Опыт внедрения цифровых систем уплотнения абонентских линий.

Денисьева О.М., 1998-04

За последние годы цифровые системы передачи для абонентских линий (ЦСПАЛ) заняли прочное место на сети связи в качестве одного из методов включения новых абонентов в сеть. В “Вестнике Связи” (N4,9,12 1995 г., N4,10 1996 г.) уже говорилось о построении ЦСПАЛ, их технических параметрах и сравнительных характеристиках. Эта статья посвящена опыту внедрения цифровой системы передачи TOPGAIN-4-NATEKS и особенностям, которые пришлось учесть ее разработчикам и поставщикам.

Цифровая система передачи для абонентских линий TOPGAIN-4-NATEKS является совместным продуктом компаний TAICOM DATA SYSTEMS, крупнейшего производителя ЦСПАЛ в Азии и НТЦ НАТЕКС, одного из ведущих производителей и поставщиков ЦСПАЛ в России. Производственно-техническая кооперация двух компаний, начавшаяся в 1992 г., позволила создать новую, подготовленную специфически для России, версию аппаратуры TOPGAIN-4. TAICOM DATA SYSTEMS имеет огромный производственный потенциал (объем поставок ЦСПАЛ в страны Азии, Южной Америки и Восточной Европы в 1995-96 гг превысил 100 тыс. комплектов) и благодаря этому обеспечивает высокое качество электронных модулей при низкой себестоимости за счет полной автоматизации производственного процесса и массовой закупки комплектующих у National Semiconductors, Dallas Semiconductors, Intel. НТЦ НАТЕКС, являясь специализированной на поставке, разработке и производстве средств связи Российской компанией, способна произвести модернизацию схемотехнических и программных решений аппаратуры для учета местных требований и наладить производство различных мелкосерийных модулей для удовлетворения специфических потребностей операторов.

Система сертифицирована Министерством связи в апреле 1995 года и производится согласно Техническим Условиям, согласованным с МТУСИ и МинСвязи.

ЦСПАЛ TOPGAIN-4-NATEKS позволяет организовать четыре независимых телефонных канала на одной существующей абонентской линии (АЛ), то есть медной паре, проложенной от АТС ( или подстанции) до абонента.

ЦСПАЛ TOPGAIN-4-NATEKS построена по принципу временного разделения (мультиплексирования) цифровых потоков, кодирующих речевой сигнал. Для линейного тракта аппаратуры используется метод 2B1Q, широко применяемый в аппаратуре ISDN (так называемый U-стык), со скоростью цифрового потока 160 кбит/с. Преобразование аналогового сигнала (речи) в цифровой поток осуществляется с помощью ИКМ модуляции (PCM) или АДИКМ (ADPCM) в соответствии с рекомендациями ITU-T G.711, G.721. Сигналы станционного и абонентского интерфейсов (набор номера, зуммеры, и т.д.) распознаются оконечными блоками (станционный полукомплект COT и абонентский полукомплект RT), передаются в цифровом виде по линейному тракту и затем восстанавливаются в соответствии с Российскими стандартами.

Описанная выше схема построения ЦСПАЛ типична и была подробно описана ранее. Однако в процессе взаимоотношений с операторами по вопросам поставок и эксплуатации системы, НТЦ НАТЕКС модернизировал оборудование. Таким образом, система уплотнения TOPGAIN-4-NATEKS помимо обычных для такого рода систем функций, приобрела ряд специфичных особенностей, о которых и пойдет речь ниже.

Главным недостатком большинства ЦСПАЛ, который отмечали операторы, было наличие высокого напряжения на АЛ, требуемого для электропитания абонентских модулей. Поэтому, одним из первых новшеств, добавленных в систему TOPGAIN НТЦ НАТЕКС, стала версия аппаратуры с локальным электропитанием абонентского полукомплекта от бытовой сети 220В (TOPGAIN-4-RT-LP). При использовании версии LP (Local Power) операторам не требовалось выполнять многостраничных требований дополнительных мер техники безопасности, заменять распределительные коробки и т.д., что во многом обусловило широкое распространение системы TOPGAIN в 1995-96 годах. К концу 1996 года, однако, с появлением опыта практического использования дистанционного питания по АЛ, операторы стали менее требовательны к данному пункту. Действительно, поскольку система TOPGAIN отвечает всем международным стандартам электробезопасности и гарантирует защиту человека от поражения электрическим током, преимущества дистанционного питания, гарантирующего “энергонезависимость” телефонной связи, стали перевешивать недостатки связанные с техникой безопасности. Система TOPGAIN, кроме того, обладает функциями самодиагностики и осуществляет контроль подключения и исправности абонентского полукомплекта перед подачей дистанционного питания. Благодаря этому, обслуживающий персонал гарантирован от неприятного 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 питания в линии.

Вторым “бичом” ЦСПАЛ являются длинные абонентские линии, а также прямые провода. Оказалось, что в пригородах и сельской местности протяженность АЛ часто превышает предельно допустимые для обычной ЦСПАЛ значения (максимальное сопротивление шлейфа 1300Ом). В крупных городах подключение к выделенным сетям часто производится через несколько АТС по прямым проводам, да и сами прямые провода требуют уплотнения ввиду их ограниченного числа. Естественно, суммарное сопротивление шлейфа прямых проводов часто превышает 1300Ом в два, три раза. Решение проблемы длинных линий оказалось достаточно сложным. Первые регенераторы, разработанные в середине 1996 года, были не на 100% стабильны и неудобны в установке. Поэтому в конце 1996 года в производство была запущена новая разработка НТЦ НАТЕКС — интеллектуальный регенератор, содержащий, помимо цифрвого тракта регенерации сигнала 2B1Q, собственный процессор. Регенератор может устанавливаться по трассе АЛ или прямого провода, каждый регенератор обеспечивает увеличение максимальной дистанции работы аппаратуры на 95%, при этом общий коэффициент ошибок по трассе снижается благодаря устранению необходимости работы системы на предельных дистанциях. Электропитание к регенераторам может быть подведено дистанционно по АЛ (см. рис. 1а). В этом случае допускается установка 2-х регенераторов, абонентский комплект должен иметь локальное электропитание. Регенераторы могут быть также подключены к локальной сети электропитания 60В постоянного тока или 220В переменного (через адптер) (см. рис. 1б). В этом случае количество их на трассе практически не ограниченно.

Рис. 1 Схема включения регенераторов

а) Дистанционное электропитание

б) Локальное электропитание

Благодаря наличию процессора установка регенераторов также существенно упростилась. Дополнительный светодиод на модуле COT показывает оператору о наличии/отсутствии синхронизации на каждом регенерационном участке.

Множество вопросов вызывает применение ЦСПАЛ для организации по уплотненным каналам передачи данных для связи факсимильных аппаратов или модемов. Максимальная скорость модемов по каналу с кодированием АДИКМ (G.721) — 4800 бит/с по протоколу V.32bis и 9600 бит/с по протоколу V.34. Для факса — 9600 бит/с. Однако многое определяется типом модема и качеством канала, зависящим в свою очередь от длины АЛ, шумов и т.д. Например, при использовании модемов 2842NMS достижимы и более высокие скорости.

Ключевым вопросом при установлении модемной связи через уплотненную линию является достижение высокого качества цифрового тракта (низкого коэффициента ошибок). Например, иногда установка регенератора или простая замена одной пары на другую дает уменьшение коэффициента ошибок в десятки раз. Произвести такую “подгонку” трассы на слух практически невозможно, так как на качестве передачи речи ошибки во фреймах (кадрах) сказываются незначительно. Специальное оборудование для измерения коэффициента ошибок на линии стоит десятки тысяч долларов, кроме того необходима высокая квалификация инженера-наладчика.

Поэтому в системе TOPGAIN-NATEKS с 1997 года модернизирована микропрограмма и установлен новый светодиод на модуле COT, обозначенный SQ (signal quality). Светодиод вспыхивает на одну секунду при наличии ошибок во фреймах. Таким образом, анализируя сигнал светодиода, легко осуществить подбор линии и оценить качество сигнала.

Все более важным для служб эксплуатации является вопрос обслуживания ЦСПАЛ. Централизованная система технической эксплуатации на базе персональной ЭВМ и программы TOPVIEW позволяет следить за состоянием 256 кассет (64 номера на кассету) аппаратуры TOPGAIN-NATEKS. Раньше соединение кассет между собой можно было организовывать по физическим линиям (интерфейс RS-485) либо по выделенным телефонным линиям с использованиям модемов (интерфейс RS-232). Однако практика показала, что часто модульные кассеты системы установлены на разных АТС, территориально удалены друг от друга, и поэтому физическое соединение их между собой невозможно, а аренда выделенных линий затруднена. В системе TOPGAIN в каждой кассете устанавливается модуль диагностики и управления (MCU), снабженный микропроцессором INTEL, жидкокристаллическим дисплеем и клавиатурой. Поскольку MCU обладает собственным блоком памяти, появилась возможность организации накапливания диагностических сообщений системы в модуле MCU в течение определенного времени, например, суток для последующего опроса и считывания информации. Таким образом появилась возможность использования коммутируемой телефонной сети для управления системами ЦСПАЛ, расположенными без каких либо территориалных ограничений. Новое программное обеспечение (микропрограмма модуля MCU и программа для персональной ЭВМ) поступило в продажу в конце 1996 года.

Наконец, самым важным опытом, приобретенным за два года поставок ЦСПАЛ в России, является опыт технической поддержки операторов связи. Обычно практикуемая зарубежными производителями форма поддержки ЦСПАЛ — замена неисправных модулей на заводе изготовителе. То есть оператор должен выслать неисправный блок на завод, затем получить посылкой замену. Поскольку данная процедура занимает иногда несколько месяцев, операторы предпочитают покупать некоторый излишек аппаратуры в качестве ЗИП. НТЦ НАТЕКС использовал подобную же тактику с той лишь разницей, что замена производилась со склада в Москве, а не за границей. Однако, со временем у инженеров фирмы окрепла уверенность в том, что специалисты по эксплуатации на местах обладают чрезвычайно высокой инженерной подготовкой.

Поэтому с 1996 года НТЦ НАТЕКС опробовал и предлагает практику создания технических центров на базе операторов связи, обеспечивая поставку комплекта конструкторской документации (принципиальные схемы, микропрограммы, стенды) и проводя обучение специалистов. Таким образом, взаимодействие с пользователем существенно улучшается, сокращаются сроки на проведение ремонта или модернизации аппаратуры (например замену микропрограмм со старой версии на новую).