественный доступ с кодовым разделением

CELP

Code-Excuted Linear Prediction

линейное предсказание с кодовым возбуждением

CMIP

Common Management Information Protocol

общий протокол передачи управляющей информации

COT

Central Office Terminal

станционный терминал (полукомплект)

CRC

Cyclic Redundancy Cheek

контроль с использованием циклического избыточного кода

CT-2

Cordless Telephone System, second generation

беспроводный телефон, вторая генерация стандарта

D-AMPS

Advanced Mobile Phone System

усовершенствованная система мобильной телефонной связи, американский стандарт

DECT

Digital European Cordless Telephone System

цифровая европейская система беспроводного телефона

DLC

Digital Loop Carrier

цифровая распределительная сеть

DMT

Discrete Multi-Tone

дискретная многочастотная модуляция

DQPSK

Differencial QPSK

относительная квадратурная фазовая манипуляция

DSL

Digital Subscriber Loop

цифровая абонентская линия

DXI

Data Exchange Interface

интерфейс обмена данными, используется для связи различных ЛВС со службами ATM

ES

Errored Second

характеристика ошибок в секунду

ESR

Errored Second Ratio

коэффициент ошибок в секунду

ETSi

European Telecommunications Standard Institute

Европейский институт телекоммуникационных стандартов

FDD

Frequency Division Duplex

дуплексный канал с частотным разделением

FDMA

Frequency Division Multiple Access

множественный доступ с частотным разделением

FEXT

Far-End Crosstalk

перекрестная помеха на дальнем конце

FH-TDMA

Frequency Hop TDMA

TDMA со скачкообразной перестройкой частоты

FR

Frame Relay

ретрансляция кадров

FSK

Frequency-Shift Keying

частотная модуляция

FUNT

Frame User Network Interface

пользовательский сетевой интерфейс передачи кадров, расширенная версия DXI, обеспечивает прямое подключение к сетям ATM

GFSK

Generally FSK

обобщенная частотная манипуляция

GMSK

Gaussian Minimum-Shift Keying

гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом

GSM

Global System for Mobile communications

глобальная сотовая система цифровой радиосвязи, европейский стандарт

HDB3

High Density Bipolar code of order 3

код AMI, определенный в G.703

HDLC

High Level Data Link

высокоуровневое управление каналом передачи данных, стандарт ISO

HDSL

High-bit-rate Digital Subscriber Loop

высокоскоростная цифровая абонентская линия

HSSI

High Speed Serial Interface

высокоскоростной последовательный интерфейс

ISDN

Integrated Services Digital Network

цифровая сеть интегрального обслуживания

ITU-T

International Telecommunications Union - Telecommunications Standardization Sector

Международный союз электросвязи, сектор стандартизации электросвязи

JPEG

Joint Photographic Expert Group

алгоритм сжатия неподвижного изображения и формат файлов, разработанный группой JPEG

LAN

Local Area Network

локальная вычислительная сеть

LTU

Line Terminal Unit

линейный полукомплект, устанавливается на станции

MSDSL

Multi Rate Single pair DSL

многоскоростная SDSL

MUX

Multiplexor

мультиплексор

NEXT

Near-End Crosstalk

перекрестная помеха на ближнем конце

NMS

Network Management Station

станция управления сетью

NMT

Nordic Mobile Telephone

северный мобильный телефон, первый стандарт сотовых сетей

NT

Network Terminal

сетевой (абонентский) терминал

NTU

Network Terminal Unit

сетевой полукомплект, устанавливается у пользователя

OC-3

Optical Carrier level 3

оптический канал уровня 3 (155,52 Мбит/с)

OLT

Optic Line Terminal,

линейные комплекты оптической системы

ONU

Optic Network Unit,

передачи

ONT

Optic Network Terminal

PABX

Private Automatic Branch Exchange

учережденческая АТС

PC

Personal Computer

персональная ЭВМ, ПЭВМ

PDH

Plesiochronous Digital Hierarchy

плезиохронная цифровая иерархия

PPP

Point-to-Point Protocol

протокол соединения "точка-точка"

PRA

Primery Rate Access

ISDN доступ с повышенной скоростью

PRI-ISDN

Primary Rate Interface ISDN

интерфейс первичного доступа к ISDN

QPSK

Quadrature Phase-Shift Keying

квадратурная фазовая манипуляция

QSELP

Qualcome SELP

линейное предсказание с кодовым возбуждением фирмы Qualcome

RADSL

Rate Adaptive DSL

ЦАЛ с изменяемой скоростью

RFC

Request for Comments

запрос на комментарии и предложения; документ, в котором публикуются варианты спецификаций

RNT

Remote Network Terminal

удаленный сетевой терминал

RPR

Repeater

повторитель, регенератор

RR

Radio Receiver

радиоприемное устройство

RT

Remote Terminal

удаленный терминал (абонентский полукомплект)

RTU

Remote Terminal Unit

абонентский оконечный блок

RX

Receiver

приемник

SDH

Synchronous Digital Hierarchy

синхронная цифровая иерархия

SDSL

Single Pair Symmetrical Digital Subscriber Loop

высокоскоростная цифровая абонентская линия, организуемая по одной паре проводов

SMDS

Switched Multimegabit Data Service

служба коммутируемой мультимегабитной передачи данных

SNMP

Simple Network Management Protocol

упрощенный протокол управления сетью

SQ

Signal Quality

качество сигнала

STM

Synchronous Transport Module

синхронный транспортный модуль сети SDH

ТА

Terminal Adapter

терминальный адаптер

TDD

Time Division Duplex

дуплексный канал с временным разделением

TDMA

Time Division Multiple Access

множественный доступ с временным разделением

TMN

Telecommunications Management Network

сеть управления телекоммуникациями

TX

Transmitter

передатчик

UDSL

Universal DSL

универсальная ЦАЛ

UMTS

Universal Mobile Telecommunications Service

универсальная система мобильной связи

VCELP

Variable CELP

переменная CELP

VDSL

Very High Speed DSL

сверхвысокоскоростная DSL

VT

Video Terminal

видеотерминал

WLL

Wireless Local Loop

абонентский беспроводный доступ

XMP

X/Open Management protocol

протокол управления компании Х/Ореn

Русские сокращения
АВУ	абонентское высокочастотное уплотнение
АДИКМ	адаптивная дифференциальная ИКМ
АИ	абонентское искание
АИКМ	адаптивная ИКМ
АИМ	амплитудно-импульсная модуляция
АЛ	абонентская линия
АМТС	автоматическая междугородная телефонная станция
АП	1. абонентская проводка 2. абонентский пункт
AT	абонентский телеграф
АТС	автоматическая телефонная станция
АТСК	АТС коммутаторной системы
АТСЭ	АТС электронная
АЦП	аналого-цифровой преобразователь
АЧХ	амплитудно-частотная характеристика
БД	база данных
БИС	большая интегральная схема
ВОЛC	волоконно-оптическая линия связи
ВОC	взаимодействие открытых систем
ВП	внутренняя проводка в помещении абонента
ГО	групповое оборудование
ГТС	городская телефонная сеть
ДЕК	декодер
ДП	дистанционное питание
ДС	дифференциальная система
ЖК	жидкокристаллический
ИКМ	импульсно-кодовая модуляция
ИО	индивидуальное оборудование
ИП	источник питания
КВП	код с высокой плотностью единиц
КЗ	короткое замыкание
КИ	канальный интервал
КЛ	канальный ключ
КП	коммутационное поле
КСА	комплект спаренных аппаратов
ЛК	линейный комплект
ЛС	линейный сигнал
ЛТР	линейный трансформатор
М	модулятор
МУ	магистральный кабельный участок абонентской распределительной сети
НРП	необслуживаемый регенерационный пункт
НУП	необслуживаемый усилительный пункт
ОКC	общий канал сигнализации
ОЛТ	оконечный линейный терминал
ОСД	оборудование сети доступа
ОУ	оконечное устройство первичной сети
ОЦК	основной цифровой канал
ОШ	общая шина
ПАЛ	передача для абонентских линий
ПД	передача данных
ПО	программное обеспечение
ПП	преобразователь протоколов
ПС	подстанция
РАТС	районная АТС
PER	регенератор
РИК	распределитель импульсов канала
РК	распределительная коробка
РРЛ	радиорелейная линия
РРС	радиоретрансляционная станция
РУ	распределительный участок абонентской распределительной сети
РУС	районный узел связи
РШ	распределительный шкаф
С	селектор
СД	сеть доступа
СКК	сеть коммутации каналов
СКП	сеть коммутации пакетов
CЛ	соединительная линия
CC	служебная связь
СУ	сигнал управления
ТА	телефонный аппарат
ТКУ	телекоммуникационный узел
ТС	телефонная станция
ТУ	телефонный узел
ТФОП	телефонная сеть общего пользования
ТЧ	тональная частота
УАТС	учрежденческая АТС
УО	устройство объединения информационных и служебных сигналов
УР	устройство разделения информационных и служебных сигналов
УУ	управляющее устройство
ФНЧ	фильтр нижних частот
ЦАЛ	цифровая абонентская линия
ЦАП	цифро-аналоговый преобразователь
ЦСИО	цифровая сеть интегрального обслуживания
ЦCП	цифровая система передачи
ЦСПАЛ	цифровая система передачи для абонентских линий
ЧПИ	код с чередованием полярности импульсов
ЭК	электронный ключ

Способы и примеры организации абонентского доступа к ISDN

Наиболее распространенные скорости включения в сеть на сегодняшний день - это 128 кбит/с - 2 Мбит/с. Для обеспечения трансляции таких потоков можно использовать различ­ные физические среды:

- оптическое волокно, при этом может быть достигнута скорость более 2 Гбит/с. Следует отметить, что стоимость оптического кабеля неуклонно падает, однако, такое решение имеет два главных практических недостатка: значительное время, требуемое на про­кладку кабеля, и относительно высокую стоимость строительно-монтажных работ, что может сделать волоконно-оптическую абонентскую линию малоэффективной;

-     радиоканал; даже относительно дешевые радиомодемы могут обеспечить скорости до 2Мбит/с, а современные радиорелейные линии (РРЛ) транслируют потоки со скоростью до 2 Гбит/с. Установка радиоаппаратуры производится достаточно быстро, поэтому по­добное решение могло бы найти широкое применение как средство абонентского дос­тупа. Тем не менее на пути использования радиоаппаратуры есть серьезное препятст­вие - необходимость получения специального разрешения от контролирующих органи­заций на эксплуатацию радиомодемов и РРЛ. Необходимость затрат времени и воз­можные накладные расходы, которые может повлечь за собой получение такого разре­шения, могут уменьшить преимущества использования радиоканала;

-     существующие, уже проложенные обычные кабели с медными жилами. В последнее время разработано несколько новых методов передачи цифровых потоков по обычному электрическому кабелю, позволяющие добиться высокой пропускной способности, низ­кой себестоимости включения и высокого качества связи. Применение современной технологии– DSL - позволяет достичь при использовании кабеля с медными жилами скоростей и качества передачи, ранее доступных лишь на ВОЛС.

На рис. 5.3 показан пример организации абонентского доступа к АТС, предоставляющей услуги ISDN.

Абонентская линия ISDN - это двухпроводная линия, соединяющая офис пользователя с АТС.
Двухпроводный пользовательский интерфейс (U-интерфейс) может представлять собой разъемы RJ-11/RJ-45, подключаемые к оборудованию сетевого окончания NT1. Точка U является элементом разграничения АЛ и абонентского пункта.

Если в офисе имеется цифровая учрежденческая АТС, имеющая порты ISDN, то такая АТС может выполнять роль сетевого устройства NT2. Порты S/T устройства NT1 используются для многоточечного подключения различных абонентских оконечных устройств ISDN. К точке S могут подключаться устройства двух типов: оконечные устройства, поддерживающие ин­терфейс S, и терминальные адаптеры (ТА). Через точку R к NT1 можно подключать устройст­ва, имеющие аналоговый выход или работающие с последовательным обменом и не преду­сматривающие прямого подключения к сети ISDN: модемы, факс-аппараты, обычные теле­фонные аппараты, маршрутизаторы, не имеющие порта ISDN, и т.п. На первом уровне (физи­ческом) устройства, подключаемые через ТА, могут иметь свои собственные интерфейсы по­следовательного обмена RS-232 или V.35 или RJ-11. Устройства NT1 и NT2 часто объединя­ются вместе, при этом в качестве интерфейса S/T используется разъем RJ-45. К этому разъ­ему могут подключаться четырехпроводные устройства, например, маршрутизаторы, имею­щие встроенный порт ISDN.

В настоящее время чаще всего используется двухпроводный базовый доступ, при этом два канала В могут объединяться для совместной передачи данных на скорости 128 кбит/с или организации видеоконференции. Если же требуется телефонная связь, то для этого мо­жет использоваться один канал В, а по другому каналу в это же время могут передаваться данные или организовываться связь с Internet. Канал D может использоваться не только для сигнализации, но и для низкоскоростной передачи данных или подключения факс-аппарата. Удаленный пользователь может также подключаться к сети через маршрутизатор со скоро­стью 128 кбит/с. Канал связи с удаленным пользователем устанавливается по требованию и отключается в случае, если передачи данных не происходит.



При заказе услуг ISDN необходимо выяснить, можно ли получить доступ к ISDN в дан­ном конкретном районе и требуется ли прокладка специальной линии, выбрать технические средства доступа, которые необходимо согласовывать с оператором связи, предоставляющим такие услуги. Кроме этого, необходимо убедиться, что АТС имеет поддерживающее ISDN программное обеспечение.

Рис.5.3. Пример организации абонентского доступа к АТС

Альтернативой доступа к ISDN в западных странах является использование линий ка­бельного телевидения, а также технологии HDSL и ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Loop), что является значительно более экономичным вариантом [39].

На рис. 5.4 показаны примеры подключения к сети ISDN с помощью оборудования типа WATSON2, WATSONS, WATSON4, имеющего интерфейсы ISDN PRA (выполняют функции NT10), и оборудования универсального концентратора DLC. Указанное оборудование обеспе­чивает возможность получения услуг сети ISDN при довольно низкой себестоимости.



Рис.5.4. Подключение к сети ISDN с помощью модемов серии WATSON
(а - при четырехпроводной АЛ, б - при двухпроводной АЛ,
в - при использовании оборудования DLC)

На рис. 5.5 показан один из вариантов организации абонентского доступа (на примере оборудования фирмы SAT): TNR4F - выполняет функции NT1, использует код 2B1Q для четырехпроводных линий, при этом на станции должен быть установлен линейный комплект TL4F, работающий в паре с TNR4F. Для данной пары комплектов имеется возможность работать по линиям большой протяженности, так как для этого разработан линейный регенератор RR4F.

Комплекты TNR2FT и TNR2FQ - выполняют функции NT1, используют коды 4ВЗТ и 2B1Q соответственно, предназначены для двухпроводных линий. Для комплекта TNR2FT линейный комплект на станции будет TL2FT. Комплект TNR2FQ может быть использован и в случае ра­боты на большие расстояния - имеется регенератор RR2FQ (рис. 5.5). Сетевые комплекты этого оборудования имеют блок питания BAL



Рис. 5.5. Примеры организации доступа к ISDN

Способы построения сетей абонентского доступа

Развитие телекоммуникационных сетей и служб связано с переоборудованием АТС, за­меной аналоговых систем передачи на цифровые. Трудности переоснащения сетей связаны в настоящее время с тем, что государственная телефонная сеть общего пользования как еди­ное целое прекратила свое существование. Местные телефонные сети перешли в ведение самостоятельных предприятий связи, что замедляет инвестирование средств в информаци­онную инфраструктуру.

По планам развития ТфОП в ближайшее время предполагается ввод в эксплуатацию значительной номерной емкости за счет установки новых электронных (цифровых) коммута­ционных станций и замены устаревших АТС декадно-шаговой и координатной систем. На те­лефонных сетях при этом сохраняется также аналоговое коммутационное и каналообразующее оборудование. Поэтому новые технические средства, применяемые на так называемой "последней миле", должны быть пригодны для работы как с аналоговым, так и с цифровым оборудованием. Именно этот факт характеризует специфику российских телефонных сетей, так как в большинстве западных стран вся сеть связи оснащена цифровой техникой.

В мировой практике сфера информационного бизнеса является весьма привлекатель­ной с точки зрения вложения капитала, так как дает возможность инвесторам получать гаран­тированные доходы в течение примерно 15 лет после возврата первоначально вложенного капитала. Средний срок эксплуатации оборудования связи, как правило, значительно превос­ходит этот срок. В наших условиях срок окупаемости оборудования больше при меньшей норме прибыли (около 11% к вложенному капиталу) [8].

Значительную часть общих затрат на сооружение ГТС составляют затраты на абонентскую распределительную сеть (до 30%) [3]. Наиболее распространены следующие способы, позволяющие повысить эффективность использования АЛ, а также получить абонентам до­полнительный доступ к телефонной и другим сетям (через ресурсы ТфОП):

- спаренное включение телефонных аппаратов;

-      применение всевозможного каналообразующего оборудования (систем уплотнения и мультиплексоров);

-      организация выноса станционного оборудования в места концентрации абонентов (под­станции и концентраторы);

-      бесшнуровое подключение (радио доступ).

При спаренном включении двух близко расположенных телефонных аппаратов (ТА), ка­ждому из которых присвоен свой абонентский номер, оба подключаются к одной АЛ. На рис. 1.4 показано такое подключение к АТС через комплекты спаренных аппаратов (КСА), при этом в корпусах спаренных ТА вмонтированы разделительные диодные цепи, позволяющие переключать ТА при поступлении соответствующего вызова. При разговоре по одному ТА, второй отключается от общей линии запертыми диодами. Как показывают расчеты, примене­ние спаренного включения оказывается выгодным по затратам, начиная с расстояния 0,3-0,5 км от АТС [2]. Данный способ снижает расход кабеля, но является крайне неудобным и нежелательным для абонентов.



Рис. 1.4. Спаренное включение ТА

Применение систем уплотнения (системы передачи) на всех участках сети позволяет увеличить дальность передачи и число каналов в линии связи. При этом под каналом обычно понимают совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающую пе­редачу сигналов в определенной полосе частот (при аналоговой передаче) или с определен­ной скоростью (при цифровой передаче) [9].

В общем виде системы уплотнения имеют общую структурную схему, приведенную на рис. 1.5. Сигналы от N источников информации (абонентов) поступают на входы N каналов оборудования системы уплотнения. В каждом канале с помощью соответствующего модуля­тора М происходит преобразование исходного сигнала в канальный и на выходе сумматора уже действует групповой сигнал S(t). Необходимость преобразования исходных сигналов в канальные обусловлена тем, что совокупность исходных каналов не обладает свойством раз­делимости.



Рис. 1.5. Структурная схема системы уплотнения

Передающая часть оборудования преобразует групповой сигнал в линейный, который поступает в линию связи.


Это преобразование обусловлено большим разнообразием линий связи на сети: воздушные, кабельные, радиорелейные, спутниковые, волоконно-оптические и др. При формировании линейного сигнала из группового должны учитываться рабочий диапа­зон передаваемых частот, уровни передаваемых и принимаемых сигналов, а также помех в линии.

Приемная часть восстанавливает форму передаваемых сигналов и преобразует линей­ный сигнал в групповой. С выхода линейного тракта сигнал S(t) поступает на вход совокупно­сти разделителей канальных сигналов (Р), затем с помощью демодуляторов (ДМ) канальные сигналы преобразуются в исходные.

При передаче по линиям происходит искажение формы сигнала и наложение помех. Уменьшить влияние этого фактора позволяют усилительные или регенерационные пункты на линии, восстанавливающие форму сигналов и обеспечивающие их помехозащищенность.

Система абонентского высокочастотного уплотнения (АВУ) позволяет получить на одной АЛ, кроме немодулированного исходного сигнала с частотами 0,3-3,4 кГц (эффективный спектр речи), еще один дополнительный высокочастотный канал. Этот канал получается с по­мощью модуляторов и несущих частот однократным преобразованием исходного сигнала. Для передачи по высокочастотному каналу от ТА к АТС используется частота 28 кГц, а от АТС к ТА - частота 64 кГц. С помощью этих несущих формируются сигналы, спектры которых занимают взаимно непересекающиеся диапазоны частот (рис. 1.6). В линию передаются несущая часто­та и две боковые частоты, получившиеся при преобразовании исходного сигнала. Такой спо­соб передачи является нерациональным, так как ширина спектра передаваемого по линии сигнала более чем в 2 раза больше, чем ширина спектра исходного сигнала. Обе боковые полосы несут одинаковую информацию об исходном сигнале, а несущая не содержит полез­ной информации, при этом ее мощность значительно (примерно в 100 раз) превосходит мощ­ность боковых полос. При таком способе большая часть мощности линейного сигнала расхо­дуется бесполезно, однако, построение системы максимально упрощается и удешевляется.





Рис. 1.6. Спектр передаваемых АВУ сигналов



Рис. 1.7. Схема построения АВУ

Система АВУ состоит из двух фильтров для выделения частот низкочастотного канала (Д-3,5), двух фильтров для выделения частот высокочастотного канала (К-20) и двух блоков высокочастотных преобразователей: станционного - ВЧС и линейного - ВЧЛ (рис. 1.7). Сис­тема АВУ имеет невысокую надежность и низкое качество связи (особенно высокочастотный канал), что обуславливает необходимость ее замены на цифровые системы.

В настоящее время все шире внедряются цифровые системы уплотнения (передачи) АЛ, для которых характерны следующие преимущества: высокая помехозащищенность; стабиль­ность параметров каналов; эффективность использования пропускной способности каналов при передаче дискретных сигналов; слабая зависимость качества передачи от длины линии связи; возможность построения цифровой сети связи; высокие технико-экономические пока­затели.

Структурная схема цифровой системы передачи (ЦСП) приведена на рис. 1.8. Функцио­нирование этих систем передачи связано с разбиением времени передачи на циклы длитель­ностью Т, при этом частота следования (частота дискретизации) будет f=1/T. Каждый цикл N-канальной системы передачи разбивается на N канальных интервалов (КИ) длительностью t=T/N. При этом в течение каждого канального интервала передается информация соответст­вующего канала, которая содержит информацию о мгновенных значениях отсчетов в исход­ном сигнале. Отсчеты производятся с частотой дискретизации f. Временное расположение канальных сигналов в групповом сигнале (рис. 1.9) определяется распределителем канальных импульсов (РИК).



 Рис. 1.8. Структурная схема ЦСП



Рис. 1.9. Упрощенная схема циклов

С помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) каждому импульсу группового сигнала будет соответствовать кодовая комбинация и на выходе АЦП сформируется группо­вой сигнал импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). На приемном конце под воздействием им­пульсов РИК приема замкнется соответствующий канальный ключ (КЛ), в результате чего бу­дет выделен канальный сигнал.



Обычно Т=125 мкс (f=8 кГц), число элементов в кодовой комбинации m=8, структура циклов для одной из самых распространённых цифровых систем ИКМ-30 показана на рис. 10. Выбор частоты дискретизации 8 кГц обоснован теоремой В.А. Котельникова, в соответствии с которой исходный сигнал, представленный с помощью дискретных отсчетов, может быть восстановлен, если значение частоты f не менее удвоенной максимальной частоты спектра ис­ходного сигнала.



Рис. 1.10. Структура циклов ИКМ-30

Для передачи речевых сигналов считается достаточным передавать спектр 300?3400 кГц. На рис. 1.11, который взят из [10], показана область частот, где сосредоточена ос­новная энергия звуков речи (Р) на русском и английском языках. Из рисунка видно, что за максимальную частоту речевых сигналов можно принять частоту, равную 4 кГц. Этим и объяс­няется выбор частоты отсчетов (дискретизации) f=8 кГц.



Рис. 1.11. Энергетический спектр речевого сигнала

Довольно подробно построение цифровых систем передачи (ЦСП) рассмотрено в [10], где приведены принципы построения и основные характеристики различных ЦСП.

Применение мультиплексоров MUX (рис. 1.12) позволяет строить гибкие распредели­тельные телефонные сети различной топологии и объединять потоки информации разного вида (телефонные сигналы и передачу данных, текста и видеоизображений).



Рис. 1.12. Пример построения сети с использованием мультиплексоров

Современные мультиплексоры разделения времени, предназначенные для использования в телефонных сетях, являются каналообразующим оборудованием, их основное отличие от традиционных систем уплотнения с импульсно-кодовой модуляцией состоит в том, что:

1.               мультиплексоры позволяют, кроме традиционной передачи телефонных сигналов, пере­давать данные с разной скоростью, для этого мультиплексоры снабжены портами (точ­ками подключения), поддерживающими разные скорости;

2.               мультиплексоры, обладающие свойством "drop & insert" (add/drop), позволяют выделять часть каналов из общего линейного потока, а также объединять каналы в общий линей­ный поток, это дает возможность строить сети сложной топологии.



Широко применяются мультиплексоры для децентрализации оборудования АТС путем выноса его части в места концентрации абонентов (городской микрорайон, многоэтажный и многоквартирный дом, офис крупной фирмы и т.д.).

При внедрении электронных цифровых АТС построение сети с помощью цифровых вы­носных подстанций ПС, иногда называемых концентраторами, является весьма эффективным уже при расстоянии 500-700 метров до оконечных абонентских устройств [2]. Основное отли­чие цифровых подстанций от мультиплексоров разделения времени заключается в возможно­сти замыкания внутренней нагрузки через коммутационные поля (КП) подстанций. Для управ­ления этими коммутационными полями предусматриваются управляющие устройства (УУ), более сложные, чем у мультиплексоров. Это приводит к более высокой стоимости подстанций по сравнению с мультиплексорами.

Цифровые подстанции (концентраторы) как и мультиплексоры осуществляют аналого-цифровое преобразование сигналов,- концентрацию нагрузки и коммутацию абонентских ли­ний, при этом концентратор может представлять собой управляемую с основной (опорной) АТС подстанцию. Таким образом, вместо абонентских линий, имеющих сравнительно небольшое использование, от подстанции до опорной АТС идет пучок уплотненных соединительных линий (рис. 1.13). Потребность в магистральных кабелях для абонентской сети при этом рез­ко уменьшается. Цифровой поток доходит до подстанции, затухание соединительного цифро­вого тракта будет равно 0 дБ. Тогда затухание, отведенное по нормам на абонентскую линию и равное 4,5 дБ, теперь будет считаться от подстанции, допустимая длина линии от подстан­ции до оконечного абонентского устройства как бы увеличится, тем самым увеличится зона действия АТС.



Рис. 1.13. Пример построения сети с использованием подстанции (концентраторов)

Для установки подстанций требуются специально приспособленные помещения. Целе­сообразность построения телефонной сети по тому или иному варианту обычно определяется специальным расчетом, учитывающим конкретные условия.



Особенностью абонентских линий является их значительная протяженность. На рис. 1.14 показано распределение длин АЛ в разных странах (данные фирмы Schmid Telecom AG). Из этого рисунка видно, что самые длинные АЛ - в странах Восточной Европы, это делает задачу решения проблемы "последней мили" в этих странах, особенно в России, которая выделяется значительным разбросом длин АЛ, весьма актуальной.



Рис. 1.14. Распределение длин АЛ в разных странах

На рис. 1.15 и в табл. 1.1 показаны основные способы решения этой проблемы и даны сравнительные характеристики этих способов.



Рис. 1.15. Три способа решения проблемы "последней мили" (BSC - контроллер ба­зовой станции системы радиодоступа, BS - базовая станция, RTU - або­нентский оконечный блок; HDSL - оборудование цифровой абонентской ли­нии; OLT, ONU, QNT - линейные комплекты оптической системы передачи; MUX - мультиплексор)

Таблица 1.1. Основные способы решения проблемы "последней мили'

Способ организации абонентских линий	Пропускная способность и функциональность	Время установки	Стоимость
Уплотнение уже проложенных линий	+/-	+	+
Прокладка ВОЛС	+	-	-
Беспроводное подключение	+/-	+	+/-

Примечание. Знаком (+) показано определенное преимущество способа перед другими, знаком (-) - дан­ный способ проигрывает по сравнению с другими.

Модернизация абонентской распределительной сети и установка систем уплотнения по­зволяют быстро и с небольшими затратами увеличить пропускную способность АЛ, а также дает возможность обеспечить абонентам новые информационные возможности (например, получить высокоскоростной доступ к ресурсам глобальной информационной сети Internet и т.д.). Полоса пропускания при этом остается несколько ограниченной. Прокладка ВОЛС обес­печивает абонентам более широкие возможности по полосе пропускания, но прокладка ново­го кабеля, как правило, это весьма длительный и дорогостоящий процесс.



Радиодоступ (радиоудлинение) или беспроводное подключение (WLL - Wireless Local Loop) обеспечивает максимальную мобильность и оперативность связи, является быстрым способом организации связи, особенный эффект достигается, если прокладка кабеля связана со значительными затратами, или невозможна (например, в помещениях, имеющих железобе­тонные полы и стены, и т.д.) или нецелесообразна (например, в помещении, снятом на корот­кий срок). Полоса пропускания для систем радиодоступа также ограничивается частотным ресурсом.

На рис. 1.16 показано сравнение стоимостей прокладки кабеля и организации беспро­водного доступа в зависимости от числа телефонных аппаратов на единицу площади территории, охватываемой связью, при этом стоимость беспроводного доступа определяется стоимостью радиооборудования (по материалам фирмы SAT, Франция).



Рис. 1.16. Сравнение стоимостей способов подключения

Из рисунка видно, что при невысокой плотности беспроводный доступ довольно эффек­тивен. Организация беспроводного доступа рассмотрена в главе 5.

Технологии кодирования, применяемые в ЦСПАЛ

В ЦСПАЛ необходимо добиться компромисса между линейной скоростью, определяю­щей допустимую длину уплотняемой АЛ, и числом дополнительных каналов, образуемых на линии. С целью достижения такого компромисса разработаны методы кодирования, требую­щие меньших линейных скоростей для передачи одного телефонного канала.

Значения параметров квантования в цифровых системах передачи (D - диапазон кван­тования, h - шаг квантования, О - начало отсчета шкалы квантования, Т - временной интер­вал между отсчетами) выбираются, исходя из свойств преобразуемого сигнала. Диапазон D определяется динамическим диапазоном входного сигнала, шаг h - изменением величины отсчетов (их законом распределения), уровень О - средним значением сигнала, интервал Т -скоростью изменения сигнала во времени с учетом спектральных свойств сигнала.

Если систему передачи рассчитывать на наихудшие условия, то величины D и О необхо­димо выбрать исходя из максимальной дисперсии и разброса постоянной составляющей преобразуемого сигнала, h - выбрать наименьшим, а Т - исходя из максимальной эффектив­ной ширины спектра. При таком проектировании системы входной сигнал будет передан и восстановлен на приеме максимально точно, но это потребует передачи больших и избыточ­ных объемов дискретных данных. Если при проектировании минимизировать объемы переда­ваемых дискретных данных, то восстановленный на приеме сигнал будет неточен.

Тип ИКМ, в которой в соответствии с изменениями преобразуемого сигнала регулиру­ются параметры квантования, называется адаптивной - АИКМ. При этом анализируются ха­рактеристики сигнала с целью осуществления регулировки величины параметров квантова­ния. Если используется такой алгоритм регулировки, что текущий нулевой уровень шкалы квантования выбирается равным предшествующему отсчету, умноженному на некоторый ко­эффициент, то такую АИКМ называют дифференциальной - АДИКМ. В цифровых системах передачи для абонентских линий такой вид модуляции, стандартизированный ITU-T в Реко­мендации G.726 [20], широко применяется.

отсчеты делаются через 125 мкс).



Рис. 2.11. Структурная схема кодера АДИКМ

После преобразования формата входного сигнала S(k) в сигнал линейной ИКМ S1(k) блок вычисления разностного сигнала вычисляет разностный сигнал d(k) путем вычитания сигнала оценки Se(k) из сигнала линейной ИКМ S1(k) в соответствии со следующим выраже­нием [20]:

d(k) = S1(k) -Se(k).

Нелинейный 15- или 4-уровневый адаптивный квантователь квантует разностный сигнал d(k). До квантования сигнал d(k) преобразуется в логарифмическое представление по осно­ванию 2 и масштабируется сигналом y(k), который вычисляется в блоке адаптации масштаб­ного коэффициента. Нормализованные входные/выходные характеристики (абсолютно точные значения) квантователя представлены в табл. 2.3 и 2.4.

Для скорости 32 кбит/с квантованный уровень d(k) определяется четырьмя двоичными разрядами (3 разряда для амплитуды и 1 для знака). Адаптивный квантователь формирует 4-разрядный выходной сигнал l(k), который является выходом АДИКМ на 32 кбит/с. Сигнал l(k)=0000 из-за ошибок передачи является разрешенным состоянием на входе этих блоков в декодере. Сигнал l(k) также поступает в инвертирующий адаптивный квантователь, в блок управления скоростью адаптации и в блок адаптации масштабного коэффициента квантова­теля.

Таблица 2.3, Нормализованные характеристики входа/выхода квантователя для работы
 на скорости 32 кбит/с

Диапазон входного сигнала	|l(k)|	Выходной сигнал
log2|d(k)| -y(k)	log2|dq(k)| -y(k)
[3.12...+Г)	7	3,32
[2,72:. .3,12)	6	2,91
[2,34.. .2,72)	5	2,52
[1,01. ..2,34)	4	2,13
[1,38.. .1,91)	3	1,66
[0,62.. .1,38)	2	1,05
[-0,98. ..0,62)	1	0,031
(-Г.. .-0,98)	0	-Г

При работе на скорости 16 кбит/с два двоичных разряда используются для представле­ния квантованного уровня d(k) (один разряд для амплитуды и один для знака). Адаптивный квантователь формирует 2-разрядный выходной сигнал l(k), который является выходом АДИКМ со скоростью 16 кбит/с.



Таблица 2.4. Нормализованные характеристики входа/выхода квантователя для работы с
сигналами со скоростью передачи 16 кбит/с

Диапазон входного сигнала	|l(k)|	Выходной сигнал
log2|d(k)| -y(k)	log2|dq(k)| -y(k)
[2,04.. .+Г)	0	2,85
(-Г.. .-2,04)	1	0,91

В отличии от квантователя на 32 кбит/с квантователь, работающий с сигналами со ско­ростью передачи 16 кбит/с, является 4-уровневым квантователем. Квантователь для АДИКМ на 16 кбит/с выбран с четным числом уровней квантования, так как по сравнению с квантова­телями, имеющими нечетное число уровней квантования, обладает более высоким качеством работы.

Квантованная версия dq(k) разностного сигнала получается при масштабировании, ис­пользуя y(k), определенные значения которого выбираются из нормализованных характери­стик, представленных в табл. 2.3 и 2.4, и затем преобразуются из логарифмического пред­ставления.

Блок адаптации масштабного коэффициента квантователя вычисляет величину y(k), ко­торая является масштабным коэффициентом для квантователя и инвертирующего квантова­теля. На входы блока поступают 4-разрядный или 2-разрядный выходной сигнал квантователя 1(к) и параметр управления скоростью адаптации a1k).

Основным принципом масштабирования является бимодальная (двухскоростная) адап­тация, при этом:

•       быстрая адаптация используется для сигналов (например, речевых), образующих разно­стный сигнал с большими флуктуациями (колебаниями);

•       медленная адаптация используется для сигналов (например, данных, передаваемых в
диапазоне тональных частот), образующих разностный сигнал с малыми флуктуациями
(колебаниями).

•       Комбинация быстрого и медленного коэффициентов масштабирования управляет ско­ростью адаптации.

Быстрый (нефиксированный) масштабный коэффициент yu(k) рекурсивно вычисляется в логарифмическом представлении по основанию 2, используя результирующий логарифмиче­ский масштабный коэффициент y(k), следующим образом:



yu(k)=(1-2-5) y(k) + 2-5 W[l(k)],

где yu(k) находится в пределах 1,06? yu(k) ?  10,00.

Для АДИКМ со скоростями 32 кбит/с и 16 кбит/с дискретная функция W(l) имеет сле­дующие значения (абсолютно точные величины), которые приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5. Значения W(l) для АДИКМ

Скорость, кбит/с	32	16
|l(k)|	7	6	5	4	3	2	1	0	1	0
W[l(k)]	70,1	22,1	12,3	7,00	4,00	2,56	1,13	-0,75	27,4	-1,38

Множитель (1 – 2-5) вводит ограниченную память в процесс адаптации таким образом, что состояние кодера и декодера сходятся при ошибках передачи.

Медленный (фиксированный) масштабный коэффициент y1(k) получается из yu(k) с по­мощью операции фильтрации нижних частот:

y1(k) =(1-2-6) y1(k-1)+ 2-6 yu(k)

Затем быстрый и медленный масштабные коэффициенты объединяются для формиро­вания результирующего масштабного коэффициента:

y(k)= a1(k) yu(k-1)+[1 -a1(k)] y1(k-1)

где a1(k) - управляющий параметр.

Предполагается, что управляющий параметр a1(k) может принимать значения в диапа­зоне (0, 1). Для речевых сигналов он стремится к единице, а в диапазоне тональных частот и одночастотных сигналов он стремится к нулю. Этот параметр определяется мерой скорости изменения разностного сигнала. При этом вычисляются две меры средней величины l(k) в соответствии со следующими выражениями:

dms(k)= (1-2-5) dms(k-1)+2-5 F[l(k)], dml(k)= (1-2-7) dms(k-1)+ 2-7 F[l(k)].

Значения F[l(k)] для скоростей 32 кбит/с и 16 кбит/с определяются из соотношений, приведенных в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Значения F[l(k)]

Скорость, кбит/с	32	16
|l(k)|	7	6	5	4	3	2	1	0	1	0
F[l(k)]	7	3	1	1	1	0	0	0	7	0

Таким образом, величина dms(k) представляет собой относительно кратковременное среднее значение F[l(k)], a dml(k) относительно долговременное среднее значение F[l(k)].

Используя эти два средних значения, определяется переменная ap(k) при следующих соотношениях:



ap(k)=(1-2-4) ap(k-1)+2-3 , если y(k)<3; |dms(k)-dml(k)|?2-3dml(k); td(k)=1

Величина ap(k) = 1, если tr(k) = 1 , в противном случае ap(k) = (1 – 2-4) ap(k - 1).

Таким образом, ap(k) стремится к значению 2, если разность между dms(k) и dm; (k) большая (среднее значение l(k) быстро меняется); ap(k) стремится к нулевому значению, если разность мала (среднее значение амплитуды l(k) относительно постоянно). Величина ap(k) также стремится к значению 2 при свободном ("холостом") канале, признаком которого слу­жит соотношение y(k)<3) или для сигналов с ограниченной полосой частот (признаком служит соотношение td(k)=1). Заметим, что ap(k) устанавливается в состояние 1 после обнаружения перехода сигнала с ограниченной полосой частот (признаком служит соотношение tr(k)=1). Затем ap(k - 1) ограничивается до ar(k) (см. выражение, приведенное выше).

Таким образом, a1(k) равно: 1 при ap(k - 1)>1, или ap(k - 1) при ap(k - 1) < 1.

В результате чего имеется задержка начала перехода из быстрого состояния в медлен­ное до тех пор, пока абсолютная величина l(k) остается постоянной в течении некоторого времени. Это позволяет устранить преждевременные переходы для импульсных входных сиг­налов, например, таких, как данные, передаваемые в диапазоне тональных частот с прерыва­нием несущей. Основная функция адаптивного предсказателя состоит в вычислении сигнала оценки se(k) из квантованного разностного сигнала dq(k). Две структуры используются в адап­тивном предсказателе: каскад 6-го порядка, который моделирует нули, и каскад 2-го порядка, который моделирует единичные значения, в выходном сигнале. Эти две структуры эффектив­но применяются для множества разнообразных входных сигналов.

Для улучшения рабочих характеристик некоторых сигналов, например, от модемов с частотной манипуляцией (с фиксированным сдвигом частоты - FSK), которые работают в символьном режиме, установлен двухшаговый режим детектирования. Первоначально осуще­ствляется детектирование сигнала с ограниченной полосой частот (например, одночастотный сигнал - тон), чтобы перевести квантователь в быстрый режим адаптации, при этом td(k)=1, если a2(k) < -0,71875, или td(k) = 0, в противном случае.

Переход от сигнала с ограниченной полосой частот к другому сигналу происходит так: коэффициенты предсказателя устанавливаются в нулевое значение и квантователь ускоренно переходит в быстрый режим адаптации: tr(k)=1, если a2(k) < -0,71875 и |dq(k)| > 24*2у1(k), и t(k)=0,- в противном случае.

Блоки декодера (рис. 2.12) функционируют соответственно вышеописанному.

Технологии кодирования, применяемые в HDSL

Наиболее широко применяемой в настоящее время технологией ряда xDSL (за исклю­чением BR ISDN) является технология HDSL, поэтому о ней будет рассказано более подроб­но. Главной идеей технологии HDSL является использование существующего электрического (чаще всего с медными жилами) кабеля для симметричной дуплексной безрегенераторной передачи цифровых потоков 2 Мбит/с на большие расстояния. Оборудование HDSL примени­мо для работы по кабелю любого типа - симметричному городскому (ТПП и аналогичный), магистральному (КСПП, ЗКП) и даже (после некоторой переработки линейных согласующих блоков) коаксиальному.

Главными факторами, влияющими на качество работы оборудования HDSL, являются параметры линии связи. Напомним ключевые из них для технологий xDSL

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 затухание.

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

3.   Перекрестные наводки на ближнем и дальнем окончаниях (FEXT, NEXT).

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 модуляции) цифрового потока для его передачи по медной линии. Технология HDSL пре­дусматривает использование двух технологий линейного кодирования - 2B1Q (2 binary, 1 quartenary) и CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation). Обе технологии основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов так называемым сигнальным процессором и обладают рядом общих принципов. Так, для снижения частоты линейного сиг­нала, а следовательно повышения дальности работы, в технологии HDSL применена адаптив­ная эхокомпенсация. Суть ее состоит в том, что прием и передача ведутся в одном спек­тральном диапазоне, разделение сигналов осуществляет микропроцессор.
Комплекты БИС, реализующие технологию 2B1Q, обеспечивают достаточно изощренные методы коррекции искажений в низкочастотной облас­ти спектра и удовлетворительное качество передачи. Вместе с тем, кодирование 2В1Q все же остается чувствительным 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 и эту проблему, хотя алгоритм обработки сигнала существенно усложня­ется.

Рис. 4.2. Технология 2B1Q

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 (784 кбит/с, 1168 кбит/с или 2320 кбит/с). Технология 2B1Q предусматривает использование для передачи потока 2 Мбит/с одной, двух или трех пар медного кабеля. По каждой из пар передается часть пото­ка (см. рис. 4.2) с вышеупомянутыми скоростями. Наибольшая дальность работы достигается при использовании трех пар (около 4 км по жиле 0,4 мм), наименьшая - при работе по одной паре (менее 2 км). Ввиду того, что дистанция работы систем HDSL (кодирование 2B1Q), ис­пользующих 1 пару, не удовлетворяют 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 САР и обеспечивающими ту же дальность по двум парам. Наибольшее распро­странение из систем с кодированием 2B1Q имеют системы, работающие по двум парам. Дальность работы таких систем (около 3 км по жиле 0,4 мм) обеспечивает подавляющее большинство задач доступа в странах Западной Европы и США, где длина АЛ в 80% случаев (данные Schmid Telecom AG) не превышает 3 км.



Большое влияние на передачу оказывает радиочастотная интерференция. Радиопереда­чи в диапазонах длинных и средних волн, работа мощных радиорелейных линий вызывают наводки на кабельную линию и мешают передаче кода 2В10, если имеют совпадающие уча­стки спектров. Этот фактор особенно негативно сказывается при использовании аппаратуры HDSL для соединения студий и радиопередающих центров, или при монтаже оборудования в помещениях или в непосредственной близости от радио-телецентров.

По мнению большинства экспертов, с технической точки зрения, технология 2B1Q не­сколько уступает более поздней технологии линейного кодирования - САР. Однако в мире до сих пор производится большое количество оборудования, использующего 2B1Q. Почему? От­вет достаточно очевиден. Во-первых, длина абонентских линий в США и Западной Европе, как правило, достаточно небольшая, так что дальности 2B1Q вполне достаточно. Качество ка­беля в вышеупомянутых регионах также достаточно высокое, что снижает влияние различных мешающих факторов. Во-вторых, важным достоинством технологии 2B1Q является ее деше­визна. Около десяти крупных производителей БИС поставляют комплексные решения для создания оборудования HDSL по технологии 2B1Q. Наличие конкуренции, естественно, поло­жительно сказывается на цене микросхем и готовых модулей приемопередатчиков. По мне­нию зарубежных экспертов, технология 2В1Q становится все более и более "доступной", то есть большое количество компаний, даже не специализирующихся на производстве оборудо­вания xDSL, имеют возможность быстро и дешево разработать собственное устройство или блок HDSL с использованием готовых решений (иногда целых HDSL модулей) от поставщиков БИС, таких как METALINK, BROOKTREE (ROCKWELL), PAIRGAIN TECHNOLOGIES и др.

Что же касается стран Восточной Европы, Южной Америки, Азии, то ввиду большей длины абонентских и соединительных линий, как правило, более низкого качества уложенных кабелей, большим спросом пользуются системы HDSL, базирующиеся на технологии САР (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) - амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей.


Разработчик технологии - компания GlobeSpan (часть бывшей AT&T) - поставила себе целью создать узкополосную технологию линейного кодирования, не чувствительную к большинству внешних помех, что, как показывает опыт внедрения систем HDSL на основе технологии САР в мире и в России, вполне удалось.

Технология САР

Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала САР напоминает диаграмму сигнала модемов для телефонных каналов, работающих по протоколам V.32 или V.34. Несущая часто­та модулируется по(амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 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. Соответственно 64-позиционной модуляционной диаграмме, сиг­нал САР-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2E1Q. Модуляция САР-128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре), имеет 128-позиционную модуляционную диаграмму и соответственно передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является сущест­венное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволило избе­жать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям, На рис. 4.3 показаны спектр и модуляционная диаграмма сигнала САР.



Рис. 4.3. Технология САР

Для объяснения достоинств модуляции САР на рис. 4.4 наложены спектры сигналов с кодом HDB3 (технология, применяемая ранее для создания линий Е1, в частности используе­мая в линейных трактах систем типа ИКМ-30), 2B1Q и САР.

Из сравнительного анализа спектров видны положительные особенности систем HDSL, основанных на САР модуляции.

1.       Максимальная дальность работы аппаратуры. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому сигнал САР, спектр которого не имеет составляющих выше 260 кГц, распространяется на большую дистанцию, чем сигнал с кодом 2В1Q или HDB3.


При условиях, что выходная мощность в системах HDSL ограничена стандартами (+13,5 дБ), а повышение чувствительности приемника выше -43 дБ не представляется возможным из-за шумов, сни­жение частоты линейного сигнала ведет к выигрышу по дальности работы систем HDSL на основе технологии САР по сравнению с 2B1Q. Для систем, работающих по двум парам (см. табл. 4.1 ниже), этот выигрыш составляет 15-20% (для жилы 0,4-0,5 мм), для систем SDSL (то есть работающих по одной паре) - 30-40%. Если сравнивать дальность передачи (без реге­нераторов), достигаемую в системах HDSL на основе технологии САР, с дальностью работы линейного тракта ИКМ-30 (HDB-3), выигрыш составит 350-400%.



Рис. 4.4. Спектры сигналов HDB3, 2B1Q, САР

2.       Высокая помехоустойчивость и нечувствительность к групповому времени задержки. Ввиду отсутствия в спектре высокочастотных (свыше 260 кГц) и низкочастотных составляю­щих (ниже 40 кГц), технология САР не чувствительна к высокочастотным наводкам (перекре­стные помехи, радиоинтерференция) и импульсным шумам, также, как и к низкочастотным наводкам и искажениям, например, при пуске мощных электрических машин (ж/д, метро) или электросварке. Поскольку ширина спектра составляет лишь 200 кГц, не проявляются эффек­ты, вызываемые групповым временем задержки.

3.       Минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары. Сигнал САР не вызывает интерференции (взаимовлияния) и помех в спектре обычного (аналогового) те­лефонного сигнала благодаря отсутствию в спектре составляющих ниже 4 кГц. Это снимает ограничения по использованию соседних пар для обычных (аналоговых) 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 САР могут вызывать наводки на частотные каналы в диапазоне 40-260 кГц, однако остальные каналы не подвергаются какому-либо влиянию, со­ответственно есть возможность 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 табл. 4.1 на примере оборудования HDSL WATSON (Schmid Telecom AG, Швейцария) различных серий. Оборудование WATSON2 использует ко­дирование 2B1Q и работает по двум парам, WATSONS - использует модуляцию САР-64 и ра­ботает по двум парам, WATSON4 - САР-128 и работает по одной паре. Приведенные в табли­це данные являются лишь типовыми значениями, измеренными на определенных кабелях при заданных уровнях шумов (в соответствии со стандартами ETSI). В случаях, 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.


Таблица. 4.1. Характерная дистанция работы систем HDSL и SDSL WATSON

Диаметр жилы, мм	Допустимая длина линии без регенераторов, ориентировочно:
WATSON2	WATSONS	WATSON4
0,4	до 4 км	4-5 км	3-4 км
0,6	до 6 км	6-7 км	4-5 км
0,8	до 9 км	10-1 2 км	6-7 км
1,2	до 18 км	14-18 км	10-13 км

При проектировании сети большую важность имеет вопрос практического определения пригодности тех или иных кабельных пар к работе оборудования HDSL. Для грубой оценки возможности применения системы HDSL следует пользоваться табл. 4.1. Чтобы получить бо­лее точные результаты, можно провести измерения, для чего необходимо использовать спе­циальный тестер, позволяющий генерировать характерные для HDSL значения перекрестных помех (NEXT, FEXT), а также проверить затухание в линии на характерных частотах.


Сущест­ вует специализированное измерительное оборудование, предназначенное для этих целей, однако из-за его высокой стоимости (в десятки раз выше стоимости пары модемов HDSL), рекомендуется не приобретать столь дорогостоящее оборудование только лишь для тестиро­вания линий под применение систем HDSL. Дело в том, что существенно проще и дешевле осуществить проверку пары пробным включением пары модемов HDSL, обеспечивающих полную диагностику в соответствии с рекомендацией ITU-T G.826. Такой подход позволит не только на 100% определить, пригодна ли линия для аппаратуры конкретного типа (2B1Q, САР-64 или САР-128), но и промерить большое количество качественных характеристик полу­ченного цифрового тракта (BER, SQ и др.).

Параметры HDSL линии, измеряемые в соответствии с G.826, приведены ниже.

1.      Проверка циклическим кодом, показывающая ошибочные блоки, полученные на локаль­ном конце HDSL тракта.

2.      Показывает ошибочные блоки, принятые на удаленном конце HDSL тракта.

3.      Блок, в котором один или более ошибочных бит.

4.      Период времени длительностью одна секунда, в которой зарегистрирована одна или более ошибок.

5.      Период длительностью одна секунда, в котором более 30% ошибочных блоков.

6.      Ошибочный блок, не учтенный в п.5.

7.      Отношение количества секунд с ошибками к количеству секунд без ошибок за некото­рое фиксированное время измерений.

8.      Отношение количества блоков с ошибками к общему количеству переданных блоков за определенное время за исключением блоков, определенных как в п.5 (SES), и времени неработоспособности системы.

9.      Чтобы дать читателю представление о работе оборудования HDSL на реальных кабель­ных линиях, в табл. 4.2 сведены экспериментальные данные, полученные при испытаниях ап­паратуры HDSL серии WATSON различными операторами связи России.


К сожалению, у авто­ ров недостаточно экспериментальных данных по аппаратуре, использующей модуляцию 2B1Q, так как подобная аппаратура не нашла широкого распространения в России.

Таблица 4.2. Некоторые результаты практических испытаний систем HDSL

Город	Дата	Модем	Кабель	Диаметр, мм	Длина, км	Сопрот., Ом	Параметры	Запас по шумам, дБ	Коэф. ошибок
Москва	29.05.97	Watson3	ТПП 100*2	0,5	4	740		4. .6	(8 err bit 40min)
Москва		Watson 1	МКСБ 4*4	1,2	17,8		36,7(150кГц)	23. .25	(1е'5..1е-6)
			МКБ 4*4	1,2	17,8		37,7(150)	21. .23	(1е'5..1е'6)
			МКСБ 4*4	1,2			38,6(150)	20. .22	(1е~3..1е~4)
Мытищи	30.05.97	W-atson1	ТЗГБ	1,2	7,5	275		35,5
				0,6	7,5	776		нет связи
				0,7	7,5	701   -		нет связи	*
				0,5		555, 603		ОК
				0,5		570		30 дБ
				0,4-0,5		870		нет связи
Ростов	04.07.97	Watson1	ТЗБ 7*4	1,2	5,75			35. .36
			ТЗАШп 7*4	0,9	6,8			34. .37
			ТЗПАП 4*4	1,2	8,4			34. .36
			ТЗПАП 4*4	1,2	12			30. .31
		Watson4	ТЗБ 7*4	1,2	,   5,75			10. .14
			ТЗАШп 7*4	0,9	6,8			9. .13
			ТЗПАП 4*4	1,2	8,4			9. .11
			ТЗПАП 4*4	1,2	12			нет связи
Москва	23.07.97	Watson4	ТПП 100*2	0,5	2,6	480		10
				0,5	3,5	620		6	(541err bit 35 min)
				0,5	4,2	760		нет связи
Москва	09.07.97	Watson3		0,5	3	610		6. .13/13. .18
Москва	28.07.97	Watson4		0,5	3	610		6. .8/12. .14	BBER 2,5%

Москва	07.08.97	Watson1	ТЗГ61*4*0,9	0,9	9			ОК
			ТЗГ37*4*1,2	1,2	14			ОК
Москва	07.08.97	Watson3	ТЗЭГ	1,2	12,1	370	29	нет связи
Москва	14.08.97	W4&Ether			1,5			.ОК
Москва	20.08.97	W3&703		0,5		130		24. .26
Мытищи	09.09.97	Watson1	ТЗГБ	1,2	7,5	260	0,4мкФ	35. .36
			ТБ + ТГ	0,5	2+0,9	330+270	0,19мкФ	35. .38
Подольск	15.09.97	Watson3	4*4	1,2			перех 61 ..6З дБ	нет связи
		Watson3	4*4	1,2  '			перех 67дБ	ОК
Тула	02.10.97	Watson3	МКСБ	1,2	20	700		нет связи
Электросталь	30.10.97	Watson3	ТПП 100*2	0,5	1,6	493, 513		13, 21
		Watson3	ТПП100-2	0,5	2,6	385, 415		15. .16	BBER 0,01%
		Watson4	ТПП100*2	0,5	1,6	506		3 , 10	BBER 3,48%
		Watson4	ТПП100*2	0,5	1,6	493		14. .15	ESR 0,28%
		Watson4	ТПП100*2	0,5	3,2	1006		4.. 5	ESR 75%, BBER 1%
Киев	25.11.97	Watson3	ТЗБ 4*4	0,8 + 1,2	10	545	36/46дБ(63,66)	Только по 1паре и со сбоями
		Watson3	ТЗБ 4*4	1,2		291		20 (только по 1паре)
		Watson3	КМ Б 8/6	Центр. 1 ,2	18	356	Коаксиал	6, 5. .8
Рязань	16.12.97	Watson3	ТДСП27*2	1,2/1,4	11	206		10/15 (1пара)
		Watson4						6. .7	BBER 20%
Москва	29.12.97	3	ТЗП 7*4	0,9/1,2	12	680		8/12 (только 1пара)

ТЕХНОЛОГИЯ HDSL И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В СЕТЯХ ДОСТУПА

"Медь закопана в землю, но далеко еще не мертва"

Поговорка разработчиков HDSL

Традиционные решения организации абонентского подключения к сети

Телефонная сеть является самой протяженной, разветвленной и доступной сетью электросвя­зи. Основная часть информации (около 80%) у нас в стране до сих пор передается по теле­фонным сетям. Монтированная емкость отечественной телефонной сети общего пользования (ТфОП) превышает 27 млн. номеров (планируется до 40-45 млн.), всего в мире насчитывается свыше 800 млн. телефонных аппаратов.

Рис. 1.1. Примеры построения телефонной сети

Телефонная сеть состоит из телефонных станций (ТС), к которым подключаются або­нентские оконечные устройства (ОУ), телефонных узлов (ТУ), через которые осуществляются межстанционные соединения, и линий связи. Следует отметить, что оконечные устройства, как правило, подключаются к телефонным станциям, но не к телефонным узлам. Линии, через которые оконечные устройства присоединяются к телефонной станции, называются абонент­скими (АЛ), а линии, соединяющие телефонные станции и узлы между собой - соединитель­ными (СП) (рис. 1.1).

Рис. 1.2. Примеры построения городских (а) и сельских (б) телефонных сетей
ОС - оконечная станция, УС - узловая станция, ЦС - центральная станция,
 УВС - узел входящих сообщений, УИС - узел исходящих сообщений

Понятие "последняя миля" ("Last Mile") относится к небольшому участку телефонной се­ти (рис. 1.2) - только к абонентской линии, которая как бы закреплена за определенным або­нентом (пользователем), проблема "последней мили" заключается в выборе способа органи­зации абонентского подключения (доступа) к сети и выборе соответствующего оборудования.

Телефонная сеть общего пользования - это сеть, предназначенная для предоставления телефонной связи всем пользователям, т.е. физическим и юридическим лицам [1]. Далее для обозначения физического или юридического лица, пользующегося телефонной связью, ис­пользуется термин "абонент", как довольно устоявшийся за долгую историю телефонии [2, 3].

Раньше оконечным устройством телефонной сети был телефонный аппарат, а компью­тер выполнял только вычислительные функции.
Затем длительное время процесс развития шел по пути использования телефонных сетей общего пользования для передачи сигналов от ЭВМ. Когда обмен информацией от ЭВМ достиг сравнительно значительной величины, стало целесообразным создание телекоммуникационных сетей, представляющих собой совокуп­ность средств электросвязи для доставки информации удаленным абонентам (пользователям) и средств хранения и обработки подлежащей передаче информации. Указанная совокупность включает также программные средства, обеспечивающие пользователям предоставление ус­луг одного или нескольких видов: обмен речевыми сообщениями (в том числе и традиционная телефонная связь), данными, файлами, факсимильными сообщениями, видеосигналами, дос­туп к всевозможным базам данных и т.д.

Следует заметить, что телекоммуникационная сеть, построенная на определенных еди­ных цифровых принципах коммутации и передачи информации, получила название цифровой сети интегрального обслуживания - ISDN (Integrated Services Digital Network).

В настоящее время телефонная сеть успешно используется как основа для развития и создания всевозможных телекоммуникационных сетей, систем и служб. На рис. 1.3 показан пример построения телекоммуникационной сети, объединяющем, в основном, пользователей компьютеров (ПК) на основе обмена информацией между ними и узлом. Эта сеть включает в себя телекоммуникационный узел (ТКУ), где находится центральный компьютер, соединенный с абонентами линиями телефонной сети через модемы - устройства, преобразующие дис­кретные сигналы от компьютера в аналоговые для передачи через сеть [4]. ТКУ обеспечивает абонентам данной сети доступ к всевозможным базам данных. Следует отметить, что модемы для организации обмена информацией через телефонную сеть должны выбираться со стан­дартными протоколами ITU-T (International Telecommunications Union - Telecommunications Standardization Sector, Международный союз электросвязи, сектор стандартизации электро­связи), обеспечивающими довольно высокую скорость передачи, даже если реальная ско­рость, которая определяется качеством каналов и линий связи, значительно ниже [5].



Такую же структуру имеет подключение абонентов к ТКУ через выделенные телефонные сети, например, сеть "Искра-2" (выделенной называется сеть, не имеющая выход на сеть связи общего пользования, в действительности такие сети, как правило, выход имеют). Сеть "Искра-2" (ее полное название - Цифровая сеть делового обслуживания) является высокока­чественной телефонной сетью, выделенной по обслуживанию и предоставляющей, кроме услуг телефонной сети, услуги электронной почты и факс-почты. Сеть "Искра-2" предоставляет услуги телекоммуникационной сети более, чем в 615 городах России и других странах СНГ.

Рис. 1.3. Пример построения телекоммуникационной сети

Привлекательным с точки зрения расширения возможностей телекоммуникационной се­ти является подключение ТКУ к сети коммутации пакетов через центр коммутации пакетов или концентратор со сборщиком-разборщиком пакетов (на рис. 1.3 не показано).

Часто целесообразным является подключение (организация шлюза) к телеграфной сети типа АТ/Телекс (сеть AT - Абонентский телеграф). Следует отметить, что в настоящее время сложилась довольно парадоксальная ситуация: с ростом потребностей на современные услу­ги документальной электросвязи с 1992 года наблюдается устойчивое снижение спроса на услуги телеграфной сети [6]. Это объясняется серьезной конкуренцией со стороны интенсив­но развивающихся сетей, предоставляющих услуги телематических служб: факсимильная связь, электронная почта, доступ к информационным ресурсам, служба передачи голосовых сообщений (голосовая почта).

Под телематическими службами обычно понимаются службы, создаваемые на основе уже существующей сети (например, телефонной) с целью обмена информацией через эти сети [7]. Наибольшее распространение получили: телетекс - передача деловой корреспон­денции, позволяющая сохранить содержание и форму текста; видеотекс - передача текста и цветных графических изображений на экран телевизора по телефонной сети; телефакс (бюрофакс) - передача факсимильных сообщений, при этом Бюрофакс предлагает услуги пере­дачи сообщений потребителям, не имеющим собственных соответствующих технических средств.

Однако, состояние российской телефонной сети не вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ней как к транспортной среде телекоммуникационной системы. Половина АТС на ТфОП уже отработали свои амортизационные сроки и требуют обновления. Телефон­ная сеть в общем-то не предназначена для передачи дискретных сообщений. Такие характе­ристики сети, как неравномерность амплитудно-частотной характеристики затухания и груп­пового времени запаздывания, кратковременные перерывы связи, импульсные помехи, дро­жание фазы, существенно влияют на верность передачи дискретных сообщений. Коэффици­ент ошибок при трансляции сообщений через АТС электромеханических систем в отдельных случаях может достичь сотых долей , что часто является недопустимым [7].

Резкое снижение скорости передачи может быть вызвано применением на городской телефонной сети (ГТС) аналоговых систем передачи (уплотнения), например, типа КРР и КА­МА [10].

Услуги современных отечественных сетей ISDN

Современные отечественные сети, предоставляющие услуги ISDN, как правило, предос­тавляют услуги:

-     передачи телефонных разговоров с улучшенной помехоустойчивостью благодаря циф­ровому методу передачи и временем установления соединения 2-3 с, высоким качест­вом передачи, аналогичным передаче сигналов по аналоговому каналу с широкой поло­сой частот 7 кГц;

-     передачи факсимильной информации группы 4, которая в 4 раза превосходит передачу с аналогового факс-аппарата по разрешающей способности и при этом имеет время передачи страницы формата А4 около 5 с, для сравнения это время составляет в анало­го-цифровых сетях общего пользования около 60 с;

-     передачи данных, осуществляемой в 20-50 быстрее, чем в аналого-цифровых сетях об­щего пользования;

-     видеотелефонии, обеспечивающей передачу цветного подвижного изображения и высо­кокачественного звука;

-     телетекста, обеспечивающего передачу страницы формата А4 примерно за 0,25 с, это время при передаче через аналого-цифровую сеть составит примерно 12с.

Кроме этого, сети ISDN предоставляют услуги: определение номера вызывающего або­нента, переадресация вызова, определение злонамеренного вызова, оперативное предостав­ление информации о тарифах и оплате услуг, образование замкнутых групп пользователей, расширение своей номерной емкости за счет введения подадресации, организации конференцсвязи.

Технология ISDN разработана в 1984 году, однако развитие ее сдерживал тот факт, что услуги стоили весьма дорого, а у пользователей не было больших потребностей в высоких скоростях. В настоящее время, когда всемирная сеть Internet вошла в повседневную жизнь и возникла необходимость в загрузке мультимегабайтных файлов, интерес к услугам ISDN и к абонентскому высокоскоростному доступу возрос.

При подключении в настоящее время к коммерческой сети, оказывающей услуги такого рода, необходимо выяснить, можно ли получить доступ к этой сети в конкретном районе, кроме этого, необходимо выбрать технические средства доступа.

Виды абонентского доступа к ресурсам сети ISDN

Перспективным направлением в развитии телекоммуникационных сетей является создание цифровой сети интегрального обслуживания ЦСИО (Integrated Services Digital Network - ISDN), Такая сеть на основе унифицированных средств передачи, распределения, обработки, хране­ния и доставки информации предоставит абонентам (пользователям) широкий спектр инфор­мационного обслуживания.

Сеть ISDN создается, как правило, на основе телефонной цифровой сети, и обеспечи­вает передачу информации между оконечными устройствами в цифровом виде. При этом абонентам предоставляется широкий спектр речевых и неречевых услуг (например, высокока­чественная телефонная связь и высокоскоростная передача данных, передача текстов, пере­дача теле- и видеоизображений, видеоконференцсвязь и т.д.). Доступ к услугам ISDN осуще­ствляется через определенный набор стандартизированных интерфейсов.

Одно из главных преимуществ обслуживания потоков информации различного вида в рамках единой сети заключается в предоставлении абонентам высококачественных услуг, при этом она более экономична, чем отдельные (телефонные, передачи данных и др.) сети [36].

В настоящее время получили наибольшее распространение, в основном, два вида або­нентского доступа к ресурсам сети ISDN:

1. базовый (Basic Rate Interface - BRI) со структурой 2B+D, где В=64 кбит/с, D=16 кбит/с, групповая скорость при этом будет 144 кбит/с, при наличии канала синхронизации скорость передачи в линии может быть равной 160 кбит/с или 192 кбит/с,

2.      первичный-(Primary Rate Interface - PRI) со структурой 30В+D, где В=64 кбит/с, D=64 кбит/с, при этом скорость передачи с учетом сигналов синхронизации будет – 2048 кбит/с.

Каналы В являются независимыми и могут использоваться одновременно для различных соединений и предоставления' различных услуг. Канал D, в основном, предназначен для пе­редачи служебной (управляющей) информации между пользователями и коммутационной станцией. Кроме этого, по нему можно передавать пакеты данных и сигналы телеметрии.

В рекомендациях МККТТ (ITU-T) предусматривается доступ для учрежденческих АТС со структурой 2В на скорости 128 кбит/с.

Абонентский доступ к ISDN осуществляется в точках со стандартизованными электриче­скими и логическими характеристиками.

Функциональная схема организации абонентского доступа к ISDN приведена на рис. 5.1. Основными являются интерфейсы R, S, Т, U и V, которые стандартизованы (кроме точки R).

Интерфейс R обеспечивает взаимосвязь между абонентским терминалом ТЕ2 и терми­нальным адаптером ТА. В качестве терминала в сети ISDN может быть как телефонный аппа­рат, так и факсимильный, телетексный, видеотекстный и другие аппараты или персональный компьютер. Если в качестве терминала подключается специальный терминал ISDN TE1 с ха­рактеристиками, отвечающими стандартам ITU-T, то необходимость в терминальном адаптере ТА, согласующем интерфейсы, отпадает.

Четырехпроводный интерфейс S обеспечивает взаимодействие терминала ISDN (или ТА) с оконечным сетевым оборудованием NT2, выполняющим функции сопряжения термина­лов с сетью. Оборудование NT2 может выполнять функции концентратора или учрежденче­ской АТС. Оконечное оборудование NT1 обеспечивает связь оборудования абонентского пункта АП со станционным оборудованием по физической среде (первый уровень ВОС -Взаимодействия Открытых Систем) [37].

В настоящее время широко распространена в качестве международного стандарта се­миуровневая модель ВОС (рис. 5.2), в которой можно выделить две части: первая касается сети связи (низкие уровни) - данные, передаваемые оконечному устройству по сети, должны поступать по назначению, своевременно в и правильном порядке, вторая часть модели отно­сится к правильному распознаванию данных на более высоких уровнях.



Рис. 5.1. Функциональная схема организации абонентского доступа к ISDN
(ЛВС* - маршрутизатор этой сети имеет порт ISDN)

7	Прикладной уровень
6	Уровень представления
5	Сеансовый уровень
4	Транспортный уровень
3	Сетевой уровень
2	Канальный уровень
1	Физический уровень

Рис.5.2. Модель ВОС

Первая часть модели состоит из трех уровней, обеспечивающих:

1.      физический - сопряжение объекта с передающей средой,

2.      канальный - безошибочную передачу блоков (иначе называемых циклами или кадрами) данных по каналу связи,

3.      сетевой - маршрутизацию и коммутацию.

Вторая часть модели состоит из четырех уровней. На транспортном уровне осуществля­ется разделение сообщения на пакеты. Сеансовый уровень обеспечивает организацию и про­ведение сеансов связи.

В связи с тем, что в корреспондирующих АП могут использоваться различные формы представления информации, на шестом, уровне осуществляется представление передаваемой по сети информации на основе единой формы, которая на приемном конце переводится в ту форму, которая принята в данном АП [38]. На прикладном уровне выполняются функции по взаимодействию прикладных процессов.

Взаимодействие процессов, выполняемых на одноименных уровнях ВОС для ISDN (Ре­комендация ITU-T I.320) осуществляется путем пересылок сообщений между соответствую­щими уровнями. Сообщение, переданное с какого-нибудь уровня л объекта (АП) А, воспримется только на уровне п объекта (АП) Б. Нижележащие уровни вплоть до первого уровня эти сообщения не воспримут, нижележащие уровни должны быть для этого сообщения "проз­рачными".

Правила взаимодействия одноименных уровней принято называть протоколами.

Оборудование NT2 обычно выполняет функции второго и третьего уровней модели ВОС, однако может быть и "прозрачным".

Интерфейс U обеспечивает взаимосвязь с абонентским линейным комплектом, при этом интерфейс может быть как двухпроводным (в случае базового доступа), так и четырехпроводным (иногда в случае первичного доступа) с использованием линейных кодов 4ВЗТ или 2B1Q.

В АП к одной АЛ допускается подключение до 16 различных абонентских терминалов (реально до 8), включая аналоговый телефонный аппарат (Т2), унифицированный терминал ISDN, персональную ЭВМ, локальную сеть с пакетной коммутацией, для чего предусмотрен интерфейс Х.25, цифровую учрежденческую АТС, предоставляющую услуги ISDN и др.

В систему абонентского доступа к сети ISDN входит, кроме АЛ, сетевое оборудование NT1.

В рамках данной книги авторы

В рамках данной книги авторы не могли показать всего многообразия решений, предназна­ченных для "последней мили", в том числе потому, что развитие этого сегмента рынка идет сверхстремительными темпами. Например, за короткий период, прошедший с момента сдачи рукописи до момента выхода книги в свет, многие из систем, упоминающихся в книге, были усовершенствованы. Появились или получили распространение новые технологии, такие как LightADSL, MSDSL и т.д. С другой стороны, специфические потребности операторов связи России показали высокую эффективность упомянутого в книге оборудования доступа для ре­шения нетрадиционных для сети доступа задач, например таких, как "переброска" номерной емкости от станции к станции или замена оконечных АТС на мультиплексоры-концентраторы.
Поэтому, мы приглашаем читателя к диалогу. Общение разработчиков и поставщиков оборудования между собой, с операторами связи обязательно приведет к появлению новых интересных технических решений. Мы будем рады Вашим откликам на книгу, Вашим коммен­тариям, вопросам, рекомендациям. Поскольку авторы практически вовлечены в процесс раз­работки аппаратуры связи, Ваши новые идеи возможно скоро могут быть реализованы «в ме­талле», почему бы и нет?
Денисьева Ольга Михайловна,
доцент кафедры автоматической электросвязи МТУСИ
Мирошников Дмитрий Геннадьевич,
генеральный директор ЗАО "НТЦ НАТЕКС"

---

---