Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые сети доступа технологии xDSL
.pdf
рового потока 160 кбит/с и 30-канальной ЦСП со скоростью
передачи 2048 кбит/с.
Для кодов передачи в основном применяется передача
двухуровневых (двоичных) сигналов. Если полоса частот ограничена, но желательно повышение скорости передачи двоичных сигналов, то можно увеличить число уровней, сохранив
ту же скорость. Скорость передачи сигналов, достигаемая в
многоуровневой системе, может быть определена из выражения (2.14).
Системы с передачей многоуровневых сигналов обеспечивают более высокую скорость передачи двоичных сигналов
в пределах заданной полосы, но требуют увеличения отношения сигнал/помеха при заданной вероятности ошибок. При
использовании той же тактовой частоты система с передачей
многоуровневых сигналов не требует расширения полосы частот по сравнению с полосой двоичных систем.
Вместе с тем, в таких системах достигнуто трехкратное
увеличение скорости цифрового сигнала. Увеличение скорости передачи в многоуровневой системе достигается ценой
существенного увеличения мощности сигнала, требуемой для
получения заданной вероятности ошибки. Например, средняя
мощность в 8-уровневой системе на 8,7 дБ выше, чем в двухуровневой системе при той же самой вероятности появления
ошибок.
Нормирование параметров передачи и влияния на цепи
цифровых систем передачи осуществляется на частоте, соответствующей максимальному значению энергии. Для оборудования, использующего код 2В1Q, эта частота определяется в
зависимости от длительности тактового интервала (табл. 4.1).
Согласно [11], при многоуровневой передаче сигналов
вносится ухудшение характеристики ошибок сигнал/помеха
на величину
δ
= 20Log(M – 1), дБ, (4.3)
з
где М – число уровней сигнала.
131
Частотный диапазон для кода 2B1Q
Та блица 4.1
Приблизительная скорость
передачи, кбит/с
Частота, кГц 40 80 160 320 512
160 320 700–800 1000–1500 2000
То гда переходное затухание между цепями, уплотняемыми цифровыми системами, использующими многоуровневый
код, будет рассчитываться как
А0 ≥ аз + δз + αL + 10LogN, дБ, (4.4)
или
А0 ≥ 16,2 + 20Log(M – 1) + αL + 10LogN, дБ, (4.5)
где aз = 16,2 дБ – защищенность (сигнал/помеха), обеспечивающая теоретическую вероятность ошибки 10
-10
(см.
рис. 4.1); N – число уплотняемой аппаратуры ЦСП.
Нормируемые значения переходного затухания между
цепями А0 для сигналов многоуровневых систем приведены в
табл. 4.2.
Та блица 4.2
Нормируемые значения переходного затухания между
цепями для сигналов многоуровневых систем
Количество уровней
сигналов
4 16,2 9,5 67,7 70,7 72,5 73,7
8 16,2 16,9 75,1 78,1 79,9 81,1
аз, дБ δз, дБ
А0, дБ при N
1 2 3 4
На рис. 4.9 представлена зависимость нормируемых значений переходного затухания между цепями для сигналов
132
многоуровневых систем от числа уплотняемой аппаратуры
65
67
69
71
73
75
77
79
81
83
85
12345
!"#$ %& #$'()*+$, -&&-.-'%./ 012
3$.+!.%* + /* 4(-5* ( !)
&*.*6$7($ 8$ 4-'%6-(!)
0
, 79
M = 4
: = 8
!
!
цифровой системы передачи, для различных значений числа
уровней сигнала. С увеличением числа уплотняемой аппаратуры ЦСП возрастает величина нормированного значения
переходного затухания между цепями, уплотняемыми цифровыми системами, причем чем больше число уровней сигнала,
тем больше должно быть нормируемое значение переходного
затухания А0.
Рис. 4.9. Зависимость переходного затухания от числа уплотняемой
аппаратуры
На рис. 4.10 даны зависимости нормированных (предельных) значений параметров влияния А0 и Аз между цепями
xDSL на линиях абонентского доступа для оборудования, использующего код 2В1Q.
Из этих зависимостей видно, что чем больше рабочее затухание цепи (усилительная способность линейного тракта)
αL, тем выше должна быть величина переходного затухания на
ближнем конце А
0.
133
20
30
40
50
60
70
80
!"#$%&'(! )%*%+
N
,-.-/%'.0 ("#12#1 /%345
)%*1/#, 46
7! (1)
67.770.7 72.573.7
7! (2)
56.759.7 61.5 62.7
78
25.728.7 30.4 31.7
1234
F = 160 !"
L(1) = 42 #$
=
0(1)
0(2)
3
Рис. 4.10. Значения параметров влияния А0 и Аз между цепями
xDSL на линиях абонентского доступа для оборудования, использу-
ющего код 2В1Q
4.3. Расчет ЭМС при уплотнении xDSL с кодами
CAP и TC-PAM
В последнее время отмечена тенденция применения в
оборудовании цифрового уплотнения линий кодов CAP и TCPAM .
При разработке норм на ЭМС цепей в кабельных линиях
принята концепция многоуровневой системы передачи [101].
Приоритетным направлением определения условий ЭМС
принят экспериментальный подход. В основу положены требования достоверности передачи, сформулированные в [17].
Экспериментально установлено, что для оборудования,
использующего CAP-модуляцию, для передачи цифрового потока со скоростью 2 Мбит/с защищенность а3 (сигнал/помеха)
должна быть не менее 27,4 дБ [16].
При запасе устойчивости 4,6 дБ, учитывающей нестабильность электрических характеристик линий, за расчетную величину принимаем защищенность а3 = 32 дБ.
134
Для кода TC-PAM, при скорости передачи 2 Мбит/с, вели-
20
30
40
50
60
70
80
!"#$%&'(! )%*%+ N
!"!#$%"& '()*+) * #$,-.
/$ 0 *#) , -1
23
62 6566.7 68
24
32 3536.7 38
1234
F = 160 !"
L = 30 #$
,
0
,
3
чина переходного затухания на ближнем конце определяется
как:
A
≥ 29 + αL +10LogN, дБ, (4.9)
0
при этом нормирование A0 осуществляется на частоте
180 кГц.
Для кода CAP-128 величина переходного затухания на
ближнем конце, обеспечивающая заданную достоверность передачи,
A
≥ 32 + αL +10LogN, дБ. (4.10)
0
Рабочая частота нормирования рассчитывается в соответствии с частотным спектром линейного сигнала – 160 кГц.
На рис. 4.11 представлены зависимости нормированных
(предельных) значений параметров влияния А0 и Аз между цепями xDSL на линиях абонентского доступа для оборудования,
использующего код CAP-128.
Рис. 4.11. Значения параметров влияния А0 и Аз между цепями
xDSL на линиях абонентского доступа для оборудования,
использующего код CAP-128
Из рис. 4.11 видно, что с ростом числа цепей возрастают и
значения параметров влияния А0 и Аз между цепями xDSL на
линиях абонентского доступа для оборудования, использующего код CAP-128.
135
В табл. 4.3 приведены результаты расчета А0 для строительных длин цифрового кабеля среднестатистической длины
абонентской линии ГТС протяженностью 2,5 км.
Та блица 4.3
Нормированные значения переходного затухания
между цепями на ближнем конце для строительных длин
цифрового кабеля
Инфор-
маци-
Ти п
аппаратуры
FlexGain PCM
4/5
FlexGain PCM
11/12
Flex DSL MDSL CAP 784 146 11,0 27,5 69,5
Flex DSL PAM ТС-РАМ 784 196 11,6 29,0 68,0
Код
2В1Q 336 63 9,5 23,5 59,5
2В1Q 784 150 11,1 27,75 63,5
онная
скорость,
кбит/с
Расчет-
ная
час-
тота,
кГц
Коэф-
фициент
зату-
хания
цепи,
дБ/км
Затухание
цепи на
средне-
статисти-
ческой
линии, дБ
Нор-
миро-
ван-
ные
зна-
чения
А0, дБ
Исходные данные для расчета, касающиеся технических
характеристик оборудования, взяты из табл. 4.3 [12].
Заметим, что приведенные требования А0 относятся и к
другим типам оборудования DSL, имеющего аналогичные характеристики.
4.4. Расчет нестабильности электротехнических
характеристик кабельных линий xDSL
Электрические параметры кабелей связи, проложенных в
грунте или телефонной канализации, не остаются постоянны-
136
ми. Они изменяются с течением времени [102–104]. Основны-
CC
LLGG
LL
CCRR
∆±
∆±
×
∆±
+
∆±
∆±
×
∆±
=∆±22αα
ми факторами, воздействующими на подземный кабель при
нормальной эксплуатации, являются многократное изменение
температуры и влажность среды, окружающей кабель.
При резких колебаниях континентального климата температура на глубине прокладки кабеля может изменяться в
широких пределах. В Европейской части России годовой перепад температур доходит до 20–25оС, в среднеазиатских республиках до 30оС. Таким образом, в ряде районов подземный
кабель может подвергаться многократным замораживаниям и
оттаиваниям.
В зависимости от местности подземный кабель может находиться в различных условиях влажности. Практически не
исключена возможность его длительного пребывания как в
воде, так и в сухой почве.
Другим фактором, влияющим на параметры кабеля, является вибрация. Кабели, уложенные на глубину 0,8–1,2 м от
поверхности земли, в местах пересечения дорог при интенсивном движении наземного транспорта будут испытывать от
вибрации значительное напряжение. Последнее мо жет вы звать
повреждение оболочки кабеля или смещение жил кабельного
сердечника и тем самым изменять параметры передачи и влияния. На стабильность электрических характеристик оказывает
влияние температура почвы.
Рассмотрим зависимость параметров передачи и влияние
механического воздействия на кабель. Затухание кабельной
цепи является одним из основных параметров, определяющих
качество работы линии.
На высоких частотах изменение коэффициента затухания
в зависимости от изменения первичных параметров, активного сопротивления R, индуктивности L, емкости C и проводимости G может быть определено выражением:
, дБ/км, (4.11)
137
где ΔR, ΔL, ΔC и ΔG – соответственно, изменения сопро-
тивления R, индуктивности L, емкости C и проводимости G.
Анализ (4.11) показывает, что наибольшее влияние на изменение коэффициентов затухания оказывает изменение первичных параметров R±ΔR и G±ΔG, так как влияние изменения
параметров C±ΔC и L±ΔL пропорционально квадратному корню. Кроме того, емкость и индуктивность цепи изменяются в
зависимости от изменения геометрических размеров (изменение расстояния между жилами) по логарифмическому закону.
Та кая зависимость показывает, что в области высоких
частот волновое сопротивление кабельных линий Zв = (L/C)
0,5
является достаточно стабильным и для магистральных кабелей связи может считаться постоянным, не зависящим от температуры почвы и возможной незначительной деформации
кабеля в грунте.
Коэффициент затухания цепей, как следует из (4.11), прямо пропорционален величине омического сопротивления R,
которое в свою очередь зависит от температуры поперечного
сечения, материала и длины провода. Удельное сопротивление
провода при неизменной температуре можно считать постоянным во времени. С уменьшением площади сечения жилы
оно может увеличиваться вследствие растягивающих усилий
при низких температурах почвы или возможных механических растяжениях кабеля при деформации и пучении почвы.
В табл. 4.4 приведены расчетные данные ΔR в зависимости
от изменения диаметра жил.
Второе слагаемое формулы, определяющее потери энергии в диэлектрике, в высокочастотных магистральных кабелях, составляет примерно 5% от общей величины затухания.
Следовательно, чтобы изменение параметра G вызвало увеличение затухания кабеля, например на 50%, второе слагаемое
должно увеличиться в 2 раза, т. е. на 100%. Такое изменение
возможно только при увеличении емкости и тангенса угла ди-
138
электрических потерь tgδ примерно также в два раза, так как
G = ω · C · tgδ.
Та блица 4.4
Величина асимметрии ΔR в зависимости от изменения
диаметра жил
ΔR, %
0
5
10
20
0,9 1,0 1,2
0,9
0,875
0,856
0,82
Диаметр жилы, мм
1,0
0,975
0,95
0,91
1,2
1,17
1,14
1,09
Емкость цепи может быть увеличена за счет увеличения
диэлектрической проницаемости ε, что возможно при наличии
значительной влаги в сердечнике кабеля, для которой ε = 80.
Ув е личение tgδ также может быть получено за счет увеличения влажности внутри сердечника кабеля.
Воздействие указанных факторов значительно проявляется на параметрах влияния. Изменение параметров влияния
обусловливается изменением остаточной электромагнитной
связи на длине усилительного участка.
Причинами таких изменений являются:
– деформация кабеля (нарушение взаимного расположения жил четверки), вследствие осадки, возможной вибрации
и пучения грунта, а также растяжки кабеля морозобойными
трещинами;
– вскрытие муфт при определении места повреждения кабеля;
– устройство вставки при устранении повреждений кабеля.
Допустимые величины электромагнитной остаточной
связи Ксв на усилительном участке могут быть определены по
формуле
139
К
3
e
A
3
e
A∆
= 8(ωZВ
св
)-1, (4.12)
где ω – угловая частота; Zв – волновое сопротивление; А3 –
защищенность между цепями на дальнем конце линии.
В табл. 4.5 приведены вычисленные по этой формуле допустимые величины остаточной связи Ксв на усилительном
участке в зависимости от защищенности цепей для систем
К-24 и К-60.
Та блица 4.5
Величина остаточной связи при разных значениях А
Диапазон частот,
кГц
До 110
До 250
До 550
Допустимые значения Ксв, пФ (10
защищенности цепей, дБ
69,5 73,9 76,5 78,2 82,5 86,9
21,5
10
4,8
13
6,1
2,9
9,7
4,5
2,2
7,9
3,7
1,8
-12
Ф) при
4,8
2,3
1,1
3
2,9
1,4
0,7
Расчет возможных изменений величины защищенности
между цепями на дальнем конце в процессе эксплуатации производится по формуле:
= 8[ωZв(Ксв + ΔКсв)]-1. (4.13)
На рис. 4.12 приведены результаты расчета изменения защищенности (ΔАз) на усилительных участках линий из кабеля
МКС 4×4×1,2, уплотненных системами передачи К-60.
Отсюда видно, что величина допустимых значений возможных изменений защищенности между цепями на дальнем
конце в процессе эксплуатации линии ΔАз зависит от самой
величины защищенности между цепями на дальнем конце линии Аз. Причем, чем больше сама величина защищенности Аз,
тем больше может быть допустимое значение возможных из-
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]