Уплотнение абонентских телефонных линий

План развития российской телефонной сети общего пользования (ТфОП) предполагает ввод в эксплуатацию значительной номерной емкости за счет установки новых электронных (цифровых) коммутационных станций и замены устаревших координатных АТС. В сети также сохранится аналоговое коммутационное и каналообразующее оборудование. Поэтому технические средства, применяемые на участке так называемой "последней мили", должны быть пригодны для работы как с аналоговым, так и с цифровым оборудованием коммутационно-транспортной части ТфОП. Именно в этом состоит "специфика" российской телефонной сети - в большинстве западных стран вся коммутационно-транспортная часть ТфОП уже перешла на цифровые технологии, хотя значительная часть сети абонентского доступа остается аналоговой.

Хронической "болезнью" ТфОП является нехватка абонентских линий (АЛ). Расширение абонентской сети сопоставимо по затратам с установкой новой АТС, но требует значительно большего времени. Поскольку оператор получает доход только после предоставления услуги (установки телефона), для него чрезвычайно важна возможность быстрого расширения абонентской сети.

Одно из самых экономически выгодных решений, позволяющих предоставлять услуги аналоговой телефонной связи в условиях недостатка АЛ, состоит в их уплотнении. Как правило, для подключения новых номеров с помощью существующей абонентской пары применяются так называемые малоканальные системы абонентского уплотнения (емкостью 2, 4, 8 каналов). Подобная аппаратура особенно эффективна при "распаривании" номеров, телефонизации коммунальных квартир, небольших офисов и т. п.

Примером малоканальных систем уплотнения АЛ могут служить предлагаемые НТЦ "НАТЕКС" на российском рынке системы TOPGAIN-4-NATEKS и PCM-8BA, использующие технологию цифровой абонентской линии (см.: Сети, 1997, # 5, с. 60). Для предоставления услуг по одной паре большему числу абонентов (30, 60 номеров в одном или соседних зданиях) применяются более мощные системы уплотнения АЛ.

Чтобы подключить по одной АЛ от 60 до 2000 абонентов, непосредственно в местах предоставления услуги устанавливаются концентраторы. Другими словами, часть станционного оборудования как бы выносится к абоненту (отсюда другое название концентратора - "абонентский вынос"). Для подключения концентраторов к АТС можно организовывать цифровые тракты на базе HDSL-оборудования по существующей абонентской или соединительной медной линии связи. При необходимости выноса большой номерной емкости широко применяются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).

Ниже излагается концепция организации абонентских выносов с помощью универсальных концентрирующих мультиплексоров. Существенная особенность такого решения - разнообразие возможных сред передачи линейного (группового) сигнала (медные линии, РРЛ, оптический кабель, сети PDH/SDH). В ряде случаев применение концентрирующих мультиплексоров дает возможность отказаться от использования сложных в эксплуатации оконечных станций устаревших систем (координатной или декадно-шаговой). По сравнению с современными цифровыми концентраторами (например, малыми телефонными станциями учрежденческого типа), концентрирующие мультиплексоры позволяют существенно сократить затраты на оборудование, особенно при сложных топологиях выносов (линейные, звездообразные или древовидные структуры).

HDSL-система УПГ-60

Принимая во внимание потребность операторов связи в достижении 30/60-кратного уплотнения АЛ без применения концентрации, НТЦ "НАТЕКС" предлагает новейшую разработку - многоканальную систему уплотнения УПГ-60. Система поддерживает одновременную работу 30 или 60 телефонных каналов соответственно по одной или двум парам проводов. В сочетании с оборудованием линейного тракта WATSON-4 компании Schmid Telecom (Швейцария) УПГ-60 обеспечивает независимое подключение 60 абонентов по одной паре.

Система УПГ-60 базируется на технологии высокоскоростной цифровой абонентской линии (High-bit-rate Digital Subscriber Line, HDSL). Последняя используется в линейном тракте аппаратуры уплотнения и позволяет осуществлять дуплексную передачу со скоростью 2048 кбит/с (Е1) по двум парам медного кабеля. Благодаря модуляции CAP (см.: Сети, 1997, # 10, с. 66) можно "нагружать" системами УПГ-60 до 50-80% пар в одном кабеле.

HDSL-системы реализуют один из двух методов линейного кодирования - 2B1Q или CAP. Система УПГ основана на самом, по нашему мнению, прогрессивном из них - методе CAP (амплитудно-фазовой модуляции с подавлением несущей). В качестве линейного тракта УПГ-60 может быть применена новейшая DSL-система для одной пары проводов (SDSL) WATSON-4, использующая 128-позиционную модуляцию CAP.

Одно из главных преимуществ САР - узкий спектр сигнала. Поскольку затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, допустимая дистанция работы УПГ-60 является существенно большей, чем в традиционных системах ИКМ30 (табл. 1).

Таблица 1. Допустимая длина АЛ для систем УПГ-60 и ИКМ-30
Диаметр жилы кабеля, мм	Максимальная длина уплотняемой линии (без регенераторов), км
	ИКМ 30 (код HDB3 или AMI, необходимы 2 пары)	УПГ-60 (код CAP64, необходимы 2 пары)	УПГ-60 совместно с оборудованием линейного тракта WATSON -4 (код CAP128, необходима 1 пара)
0,4	1,2	4-5	3,1
0,5	1,5	5-6	3,9
0,6	2,0	6-8	4,8
1,2	4	16-22	8,0

Принцип организации цифрового тракта на базе оборудования УПГ-60 (рис. 1) схож с применяемым в малоканальных системах уплотнения. Станционный полукомплект (СОТ) УПГ-60 подключается к абонентским комплектам телефонной станции по двухпроводным аналоговым интерфейсам с сигнализацией по шлейфу. Далее производится аналого-цифровое преобразование и формирование группового потока со скоростью 2 Мбит/с. На стороне абонентского полукомплекта производятся обратное цифро-аналоговое преобразование и восстановление сигнализации.

(1x1)

УПГ-60 допускает подключение телефонов любых типов, а также модемов и факсимильных аппаратов. Поддерживаются сигналы изменения полярности и тарификации для таксофонов. Аналого-цифровое преобразование в системе УПГ-60 производится по методу ИКМ с последующим сжатием алгоритмом АДИКМ до скорости 32 кбит/с.

Как правило, для соединения станционного и абонентского полукомплектов используются две пары (АЛ). По каждой из них транслируются цифровые потоки со скоростью 1168 кбит/с (30 телефонных каналов), за счет чего обеспечивается резервирование каналов.

Предусмотрены два типа резервирования: приоритетное и "горячее". В первом случае в нормальном режиме поддерживаются 60 различных каналов. При выходе из строя одной из пар вторая начинает поддерживать лишь 30 приоритетных каналов, а остальные отключаются. При "горячем" резервировании система предоставляет 30 телефонных каналов, которые параллельно функционируют в каждой из пар. Таким образом, при повреждении любой из них связь не теряется.

(1x1)

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

Станционный и абонентский полукомплекты оборудования УПГ-60 представляют собой модульную кассету стандартного размера (19 дюймов), куда устанавливаются модули мультиплексора, линейного тракта и источника питания (по одному на кассету), а также платы каналов (по числу задействованных телефонных каналов - до 60 на одну кассету). Каждая плата имеет 6 интерфейсов FXO (станционных) или FXS (абонентских). Модули линейного тракта в базовом комплекте явялются приемо-передатчиками HDSL. Для работы по одной паре система комплектуется линейными платами E1 и автономным SDSL-оборудованием линейного тракта WATSON-4, также выполненным в 19-дюймовом конструктиве.

(1x1)

Электропитание осуществляется от станционных батарей напряжением 36-72 В либо от сети 220 В через внешний выпрямитель-преобразователь. Температурный диапазон работы станционного полукомплекта оборудования составляет от 0 до 400 С, абонентских полукомплектов и регенераторов - от -1 до 600 С.

Организация абонентских выносов

Современная концепция построения абонентских распределительных сетей предусматривает установку оконечных устройств сети в непосредственной близости от абонента. Это устраняет необходимость в укладке большого числа медных кабельных линий и позволяет легко внедрять новые типы услуг, например ISDN и доступ в Internet. Используются гибкие топологии абонентских выносов, такие как "линия", "звезда", "дерево" и т. д. (рис. 2, 3 и 4). Применение концентрирующих мультиплексоров типа DLC (Digital Loop Carrier) наилучшим образом соответствует данной концепции.

(1x1)

В качестве примера рассмотрим мультиплексор DLC-1100E, предлагаемый НТЦ "НАТЕКС". На первом этапе строительства сети, когда большая часть коммутационного оборудования и систем передачи является аналоговой, можно подключать оборудование DLC-1100E к сети через аналоговые интерфейсы. В дальнейшем, по мере "цифровизации" сети и распространения международного стандарта сигнализации V.5 (V.5.1, V.5.2), подключение мультиплексоров DLC к сети будет все больше осуществляться по цифровому интерфейсу G.703. С этой целью придется поменять аналоговые канальные платы на цифровые. Высвобождающиеся канальные платы можно будет использовать, благодаря их универсальности, на других участках сети, где сохранится аналоговое оборудование. Важная составная часть этой системы - оборудование HDSL, позволяющее организовать цифровой тракт 1 или 2 Мбит/с по одной медной паре.

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

Конструктивно DLC-1100E является модульным оборудованием (рис. 5), состоящим из станционного терминала и одного или нескольких абонентских терминалов. Каждый терминал может содержать от одной до восьми 19-дюймовых кассет, соединенных между собой высокоскоростной оптической линией связи.

(1x1)

Модульная кассета и источник питания (резервированный) - универсальные. Кассета имеет два слота для источников питания, два служебных слота для процессорного блока и модуля сопряжения с дополнительными кассетами, а также 22 слота общего назначения. Один процессорный модуль обслуживает все кассеты в терминале. Слоты общего назначения могут использоваться 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 - CROSS-CONNECT), обслуживание, аварийный надзор, самодиагностику, учет нагрузки, сбор статистики, администрирование.

Оборудование DLC обладает гибким набором линейных интерфейсов. Оптический интерфейс необходим для непосредственного подключения к оптическим волокнам. Пропускная способность составляет 49,152 Мбит/с. Прием и передача ведутся раздельно по двум волокнам. Длина волны лазерного излучателя - 1310 нм, дальность работы по оптическому кабелю - от 40 до 100 км (в зависимости от типа излучателя).

Электрический интерфейс (E1/2 Мбит/с или E3/34 Мбит/с) необходим при использовании цифровых потоков, обеспечивающих прозрачную передачу (например, в сети SDH). Этот интерфейс также дает возможность подключать аппаратуру через тракты HDSL или радиорелейные линии, а на небольших расстояниях (до 1 км по E1) - соединять элементы системы непосредственно.

Особый интерес представляет оборудование линейного тракта HDSL, так как оно позволяет организовывать с помощью имеющегося медного кабеля высокоскоростную связь между станционным и абонентским терминалами. Например, оборудование WATSON-2/3 реализует 30 каналов по 64 кбит/с на двух кабельных парах, а оборудование WATSON-4 - на одной паре. Дальность работы оборудования WATSON указана в табл. 2.

Таблица 2. Дальность работы оборудования HDSL WATSON2/3/4
Диаметр жилы	Максимальная длина линии без регенераторов, км
	WATSON-2	WATSON-3	WATSON-4
0,4	До 4	4-5	3
0,6	До 6	6-7	4,2
0,8	До 9	10-12	6,3

Оборудование DLC обеспечивает подключение абонентских устройств любых типов. Набор пользовательских интерфейсов включает в себя аналоговый абонентский двухпроводный (обычный телефонный), аналоговый с сигнализацией E&M, цифровой V.24, V.35 или U интерфейс ISDN.

Станционные интерфейсы предусматривают подключение к аналоговым (по абонентскому двухпроводному стыку или интерфейсу E&M) и цифровым АТС (по стыку E1 с сигнализацией V.5.1 или V.5.2). Существует также возможность подключения по цифровым интерфейсам V.24/V.35 (к узлу сети передачи данных) и интерфейсу ISDN.