Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые сети доступа технологии xDSL
.pdf
ков кабеля с проводами различного сечения и разнообразных
кабельных повреждений), может произойти отражение передаваемого сигнала (так называемые потери на отражение). И
хотя потери на отражение в области звуковых частот могут
быть измерены и скорректированы, такие действия в том частотном диапазоне, который используется технологиями DSL,
значительно более затруднены. Отраженные сигналы оказывают отрицательное влияние на сложные схемы модуляции.
Кроме того, пока не существует оборудования, способного определить источник отражений в абонентском распределительном кабеле на частотах порядка 300 кГц и выше.
Симметрии абонентской двухпроводной телефонной линии часто оказывается недостаточное внимание при развертывании систем высокоскоростной передачи данных. Плохая
симметрия линии может привести не только к появлению искажений, но также шумов и перекрестных помех, причем эта
проблема становится все более серьезной по мере увеличения
частоты.
По мере интенсивного внедрения технологий хDSL на уже
существующих абонентских телефонных линиях все более остро встают проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью DSL-оборудования, возникающие как на этапе его
проектирования, так и на этапе эксплуатации. Важнейший
параметр, оказывающий ключевое влияние на ЭМС, качество
работы и дальность передачи DSL-тракта, – это шум.
Те лефонные линии подвержены шумам и помехам нескольких видов. К ним относятся: белый шум, перекрестные
помехи на ближнем и дальнем конце линии, радиочастотные
помехи и импульсные шумы.
Как правило, белый шум становится проблемой на абонентской телефонной линии, когда к ней подключено различное электронное оборудование, например кодеры–декодеры,
мультиплексоры и т.п. Технические параметры такого обору-
51
дования должны быть такими, чтобы поддерживать отношение сигнал/шум в допустимых пределах.
Перекрестные помехи на ближнем конце линии появляются, когда сигналы, передаваемые по одной паре проводов,
наводятся в соседней паре проводов. Эта проблема становится
важной при большой скорости передачи данных, и особенно в
том случае, когда по большому количеству абонентских линий
в пределах одного кабеля организована высокоскоростная передача данных. Перекрестные помехи на дальнем конце возникают, когда сигнал на дальнем конце линии оказывает влияние
на ближний конец линии.
Воздействие перекрестных помех на широкомасштабное
внедрение систем DSL зависит от качества кабеля, количества
используемых пар и частотного диапазона, в котором передается сигнал.
Большое влияние на телефонные линии оказывают импульсные помехи, вносимые различными электромагнитными
устройствами, например линиями подачи питания, трансформаторами, автоматическими выключателями и т.п. Чем длиннее линия, тем в большей степени она подвергается воздействию помех. Импульсные помехи могут привести к появлению
проблем не только с высокоскоростной передачей данных, но
и с низкоскоростной.
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.
Цель данной работы – о беспечение электромагнитной совместимости цифровых сетей доступа технологии xDSL путем
улучшения помехозащищенности их электрических цепей, в
52
условиях интенсивного воздействия внешних электромагнитных помех.
Для достижения поставленной цели необходимо решение
ряда задач:
– анализ принципов построения и классификация технологии xDSL;
– анализ оборудования цифровых сетей доступа технологии xDSL и их электротехнических характеристик;
– анализ электромагнитной совместимости цепей передачи дискретных и аналоговых сигналов кабельных линий;
– разработка методики расчета взаимных влияний между
цепями кабельных линий технологии xDSL;
– разработка методики расчета ЭМС на сетях xDSL;
– разработка методики расчета стабильности электротехнических характеристик кабельных линий ЦСП;
– разработка методики выбора кабельных пар для xDSL
по критерию электромагнитной совместимости;
– разработка практических мероприятий по охране труда
при эксплуатации оборудования хDSL.
Решение перечисленных задач требует научных исследований, основанных на методах теории распространения электромагнитных колебаний, взаимных влияний, электродинамики, теории поля, случайных процессов, математического
моделирования.
1.8. Выводы
1. Анализ и классификация технологий хDSL показали,
что xDSL включает в себя целый набор различных технологий,
позволяющих организовать цифровую абонентскую линию,
которые различаются по расстоянию, скорости передачи данных, а также по разнице в скоростях передачи «нисходящего»
(от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в
сеть) потока данных.
53
Те х нологии xDSL классифицируются по отдельным средам передачи – радиопередача, оптоволокно, линии электропередач (ЛЭП), медные линии
дуплекс, полудуплекс. При дуплексной передаче различают:
симметричные xDSL (SDSL – симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия, работающая по одной паре)
и асимметричные xDSL (АDSL – асимметричная цифровая
абонентская линия).
2. Осуществлен анализ оборудования для организации
цифровых сетей доступа технологии хDSL. Определены главные факторы, влияющие на качество работы оборудования
технологий хDSL.
Найдены главные факторы, влияющие на качество работы цифровых сетей доступа технологии хDSL, – это параметры линии связи, ключевыми из которых являются: ослабление
сигнала, т. е. затухание сигнала в кабельной линии, которое
зависит от типа кабеля, его длины и частоты сигнала, причем
чем длиннее линия и выше частота сигнала, тем выше затухание; нелинейность амплитудно-частотной характеристики;
перекрестные наводки на ближнем и дальнем окончаниях; радиоактивная интерференция; групповое время задержки.
3. Сравнительный анализ различных технологий кодирования, применяемого в оборудовании цифровых сетей доступа
технологии хDSL, показал, что оборудование хDSL, основанное
на САР-модуляции, имеет целый ряд достоинств по сравнению с оборудованием, реализующим технологию кодирования
2B1Q. К числу основных достоинств относятся: максимальная
дальность работы оборудования; высокая помехоустойчивость и нечувствительность к групповому времени задержки;
минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары в спектре канала тональной частоты; совместимость
с аппаратурой уплотнения, работающей по соседним парам.
4. Осуществлен анализ электромагнитной совместимости
цепей передачи дискретных и аналоговых сигналов кабель-
; по способу передачи – симплекс,
54
ных линий, оборудованных хDSL. Показано, что совмещение
цепей для передачи дискретной и аналоговой информации в
кабельных линиях местной связи возможно при выполнении
условий ЭМС в ансамбле цепей, обеспечивающих отсутствие
переходных помех в низкочастотных телефонных парах звукового вещания, каналах аппаратуры ВЧ-уплотнения и гарантирующих заданную достоверность передачи в цифровых трактах оборудования xDSL.
5. Проведен анализ международных стандартов параметров качества каналов ЦСП. Показано, что к основным показателям параметров качества цифровых систем передачи и
коммутации относятся ошибки и готовность канала. В рамках
международных стандартов приняты следующие основные параметры качества ЦСП: BER – параметр ошибок; ES – количество секунд, подверженных ошибкам; SES – количество секунд, несколько раз подверженных ошибкам; AS – количество
секунд готовности канала; NAS – число секунд неготовности
канала.
6. Проанализированы требования к электротехническим
характеристикам строительных длин кабелей xDSL. Выяснено,
что нормирование параметров влияний строительных длин
следует осуществлять исходя из требований протяженности
линий, зависящих от диапазона рабочих частот. При определении требований к переходному затуханию между цепями на
ближнем конце А0, предназначенных для уплотнения оборудованием xDSL, следует учитывать код, усилительную способность и количество цепей цифровых систем передачи.
55
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ
МЕЖДУ ЦЕПЯМИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
ТЕХНОЛОГИИ xDSL
При работе цифровых кабелей неизбежно происходит
влияние одних цепей кабеля на другие. Переход энергии с одной цепи на другую обусловлен электромагнитным взаимодействием между ними и может быть условно представлен в
виде суммарного действия электрического и магнитного полей. В зависимости от схемы организации связи в среде передачи и типа аппаратуры определяются условия ЭМС между
цепями. Так, при одновременной системе связи и размещении
передатчика и приемника на одном конце линии нормируется влияние между цепями на ближнем конце, при размещении
передатчика и приемника на разных концах – влияние на дальний конец.
Основными параметрами при оценке кабельных линий
являются переходные затухания, определяющие физические
величины, оценивающие конструктивные возможности линий, зависящие как от параметров электромагнитной связи
между цепями, так и рабочего затухания самой цепи.
Качество же связи в линии зависит от объективного параметра «защищенности», определяющегося величиной приемного сигнала и помехи, влияющей на этот сигнал, т. е. защищенность – это более обобщенный параметр, зависящий
от уровня передающего сигнала во влияющей цепи, уровня
сигнала, пришедшего в точку приема, переходного затухания
между цепями и рабочего затухания.
56
Для оценки качества цифровых трактов, использующих
технологию хDSL, воспользуемся методикой, разработанной
в [8], где в основу положена оценка достоверности передачи
информации с учетом спектральных характеристик сигналов,
частотных параметров передачи, влияния в ансамбле цепей,
внешних помех и аппаратурных искажений (межсимвольные
искажения).
Проанализируем основные пути влияния между цепями в
кабельных линиях исходя из концепции размещения устройств
передачи и приема применительно к технологиям хDSL.
2.1. Параметры влияния цифровых кабелей
Электрическое и магнитное влияние между цепями характеризуется электрической K12 и магнитной М12 связями. Влияние, обусловленное действием электрического поля, называется электрическим, а магнитного поля – магнитным [81–89].
Чем выше частота передаваемого тока ω, тем быстрее протекает процесс изменения электрического и магнитных полей и
тем больше величина мешающего влияния между цепями.
Электрическая связь определяется отношением тока I2, наведенного в цепи, подверженной влиянию, к разности потенциалов во влияющей цепи U
K
g + iωk = I2/U1, См, (2.1)
12 =
где g – активная составляющая электрической связи; k –
емкостная связь.
Магнитная связь определяется отношением наведенной
электродвижущей силы (ЭДС) в цепи, подверженной влиянию, к току во влияющей цепи I1 с обратным знаком
М12 = r + iωm = – E2/I1, Ом, (2.2)
где r – активная составляющая магнитной связи; m – индуктивная связь.
При учете совместного действия связей необходимо перевести их либо в одинаковые единицы размерности, либо – в
1
57
безразмерные. Та к как U1 = I1Z
I цепь
II цепь
M12 = r + iωm
K12 = g + iωk
I
10 I1l
I
2l
I
2k
I
2M
I
2M
I
2k
I
20
, а I2 = E2/Z
в.1
то в безразмер-
в.2,
ных единицах можем записать:
K
(g + iωk)(Z
12 =
М12 = (r + iωm)/(Z
где Z
в.1
, Z
– волновое сопротивление соответствующей
в.2
в.1Zв.2
в.1Zв.2
0,5
)
; (2.3)
0,5
)
, (2.4)
цепи.
Эквивалентная схема электрической и магнитной связи между двумя цепями цифрового кабеля представлена на
рис. 2.1 [90].
Рис. 2.1. Эквивалентная схема электрической и магнитной связи
между цепями
Величины r, g, k, m называют первичными параметрами
влияния. Величина переходного затухания А, характеризующая затухание токов влияния при переходе с первой цепи во
вторую, называется вторичным параметром влияния и является основной мерой оценки свойств кабельной линии по взаимному влиянию между цепями и ее пригодности для высокочастотной передачи.
Различают два вида перехода электромагнитной энергии:
на ближнем (передающем) и дальнем (приемном) концах. Влияние, проявляющееся на конце цепи, где расположен генератор, определяется переходным затуханием на ближний конец
58
А0 = 10Log|P10/P20|, дБ, (2.5)
где Р10 – мощность генератора на ближнем конце влияющей цепи; Р20 – мощность помехи на ближнем конце цепи, подверженной влиянию.
Если цепи одинаковы (Z
в.1
= Z
), то величина переходного
в.2
затухания на ближний конец может быть выражена через соответствующие напряжения и токи
А0 = 20Log|U10/U20| = 20Log|I10/I20|, дБ. (2.6)
Влияние на противоположный, удаленный от генератора
конец определяется переходным затуханием на дальний конец
Аl = 10Log|P10/P21|, дБ, (2.7)
где Р
– мощность помехи в цепи, подверженной влиянию
21
на дальнем конце.
Часто на практике используется параметр влияния – защищенность, определяющаяся разностью уровней полезного
сигнала Рс и помех Рп в рассматриваемой точке Аз = Pс – P
За-
п.
щищенность от помех Аз, или просто защищенность, может
быть выражена как
Аз = 10Log(Pс/Pп), дБ. (2.8)
Между параметрами влияния однородных цепей – защищенностью Аз, переходным затуханием на дальнем конце Аl и
собственным затуханием линии αL – существует взаимосвязь
А
= Аl – αL, дБ. (2.9)
з
В симметричных кабелях с увеличением передаваемой
частоты тока возрастает взаимное влияние между цепями и,
соответственно, уменьшаются переходное затухание и защищенность (рис. 2.2).
Из представленных зависимостей видно, что переходное
затухание уменьшается по закону Log(ω1/ω2). Объясняется это
тем, что с ростом частоты значения электромагнитной (К
12 =
= g + iωk) и магнитной (М12 = r + iωm) связи увеличиваются, так
как их реактивные составляющие от частоты зависят прямо
59
пропорционально. С увеличением частоты изменяются элект-
0 20 40 60 80 100 120 F, кГц
43,4
60,8
78,2
95,6
113
А
l, Ао
дБ
А
l
А
о
рические и магнитные поля, образующиеся вокруг влияющей
цепи, поэтому более интенсивно помеха индуцируется в цепи,
подверженной влиянию.
Рис. 2.2. Зависимости переходного затухания Аl и А0 от частоты
Переходное затухание на дальнем конце больше, чем на
ближнем конце. Это связано с тем, что на ближнем конце электрические и магнитные связи суммируются, а на дальнем – вычитаются [90].
Анализ зависимости переходного затухания и защищенности от длины линии (рис. 2.3) показывает, что с увеличением длины линии L переходное затухание на ближнем конце А0
вначале уменьшается, а затем стабилизируется. Связано это с
тем, что, начиная с определенной длины линии, токи помех с
отдаленных участков приходят настолько слабые, что практически не увеличивают взаимного влияния между цепями, а величина А0 остается постоянной. С увеличением длины линии
защищенность от взаимных помех Аз уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением длины линии увеличивается
взаимное влияние между цепями.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]