Организация абонентских выносов по медным линиям

Денисьева О.М., доцент МТУСИ, 1998-03

Статья посвящена обзору оборудования для организации абонентских выносов небольшой и средней емкости (30..500 номеров) с использованием для передачи линейного сигнала существующих медных абонентских или соединительных линий. Материал является дополнением темы об аппаратуре уплотнения абонентских линий, подробно освещавшейся авторами ранее (ВС N4, 9, 12 1995 г., N4, 10 1996 г., N3, 4 1997 г.).

Согласно плану развития телефонная сеть общего пользования России (ТфОП) предполагает ввод в эксплуатацию значительной номерной емкости за счет установки новых электронных (цифровых) коммутационных станций и замены устаревших АТС координатной системы. Однако долгое время на сети сохранится также и аналоговое коммутационное и каналообразующее оборудование. Поэтому авторы описывают решения, носящие универсальный характер и пригодные для работы как с аналоговым так и с цифровым оборудованием.

Одним из наиболее «узких» мест при предоставлении услуг конечному потребителю может являться нехватка абонентских линий, так как согласно сложившейся структуре сети связи общего пользования абонентская распределительная кабельная сеть проектировались исходя из существовавшей до модернизации номерной емкости. С вводом новых АТС ресурсов распределительной сети становится недостаточно. Наиболее экономически эффективным решением по предоставлению услуг аналоговой телефонной связи в условиях недостаточности абонентских линий является их уплотнение. Малоканальные системы уплотнения, такие как TOPGAIN-4-NATEKS или PCM-8BA, поставляемые НТЦ «НАТЕКС» уже хорошо известны на сети и зарекомендовали себя как надежное и недорогое решение при подаче номеров в офисный и квартирный секторы, при расспаривании абонентов, телефонизации удаленных объектов по прямым проводам.

Однако в ряде случаев, таких как телефонизация новых жилых или административных зданий, строительство новых жилищных комплексов или поселков уплотнение одной АЛ в 4/8 раз является недостаточным. Для этих применений было создано новое поколение систем абонентского уплотнения, основанных на применении технологий HDSL, для которых достигнут коэффициент уплотнения АЛ 1 к 30 и даже 1 к 60. Ниже подробно описано как оборудование УПГ-60, позволяющее организовать до 60 независимых каналов по одной АЛ, так и концентрирующие мультиплексоры DLC-1100E, одним из способов подключения которых являются существующие абонентские или соединительные медные линии, нагруженные линейным оборудованием HDSL.

Изложена концепция организации абонентских выносов 100…500 номеров с использованием универсальных концентрирующих мультиплексоров. В ряде случаев применение концентрирующих мультиплексоров позволит отказаться от использования сложных в эксплуатации оконечных станций устаревших систем (координатной или декадно-шаговой). По сравнению же с установкой цифровых коммутаторов (малых телефонных станций) применение концентрирующих мультиплексоров позволит существенно сократить затраты на оборудование, особенно в случаях сложных топологий выносов (линейные, звездообразные или древовидные структуры).

Оборудование уплотнения АЛ, основанное на технологии HDSL.

Принимая во внимание потребность операторов в достижения коэффициента уплотнения АЛ в 30/60 раз без применения концентрации, НТЦ «НАТЕКС» предлагает к использованию новейшую разработку – многоканальную систему уплотнения УПГ-60. Система УПГ-60 обеспечивает независимую работу 30 телефонных каналов по одной паре или 60 телефонных каналов по двум парам. В сочетании с новым оборудованием линейного тракта WATSON-4 обеспечивается независимое подключение 60 абонентов по одной паре.

Система УПГ-60 основана на применении технологий Высокоскоростной Цифровой Абонентской Линии (HDSL). Технология HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Loop) используется в линейном тракте аппаратуры уплотнения и обеспечивает aуплексную передачу со скоростью 2048 кбит/с (Е1) по двум парам медного кабеля. Благодаря использованию модуляции CAP (см. ниже) имеется возможность нагружать системами УПГ-60 до 50…80% пар в одном кабеле.

Согласно международным стандартам, для HDSL систем используются две технологии линейного кодирования — 2B1Q или CAP. Система УПГ основана на наиболее прогрессивной из них – CAP. В качестве линейного тракта УПГ-60 может быть применена также новейшая система SDSL (Single-Pair Symmetrical Subscriber Line) WATSON4, построенная на технологии CAP128. Кратко поясним особенности CAP модуляции в сравнении с традиционной 2B1Q и устаревшей HDB3. Кодирование 2B1Q -это 4-х уровневое кодирование с симметричным спектром (см. рис. 1).

Рис. 1. Спектры сигналов HDB3, 2B1Q, CAP.

Для сравнения на рисунке приведен также спектр кода HDB3, применяемого в линейном тракте оборудования ИКМ30. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому допустимая дистанция работы в системах, использующих технологию HDSL существенно больше, чем в традиционных системах ИКМ30 (см. таблицу 1).

Таблица 1. Допустимая длина уплотняемой АЛ для системы УПГ-60 в сравнении с системой ИКМ-30.

Аббревиатура CAP расшифровывается как 64-х или 128-и позиционная амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей. Из сравнительного анализа линейных энергетических спектров видны основные преимущества применения CAP модуляции как в сравнении с 2B1Q так и HDB3:

• минимальный уровень создаваемых электромагнитных помех и наводок, обусловленный отсутствием излучения энергии на частоте свыше 240 кГц;
• отсутствие взаимовлияния и помех в спектре обычного телефонного сигнала ввиду отсутствия в спектре составляющих ниже 4 кГц;
• нечувствительность к высокочастотным и импульсным шумам;
• нечувствительность к низкочастотным наводкам и искажениям, например при пуске мощных электрических машин (ж/д, метро) или электросварке.

Вернемся к общей структуре системы УПГ-60.Принцип построения оборудования схож с упомянутыми выше малоканальными системами уплотнения. Подключение к телефонной станции осуществляется к абонентским комплектам по 2-х проводному аналоговому интерфейсу с сигнализацией по шлейфу. Далее производится аналого-цифровое преобразование и формирование группового потока со скоростью 2Мбит/с. На стороне абонентского полукомплекта производится обратное аналого-цифровое преобразование и восстановление сигналов сигнализации. Допускается подключение любых типов телефонов, а также модемов и факсимильных аппаратов. Поддерживаются сигналы изменения полярности и тарификации для таксофонов. Аналого-цифровое преобразование в системе УПГ-60 производится в соответствии с алгоритмом ИКМ с последующим сжатием алгоритмом АДИКМ до скорости 32кбит/с.

Рис.2 Структура оборудования УПГ-60.

Как правило для соединения станционного и абонентского полукомплектов используются две пары (АЛ). По каждой из них транслируются цифровые потоки со скоростью 1168кбит/с, что соответствует 30 телефонным каналам каждый. Таким образом достигается резервирование работы оборудования. Предусмотрены два типа резервирования: приоритетное и горячее. При приоритетном резервировании, в случае повреждения одной из пар, поддерживается работа 30 каналов, запрограммированных как приоритетные, оставшиеся 30 каналов отключаются. При горячем резервировании система обеспечивает не 60, а 30 телефонных каналов, которые параллельно транслируются по каждой из пар, таким образом при повреждении любой из них связь не теряется.

Для достижения максимально-возможного коэффициента уплотнения АЛ, в качестве линейного тракта системы УПГ-60 применяется оборудование SDSL WATSON-4. Оборудование WATSON-4 позволяет организовать дуплексную передачу цифрового потока 2Мбит/с по одной паре медного кабеля. В этом случае система УПГ обеспечивает работу 60 каналов по одной АЛ, дальность ее работы, правда, несколько снижается.

Станционный и абонентский полукомплекты оборудования УПГ-60 представляют собой модульную кассету стандартного размера (19’), куда устанавливаются общие на каждую кассету модули мультиплексора, линейного тракта и источника питания, а также платы каналов по числу задействованных телефонных каналов (до 60 телефонных каналов на одну кассету, по 6 интерфейсов FXO (станционный) или FXS (абонентский) на одну плату). Модули линейного тракта в базовом комплекте – приемо-передатчики HDSL для работы по двум парам. Для работы по одной паре система комплектуется линейными платами E1 и автономным оборудованием линейного тракта WATSON4, также выполненным в 19’ конструктиве.

Рис.3. Внешний вид оборудования УПГ-60.

Электропитание осуществляется от станционных батарей напряжением 36…72В либо от сети 220В через внешний выпрямитель-преобразователь. Температурный диапазон работы станционного полукомплекта оборудования – 0…+40 С, абонентских полукомплектов и регенераторов –10…+60 С.

В настоящий момент системы УПГ-60 и линейные модемы SDSL WATSON4 не имеют отечественных или зарубежных аналогов.

Концентрирующие мультиплексоры типа DLC-1100E

Современная концепция построения абонентских распределительных сетей предусматривает установку оконечных устройств сети в непосредственной близости от абонента, тем самым снимается необходимость в укладке большого количества медных кабельных линий и создается возможность легкого внедрения новых услуг, таких как ISDN и передача данных (INTERNET). При этом предусматриваются гибкие топологии создания абонентских выносов, такие как «линия», «звезда», «дерево» и т.д. Наилучшим образом такой концепции соответствует применение концентрирующих мультиплексоров типа DLC – Digital Loop Carrier. Мультиплексор DLC-1100E, предлагаемый НТЦ «НАТЕКС» является самым современным продуктом, производимым по лицензии компании AFC (США). На первом этапе строительства сети, когда большое количество коммутационного оборудования и систем передачи являются аналоговыми, предлагается использовать оборудование DLC для подключения к сети через аналоговые интерфейсы. В дальнейшем, по мере цифровизации сети, а также по мере распространения международного стандарта сигнализации V.5 для цифровых абонентских концентрирующих мультиплексоров, подключение мультиплексоров DLC к сети будет осуществлено по цифровому интерфейсу E1 (G.703). Высвобождающиеся при этом канальные платы благодаря их универсальности можно будет использовать на других участках сети, где сохранится аналоговое оборудование.

Важной особенностью предлагаемого решения является возможность отказа от оконечных станций на тех участках сети, где достаточно количество соединительных линий. Вместе с тем для уплотнения СЛ можно использовать оборудование HDSL WATSON3 и WATSON4 (см. ВС N10 1996 г., N4 1997 г.), позволяющее организовывать цифровые тракты 2 Мбит/с по медным линиям на расстоянии 5…20 км без линейных регенераторов.

По своей архитектуре оборудование DLC представляет собой мультиплексор временного разделения с различными пользовательскими и линейными интерфейсами. Таким образом, обеспечивается объединение множества абонентских или соединительных линий в один высокоскоростной цифровой групповой поток и обратное разуплотнение индивидуальных каналов в местах концентрации абонентов (рис. 4).

Рис.4 Принцип работы оборудования DLC-1100E

Конструктивно DLC-1100E представляет собой модульной оборудование, состоящее из станционного терминала и одного или нескольких абонентских терминалов. Каждый терминал может содержать от 1-й до 8 –и 19- дюймовых кассет, соединенных между собой высокоскоростными оптическими линиями связи.

Рис.5 Схема элементов системы DLC-1100E

Модульная кассета и источник питания (резервированный) являются универсальными. Кассета содержит два слота для источников питания, два служебных слота для процессорного блока и модуля сопряжения с дополнительными кассетами и 22 слота общего назначения. Один процессорный модуль обслуживает все кассеты в терминале. Слоты общего назначения могут использоваться в произвольном порядке для установки плат канальных или линейных интерфейсов.

Система управляется с помощью персонального компьютера с любого из терминалов. Программное обеспечение позволяет производить конфигурацию (в том числе программирование назначений временных интервалов (каналов) – CROSS-CONNECT), обслуживание, аварийный надзор, самодиагностику, учет нагрузки, сбор статистики, администрирование.

Топологии построения выносов могут быть самыми разнообразными. На Рис.6,7,8 представлены некоторые примеры конфигураций.

ЗВЕЗДА, ДЕРЕВО, ЛИНИЯ из презентации

Рис.6

Рис.7

Рис.8

Оборудование DLC обладает гибким набором линейных интерфейсов. Особый интерес представляет оборудование линейного тракта HDSL, так как оно позволяет использовать существующий медный кабель для организации высокоскоростной связи между станционным и абонентским терминалами. Оборудование WATSON3 обеспечивает организацию 30 ОЦК (Основных Цифровых Каналов 64 кбит/с) на –2-х кабельных парах, а оборудование WATSON4 – на одной паре. Дальность работы оборудования представлена в Таблице 2 в сравнении с дальностью работы обычных линейных систем ИКМ-30.

Таблица 2. Дальность работы оборудования HDSL WATSON3, WATSON4.

Другие линейные интерфейсы DLC используются при наличии оптического кабеля, сети SDH/PDH или РРЛ. Оптический интерфейс необходим для непосредственного подключения к оптическим волокнам. Скорость составляет 49,152 Мбит/с, прием и передача ведется раздельно по 2-м волокнам, длинна волны лазерного излучателя 1310 нм.

Электрический интерфейс (E1, 2Мбит/с или E3, 34Мбит/с) необходим в случае использования для передачи существующих высокоскоростных сетей, обеспечивающих прозрачную передачу цифровых потоков (наприiер сеть SDH). Электрический интерфейс также позволяет подключать аппаратуру через тракты HDSL (см. выше) или радиорелейные линии, а на небольших расстояниях (до 1 км по E1) соединять элементы системы непосредственно.

Оборудование DLC позволяет подключать любые типы абонентских устройств.

Набор пользовательских интерфейсов (то есть интерфейсов на стыке с абонентом) включает в себя: аналоговый абонентский 2-х проводный интерфейс (обычный телефонный), аналоговый 2-х или 4-х проводный интерфейс с сигнализацией E&M, цифровой интерфейс (V.24 или V.35), интерфейс U ISDN.

Станционные интерфейсы предусматривают подключение к аналоговым АТС (по абонентскому 2-х проводному стыку или интерфейсу E&M), цифровым АТС (по стыку E1 с сигнализацией V.5.1 или V.5.2). Предусматривается подключение по цифровому интерфейсу (V.24/V.35) для возможного включения в узел сети передачи данных и интерфейсу ISDN.

Рассмотренная в статье концепция была многократно опробована на практике как на сети связи России, так и на сетях других операторов, в частности France Telecom, British Telecom, FinTelecom. Оборудование УПГ-60 и DLC-1100E в настоящий момент проходит сертификационные испытания в МинСвязи (Госкомитете) России. Оборудование линейного тракта WATSON 3 и WATSON 4 уже имеет сертификаты МинСвязи (Госкомитета) России.

Все предприятия-изготовители упомянутого в статье оборудования сертифицированы на соответствие международному стандарту качества ISO-9001 или ISO-9002. Все оборудование производства НТЦ «НАТЕКС» имеет надлежаще оформленную документацию в соответствии с ГОСТ (подтверждено ГОССТАНДАРТом). Метрологическая служба НТЦ «НАТЕКС» также сертифицирована ГОССТАНДАРТом. Заключить договора на поставку оборудования можно у региональных представителей или в офисе НТЦ «НАТЕКС» по адресу: