Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые сети доступа технологии xDSL
.pdf
В.М. Артюшенко, Н.В. Белянина
ЦИФРОВЫЕ СЕТИ ДОСТУПА
ТЕХНОЛОГИИ xDSL
МОНОГРАФИЯ
Москва 2010
УДК 004.738.072.4
ББК 32.973.202
А 86
Рецензент: доктор технических наук, профессор, Заслуженный ра-
ботник Высшей школы Н.А. Феоктистов
Артюшенко В.М., Белянина Н.В. Цифровые сети доступа техноло-
гии xDSL. М.: Изд-во СГУ, 2010. 210 с.
ISBN 978-5-8323-0731-2
В монографии дан анализ и классификация технологии xDSL, рассмотрены технологии кодирования цифровых сетей доступа xDSL и международные стандарты параметров качества каналов, а также вопросы,
связанные с расчетом взаимных влияний между цепями кабельных линий
технологии xDSL и достоверностью передачи в кодах хDSL.
Рассчитаны эффективность экранирования электрических цепей
цифрового кабеля от внешних электромагнитных воздействий и процессы экранирования и передачи энергии по электрическим цепям цифровых кабелей, изучен экранирующий эффект магнитных и немагнитных
экранов.
Обоснована методика расчета электромагнитной совместимости сетей хDSL. Проведен расчет ЭМС при уплотнении хDSL с кодами HDB-3,
2В1Q, CAP и TC-PAM и стабильности электротехнических характеристик
кабельных сетей xDSL, их протяженности с учетом обеспечения ЭМС.
Проанализированы методика выбора кабельных пар для сетей xDSL
по критерию ЭМС, методы тестирования кабельной сети для развертывания технологии xDSL, поиска и автоматического отбора пар для xDSL.
УДК 004.738.072.4
ББК 32.973.202
© Современная гуманитарная академия, 2010
© Артюшенко В.М., Белянина Н.В., 2010
ISBN 978-5-8323-0731-2 © Изд-во СГУ, оформление, 2010
Оглавление
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Гл а ва 1. Анализ технологии организации и оборудования
сети доступа xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1. Анализ и классификация технологии xDSL . . . . . . . . . . . 10
1.2. Анализ оборудования цифровых сетей доступа
технологии xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3. Анализ технологии кодирования цифровых сетей
доступа xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.1. Технология 2B1Q. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.2. Технология САР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4. Электромагнитная совместимость цепей передачи
дискретных и аналоговых сигналов кабельных линий . . . . . 26
1.5. Анализ международных стандартов параметров
качества каналов ЦСП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.6. Анализ требований к электротехническим характе-
ристикам строительных длин кабелей ЦСП. . . . . . . . . . . . . . . 44
1.7. Постановка задачи исследования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.8. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Гл а ва 2. Расчет взаимных влияний между цепями кабель-
ных линий технологии xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.1. Параметры влияния цифровых кабелей . . . . . . . . . . . . . . 57
2.2. Анализ путей взаимных влияний между цепями в
линиях xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3. Расчет достоверности передачи в кодах хDSL . . . . . . . . . 65
2.3.1. Многоуровневый код . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.2. Вероятность ошибки при многоуровневой
передаче. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.3.3. Фазовая модуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.3.4. Квадратурная амплитудная модуляция . . . . . . . . . . 74
2.5. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Гл а ва 3. Расчет эффективности экранирования электричес-
ких цепей цифрового кабеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1. Расчет процессов экранирования и передачи энер-
гии по электрическим цепям цифровых кабелей . . . . . . . . . . 80
3.2. Экранирующий эффект магнитных и немагнитных
экранов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3. Расчет эффективности экранирования цифровых
кабелей от внешних электромагнитных помех . . . . . . . . . . . . 92
3.4. Расчет эффективности экранирования составных
экранов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.5. Расчет эффективности многослойных экранов при
использовании диэлектрических прокладок . . . . . . . . . . . . . 101
3.6. Расчет и оптимизация конструкции многослойных
экранов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.7. Расчет параметров передачи симметричных экра-
нированных цепей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.7.1. Активное сопротивление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.7.2. Индуктивность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
3.7.3. Электрическая емкость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.7.4. Проводимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.8. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Гл а ва 4. Расчет электромагнитной совместимости
сетей xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.1. Расчет ЭМС при уплотнении xDSL с кодом HDB-3. . . . 122
4.2. Расчет ЭМС при уплотнении xDSL с кодом 2В1Q . . . . . 130
4.3. Расчет ЭМС при уплотнении xDSL с кодами CAP и
TC-PA M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.4. Расчет нестабильности электротехнических харак-
теристик кабельных линий xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.5. Расчет протяженности линии сети хDSL с учетом
ЭМС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.6. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Гл а ва 5. Методика выбора кабельных пар для xDSL по кри-
терию электромагнитной совместимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.1. Тестирование кабельной сети для развертывания
технологий хDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.2. Метод поиска кабельных пар для xDSL . . . . . . . . . . . . . . 159
5.3. Автоматический отбор пар для xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.4. Основные положения техники безопасности на
линиях сети хDSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.4.1. Требования к устройствам электропитания. . . . . 170
5.4.2. Требования безопасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.4.3. Заземление экранов кабелей на сети абонент-
ского доступа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
5.4.4. Мероприятия по охране труда при эксплуата-
ции оборудования хDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
5.4.5. Требования безопасности при работе на линии . 178
5.5. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Приложение. Те хнические характеристики HDSL- и SDSL-
оборудования и устройств ADSL, RADSL и IDSL. . . . . . . . . . . . . . . 196
ВВЕДЕНИЕ
Стремительное развитие рыночных отношений в нашей
стране привело к бурному росту числа предприятий различных форм собственности, что в свою очередь повлекло
за собой взлет российского рынка средств связи, а значит и
к интенсивному росту числа новых абонентов. Как правило,
современные абоненты нуждаются не только в телефонной
связи, но и в подключении к электронной почте, получении
видеоконференцсвязи, доступе к Интернет и всевозможным
базам данных.
Неуклонный рост объемов информационных потоков,
а также необходимость в организации удаленного доступа к
корпоративным сетям породили острую потребность в создании недорогих технологий цифровой высокоскоростной передачи данных по абонентской телефонной линии связи.
К числу таких, наиболее интенсивно развивающихся
цифровых технологий, позволяющих значительно увеличить
скорость передачи данных, без необходимости модернизации
абонентских телефонных линий, относятся технологии, объединенные общим названием xDSL (Digital Subscriber Line –
цифровая абонентская линия), где x – символ, обозначающий
конкретный тип технологий высокоскоростных цифровых
абонентских линий DSL.
В условиях постоянной нехватки средств для прокладки
новых волоконно-оптических и медных кабелей технологии
хDSL предлагают реальный и экономичный способ значительного наращивания возможностей существующих абонентских
линий. Они позволяют значительно расширить пропускную
6
способность абонентской линии местной телефонной сети
путем использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и цифровой обработки сигнала.
Применение технологий хDSL для высокоскоростного
доступа к услугам сети особенно примечательно тем, что эти
технологии используют в качестве среды передачи существующую кабельную инфрастуктуру местных телефонных сетей.
Это позволяет провайдерам услуг не только экономить значительные средства, но и более быстро создавать для своих абонентов большое количество новых служб передачи данных.
Та к как технологии хDSL работают по стандартным абонентским линиям, они имеют решающее значение для расширения пропускной способности в самом «узком» месте – «последней миле» существующей абонентской телефонной сети.
Однако по мере интенсивного внедрения технологий хDSL
на уже существующих абонентских телефонных линиях все
более остро встают проблемы, связанные с электромагнитной
совместимостью (ЭМС) различного DSL-оборудования, работающего в одном кабеле, возникающие как на этапе его проектирования, так и на этапе его эксплуатации.
При проектировании DSL-сети для правильного выбора
технологии и оценки ЭМС необходимо, прежде всего, определить «соседей» планируемой DSL-линии на каждом из уч астков
кабеля, выяснить энергетические спектры их работы в каждом
из направлений, затем рассчитать взаимовлияние и, таким образом, определить требуемый тип аппаратуры.
Как показывает практика, устойчивость работы ЭМС и
дальность действия оборудования xDSL зависят, во-первых,
от типа линейного кодирования, определяющего спектральный состав сигнала и его информационную насыщенность;
во-вторых, от параметров кабеля – его типа, определяющего
частотные характеристики, диаметра жилы, от которого за-
7
висит активное сопротивление и т.д.; в-третьих, от шумовой
обстановки.
Важнейшим параметром, оказывающим ключевое влияние на ЭМС, качество работы и дальность передачи DSL-тракта, является шум. Существуют различные типы шумов. Одна
часть шумов зависит от так называемых внутренних наводок.
Гл а вное влияние здесь оказывают наводки с соседних пар на
ближнем и дальнем концах абонентской телефонной линии.
Чем больше аппаратуры работает на соседних парах и чем
ниже перекрестное затухание в кабеле, тем сильнее наводки.
Другая часть шумов (импульсный, радиочастотный и т.д.)
зависит от воздействия на сам кабель различных радиопередающих устройств, силовых установок, мощного электротехнического оборудования и многих других мешающих факторов.
Та ким образом, рассматривать вопросы ЭМС при внедрении оборудования технологий хDSL надо комплексно, как с
учетом взаимных влияний между цепями хDSL, так и с учетом
внешних электромагнитных воздействий, как на сам кабель,
так и на оборудование DSL.
Именно комплексный подход способен решить проблемы
по обеспечению электромагнитной совместимости цифровых
сетей доступа, построенных по технологии хDSL.
Фундаментальные исследования в области разработки теории передачи и взаимных влияний между цепями линий связи
относятся еще к началу шестидесятых годов прошлого столетия [1–5]. Большую роль в их развитии сыграли такие отечественные ученые, как В.Н. Кулешов, И.И. Гроднев, Р.М. Лакерник, Б.Ф. Миллер, Е.А. Яковлев, М.Я. Каллер, Л.И. Мачерет,
Д.Л. Шарле, К.Я. Сергейчук, В.А. Привезенцев, Л.И. Кранихфельд. Теория экранирования кабельных цепей связи подробно изложена в работах В.О. Шварцмана, А.Ю. Цыма, А.Б. Цалиовича и многих других [6–11].
В настоящее время неоценимую роль в области внедрения
современных цифровых технологий на российском рынке свя-
8
зи, разработке теоретических и практических проблем построения цифровых сетей доступа играют ведущие специалисты
Научно-технического центра НАТЕКС совместно с ЛОНИИС,
институтом в области связи с многолетними научными традициями. Огромный вклад в эту работу внесли такие ученые
и ведущие специалисты, как Ю.А. Парфенов, Д.Г. Мирошников, В.Е. Власов, Л.И. Кайзер, О.М. Денисьева, Ю.А. Белов,
Ю.С. Москаленко и многие другие [12–18].
Однако расширение области применения цифровых кабельных систем, новые цифровые технологии и оборудование
ставят на повестку дня задачу разработки методики расчета
сетей доступа с позиции цифровой среды передачи информации, в условиях электромагнитной совместимости и защиты
от интенсивных внешних электромагнитных воздействий.
В условиях интенсивного внедрения цифровых технологий современные сети доступа должны обеспечить не только
оптимальные параметры при приеме и передаче в заданном
диапазоне частот, но и необходимую величину защищенности как между цепями внутри кабеля, так и самих цепей кабеля от воздействия на них внешних электромагнитных помех
[19–30].
Все это делает данную работу весьма актуальной.
9
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЗАЦИИ
И ОБОРУДОВАНИЯ СЕТИ ДОСТУПА xDSL
1.1. Анализ и классификация технологии xDSL
Восемнадцатого июня 2003 г. Государственной Думой был
принят новый Федеральный закон «О связи» [31], явившийся
правовой и юридической базой развития единой сети электросвязи (ЕСЭ) современной России.
Назначение ЕСЭ – удовлетворение потребностей населения, органов государственной власти и управления, обороны,
безопасности, охраны правопорядка, а также хозяйствующих
субъектов в услугах электросвязи [32–34]. ЕСЭ объединяет
множество сетей, различающихся по назначению, типам, характеристикам и размерам. Согласно статье 12 Федерального
закона «О связи» ЕСЭ состоит из следующих категорий: сеть
связи общего пользования; выделенные сети связи; технологические сети связи; сети специального назначения.
В настоящее время развитие ЕСЭ осуществляется на базе
Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС
РФ), обеспечивающей предоставление услуг электросвязи
пользователям на территории России [35–37]. Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации – это комплекс технологически сопряженных сетей электросвязи на территории Российской Федерации, обеспеченный общим централизованным
управлением, независимо от ведомственной принадлежности
и форм собственности на средства связи и организационноправовой формы операторов сетей.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]