Розрахунок кабельної системи з телекомунікацій

Тепер розглянемо вплив  кожної складової на рішення обох проблем:

1. Несиметричність передачі, з одного боку, дозволяє полегшити завдання ехокомпенсації, а оскільки звичайне "ближнє" ехо завжди набагато перевищує сигнал, що приймається, зазнає більшого загасання. З іншого боку, збільшення асиметрії призводить до розширення спектру передачі для однієї з пар, що веде до зменшення довжини регенераційної ділянки. Існує область значень коефіцієнтів асиметрії, при якій досягається максимальне значення l_рег.

Застосування несиметричної  передачі дозволяє також розв'язати  і проблему сумісності. Річ у тому, що сигнал, який має меншу швидкість (і вужчу смугу частот), може бути переданий з нижчим рівнем. Таким чином, на кожній стороні системи Megatrans є пара високого і пара низького рівня, що дозволяє забезпечити, при відповідному включенні, сумісність з двохкабельними системами. Зворотний вплив сигналу аналогової системи на сигнал низького рівня Megatrans (спектр якого лежить в області відносно низьких частот) не призводить до появи помилок.

2.  CAP-модуляція. Як вже відзначалося, CAP-модуляція має вужчу смугу передачі в порівнянні з іншими типами кодування, що дозволяє добитися, разом зі збільшенням дальності, сумісності з аналоговими системами. В області оптимальних значень коефіцієнта асиметрії можливо досягти l_рег більше 24 км, проте для забезпечення сумісності з аналоговими системами знадобилося зменшення рівня передачі і корекції АЧХ.

3. Регульований рівень. Рівень передачі вибирається так, щоб мінімізувати вірогідність помилки в каналі ЦСП і одночасно понизити вплив на канали аналогової системи до встановлених норм.

4. Адаптивна система узгодження з лінією. У технології Megatrans застосована спеціально розроблена система, яка полегшує ехокомпенсацію і забезпечує необхідну корекцію АЧХ для досягнення сумісності з аналоговими системами. Крім того, в деяких випадках, можливо перенастроювати нову систему для поліпшення стійкості устаткування при роботі на граничних або сильно зашумлених ділянках регенерації.

Дистанційне живлення регенераторів. Система xDSL може використовувати існуючу кабельну інфраструктуру тільки у разі, якщо число живлених дистанційно регенераторів дозволяє перекривати стандартні відстані між обслуговуваними пунктами. Аналіз показує, що необхідно забезпечити живлення до п'яти регенераторів з кожного боку при l_рег = 18 км. Для Megatrans реалізована лінійна схема типу "дріт-дріт". При напрузі на виході джерела ДЖ до 550В і струмі ДЖ 160 мА максимальна споживана потужність регенератора не повинна перевищувати 10 Вт. Енергоспоживання ж регенератора Megatrans – не більше 6,2 Вт.

Реалізація  додаткових функцій. Будь-яка магістральна система повинна мати можливість передавати сигнали телемеханіки і службового зв'язку. Для цього в регенераторі Megatrans передбачається субмодуль, до якого підключаються різні датчики (наприклад, затоплення, розкриття і тому подібне), виконавчі пристрої, а також переговорне облаштування службового зв'язку. Службова інформація може передаватися по двох додаткових каналах:

• аналоговому каналу, який передається "під спектром" цифрового сигналу і використовується для службового голосового зв'язку;
• цифровому каналу з інтерфейсом RS232, для організації якого використаний так званий "канал вбудованих операцій" xDSL. Цей канал в Megatrans служить для передачі сигналів від датчиків команд для виконавчих пристроїв, а також для управління.

 

1.2 Аспекти практичного застосування системи Megatrans

 

Слід зазначити, що хоча система Megatrans і є системою xDSL, підхід, використовуваний при практичному  застосуванні інших систем xDSL, наприклад  для вирішення "проблеми останньої милі", аж ніяк не може бути застосовний для Megatrans. Ця система призначена для цифровізації магістральних ліній і її установка вимагає не лише передпроектних досліджень, але і проведення "шеф"-монтажу і навчання обслуговуючого персоналу. Як показала практика використання устаткування, на визначених, особливо довгих або складних в шумовому відношенні сегментах потрібно налаштування параметрів системи "за місцем". Природно, це ускладнює її застосування, хоча число таких сегментів за статистикою не перевищує 10%.

Тип лінійного коду – TC-PAM дозволяє ще збільшити надійність роботи системи на сегментах посилення К-60, добитися стійкої роботи не лише на кабелях типу МКС, але і КЗПП.

Новий регенератор дозволяє робити відгалуження від основної магістралі для виділення/додавання каналів "голосу" і "даних" уздовж траси.

Одна з модифікацій  нової системи передачі спеціально призначена для вирішення проблеми організації недорогого, але надійного  зв'язку для невеликих селищ, сіл  і так далі. Megatrans працюватиме в однокабельній схемі включення по кабелях типу КЗПП, монтаж системи буде під силу навіть тим фахівцям, які ніколи не працювали з DSL.

1.3 Цифрової системи передачі Megatrans-4

 

Рисунок 1.2 – Загальний  вигляд обладнання цифрової системи  передачі

Megatrans-4

 

Особливості:

• Передача синхронного цифрового потоку 4608 кбіт/с по двох парах симетричного кабелю або по одній коаксіальній парі;
• Два інтерфейси E1 і Ethernet в одному пристрої;
• Довжина регенераційної ділянки до 20 км (еквівалент МКСБ 1,2 мм);
• До 14 дистанційно-живлених регенераторів;
• Підсистема цифрового службового зв'язку;
• Спільна робота з К-60.

ЦСП Megatrans-4 призначена для роботи по двох парах симетричного кабелю або по одній коаксіальній парі і може використовуватися як для модернізації аналогових систем передачі типу К-60, так і будівництва нових цифрових трактів. Висока швидкість передачі потоку, і наявність інтерфейсів і Ethernet 10/100BaseT дозволяють організовувати міжстанційні з'єднання АТС і обмін трафіком між ЛВС.

Можлива побудова мереж  технологічного зв'язку уподовж нафто- і газопроводів, ліній електропередач, залізниць і інших об'єктів з лінійною топологією.

У Megatrans-4 реалізована нова концепція побудови мереж технологічного зв'язку на основі стику Ethernet і віртуальних мереж VLAN. Згідно цієї концепції, на кожному регенераторі організовується стик Ethernet, таким чином уся система працює як розподілений Ethernet-комутатор, що робить зручнішою побудову технологічних мереж [4].

 

Таблиця 1.1 - Технічні характеристики Megatrans-4

Лінійний стик
Стандарт передачі	Несиметрична адаптивна багатопозиційна модуляція з регульованим рівнем
Середовище передачі	симетричні кабелі типу ТЗ, МКС, КЗПП, ЗКП - 1 або 2 пари двохкабельна або однокабельна схема включення коаксіальні кабелі типу КМБ, МКТБ оптичні кабельні вставки
Швидкість передачі	200…4616 кбіт/с, змінювана з кроком 64 кбіт/с
Лінійний код	TC-PAM адаптивний
Хвилевий опір	погоджено з кабелем  типу МКС. Можливе налаштування під  будь-який тип кабелю
Рівень передачі	+14,5 дБм
Межі загасання лінії  на частоті 500 кГц	63 дБ
Захист від небезпечних  заважаючих впливів	згідно рек. МСЕ-Т К.17
Мережевий стик E1
Число інтерфейсів	2
Стандарт, рекомендації	ГОСТ 26886-86 п.4, рек. G.703 п.9
Швидкість передачі	2048 кбіт/с
Лінійний код	HDB3
Хвилевий опір навантаження	120 Ом
Максимальне тремтіння фази на виході	згідно п. 2 рек. G.703
Гранично допустимі  відхилення тактової частоти вхідного сигналу	±100 Гц
Межі загасання лінії  на частоті 1024 кГц	0…12 дБ
Захист від перенапружень	згідно річок. МСЕ-Т К.41

 

 

Продовження таблиці 1.1 - Технічні характеристики Megatrans-4

Мережевий стик Ethernet
Число інтерфейсів	1
Стандарт, рекомендації	IEEE 802.3, 802.1q
Режим роботи	bridge layer2
Таблиця MAC-адрес	1024
Управління
Моніторинг	VT100, Telnet, HTTP, SNMP
Передача даних каналу управління	Через інтерфейс Ethernet
Електроживлення крайових пристроїв
Вхідна напруга	-38 … -72 В
Максимальний струм  ДЖ	160 мА
Напруга ДЖ	до 750 В
Споживана потужність комплекту  крайового устаткування без урахування ДЖ	6 Вт
Споживана потужність джерела ДП	94 Вт
Електроживлення регенераторів
Максимальна споживана  потужність регенератора	6.5 Вт
Схема живлення регенератора	По ланцюгу дистанційного  живлення регенератора (ДЖ), організованому по робочих парах симетричного кабелю півсекціями з двох сусідніх живлячих пунктів постійним стабілізованим струмом
Число регенераторів, що дистанційно живляться одним  ланцюгом ДЖ	7

 

 

1.4 Одномодові ступінчасті оптичні волокна

 

Одномодові волокна  поділяються на ступінчасті одномодові волокна (step in-dex single mode fiber) або стандартні волокна SF (standard fiber), на волокна зі зміщеною дисперсією DSF (dispersion-shifted single mode fiber), і на волокна з ненульовою зміщеною дисперсією NZDSF (non-zero dispersion-shifted single mode fiber).

Одномодове волокно  має значно менший діаметр серцевини в порівнянні з  багатомодовим і, як наслідок, через відсутність міжмодової дисперсії, більш високу пропускну здатність. Однак воно вимагає використання більш дорогих лазерних передавачів.

 

Рисунок 1.3 – Одномодове волокно

 

У ступінчастому одномодовому волокні (SF) діаметр несучої жили становить 8-10 мкм і порівняємо з довжиною світлової хвилі. У такому волокні при досить великій довжині хвилі світла λ > λ_CF (λ – довжина хвилі відсічення) поширюється тільки один промінь (одна мода). Одномодовий режим в одномодовому волокні реалізується у вікнах прозорості 1310 і 1550 нм. Поширення тільки однієї моди усуває міжмодова дисперсія і забезпечує дуже високу пропускну здатність одномодового волокна в цих вікнах прозорості. Найкращий режим розповсюдження з точки зору дисперсії досягається в околиці довжини хвилі 1310 нм, коли хроматична дисперсія звертається в нуль. З точки зору втрат це не найкраще вікно прозорості. У цьому вікні втрати становлять 0,3-0,4 дБ / км, в той час як найменше загасання 0,2-0,25 дБ / км досягається у вікні 1550 нм.

В одномодовому волокні  зі зміщеною дисперсією (DSF) довжина  хвилі, на якій результуюча дисперсія  перетворюється в нуль, – довжина хвилі нульової дисперсії λ₀ – зміщення у вікно 1550 нм. Таке зміщення досягається завдяки спеціальному профілю показника заломлення волокна. Таким чином, у волокні зі зміщеною дисперсією реалізуються найкращі характеристики як по мінімуму дисперсії, так і по мінімуму втрат. Тому таке волокно краще підходить для будівництва протяжних сегментів з відстанню між ретрансляторами до 100 і більше км. Зрозуміло, єдина робоча довжина хвилі береться близькою до 1550 нм.

Одномодове волокно  з ненульовою зміщеною дисперсією NZDSF на відміну від DSF оптимізовано для  передачі не однієї довжини хвилі, а  відразу декількох довжин хвиль і найбільш ефективно може використовуватися при побудові магістралей "повністю оптичних мереж" – мереж, на вузлах яких не відбувається опто-електронного перетворення при поширенні оптичного сигналу.

Передача мультиплексного  сигналу на великі відстані вимагає використання лінійних широкосмугових оптичних підсилювачів, з яких найбільше поширення набули так звані ербієві підсилювачі на основі легованого ербієм волокна (EDFA). Лінійні підсилювачі типу EDFA ефективно можуть підсилювати сигнал у своєму робочому діапазоні від 1530-1560 нм. Довжина хвилі нульової дисперсії у волокна NZDSF, на відміну від волокна DSF, виведена за межі цього діапазону, що значно послаблює вплив нелінійних ефектів в околиці точки нульової дисперсії при поширенні декількох довжин хвиль.

Оптимізація трьох перерахованих  типів одномодових волокон абсолютно  не означає, що вони завжди повинні  використовуватися виключно під  певні завдання: SF – передача сигналу на довжині хвилі 1310 нм, DSF – передача сигналу на довжині хвилі 1550 нм, NZDSF – передача мультиплексного сигналу у вікні 1530-1560 нм. Так, наприклад, мультиплексований сигнал у вікні 1530-1560 нм можна передавати і за стандартним ступінчастому одномодовому волокну SF. Однак довжина безретрансляційної ділянки при використанні волокна SF буде менше, ніж при використанні NZDSF, чи інакше буде потрібно дуже вузька смуга спектрального випромінювання лазерних передавачів для зменшення результуючої хроматичної дисперсії. Максимальна допустима відстань визначається технічними характеристиками як самого волокна (загасанням, дисперсією), так і приймально-передавального обладнання (потужністю, частотою, спектральним розширенням випромінювання передавача, чутливістю приймача) [8].

 

2 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ  ЛІНІЇ ДЛЯ СИМЕТРИЧНОГО КАБЕЛЮ

 

2.1 Розрахунок  протяжності всіх трас