Лабораторная работа № 5 Изучение технологии hdsl на основе цифрового модема Мегатранс

Цель работы – получение практических навыков эксплуатации цифрового модема, изучение его блоков.

1. Основные понятия

Интенсивное внедрение в различные сферы деятельности цифровых систем передачи (ЦСП) информации породило ряд проблем. Известно, что сигнал в цифровой форме занимает большую полосу частот в сравнении аналоговым сигналом, передающим эту же информацию. Эта закономерность приводит к существенному недостатку ЦСП – значительному сокращению дальности передачи информации. Например, распространенная на железной дороге аналоговая многоканальная система передачи типа К-60 позволяет передать без регенерации 60 каналов (спектр 252 кГц) на расстояние до 20 км. Для сравнения, массово используемый в ЦСП цифровой поток плезиохронной цифровой иерархии уровня Е1 передает 30 каналов (его спектр занимает примерно 4 МГц при использовании качественного помехозащитного кода HDB-3) на расстояние не более 1,5–2 км. В обоих случаях рассматривается медный кабель. В данном случае недостаток ЦСП существен, т.к. для его передачи необходимо очень часто устанавливать регенераторы. Проблему можно решить путем прокладки волоконно-оптического кабеля, где поток уровня Е1 передается посредством высокоскоростного линейного мультиплексора. В этом случае, как правило, регенераторы устанавливают на расстоянии 50 и более км. Но как быть с участками, где прокладка ВОК экономически невыгодна, но требуется качественная цифровая связь?

Для этих целей используют цифровые модемы, заменяющие традиционный линейный код HDB-3 на импульсный амплитудно-модулированный код типа 2B1Q. В настоящее время этот тип кодирования также существенно доработан: на смену ему пришли CAP-модуляция и TC-PAM кодирование (Trellis coded Pulse Amplitude Modulation – импульсная амплитудная модуляция с треллис-кодированием). Эти коды обладают наилучшей совокупностью характеристик дальности, помехоустойчивости и электромагнитной совместимости [6, 7 и 14]. В качестве практического применения можно отметить использование модемов ОЛТ (фирмы «Морион», г. Пермь, код 2В1Q) на Восточно-Сибирской железной дороге.

В настоящее время в России монополистом на рынке по выпуску цифровых модемов xDSL выступает фирма «НАТЕКС», г. Москва.

2. Описание лабораторного стенда

Аппаратура цифровой системы передачи Megatrans-L представляет собой оборудование линейного тракта для передачи сигналов одного цифрового потока Е1 (со скоростью передачи 2 Мбит/с) по металлическим кабельным магистральным линиям связи. Система рассчитана на использование в своём составе дистанционно питаемых регенераторов с питанием постоянным током 130–190 мА по фантомным цепям полусекциями с двух сторон. При этом максимальная длина полусекции ДП при работе по двум парам кабеля с сечением жилы 1,2 мм составляет 110 км. Система рассчитана на работу по парам симметричного магистрального высокочастотного кабеля с диаметром жилы 0,9 или 1,2 мм. Благодаря использованию технологии передачи HDSL и линейного кодирования типа САР максимальное перекрываемое затухание для регенерационного участка на частоте 150 кГц составляет 44 дБ (55 дБ для частоты 250 кГц), что соответствует 22 км кабеля типа МКСБ-4^х4^х1,2 и длине регенерационного участка системы передачи ЧРК типа К-60. На рис. 20 приведена схема лабораторного стенда.

Рис. 20. Схема лабораторного стенда цифрового модема Megatrans

Модуль линейного окончания LTU [15] предназначен для преобразования сигналов от оконечного оборудования (мультиплексора) в сигнал для передачи данных по кабельной линии связи или наоборот. Для сопряжения с мультиплексорным оборудованием устройство имеет стык G.703. Блок-схема модуля LTU представлена на рис. 21.

Рис. 21. Блок-схема модуля LTU

Работа модуля LTU. Сигнал E1 поступает на сетевой интерфейс 2 Мбит/c, где происходит преобразование уровней и выделение тактовой частоты 2048 кГц. После преобразования цифровые сигналы подаются на фреймер, который производит разбиение потока информации исходя из выбранной нагрузки для каждой из пар, а также согласование тактовых частот интерфейса 2 Мбит/с и HDSL-транскодера. Цифровые потоки, предназначенные для передачи по каждой из пар, поступают на соответствующие HDSL транскодеры, где происходит их преобразование в линейный код. После HDSL транскодеров линейный сигнал поступает на линейный интерфейс. Режимы работы модуля LTU можно изменить при помощи управляющего компьютера. Управление осуществляется либо локально (непосредственное подключение к модульной кассете, в которую установлен модуль LTU), либо дистанционно (удаленный доступ к модульной кассете при наличии связи с ним).

Модуль сетевого окончания NTU предназначен для установки в регенератор. Для сопряжения с источником/приёмником сигналов Е1 модуль имеет стык G.703. Работа модуля по своему функциональному назначению схожа с модулем LTU.

Модуль высоковольтного интерфейса LIU предназначен для подключения модулей приёмопередатчиков к кабельной линии связи, а также для подачи или съёма и преобразования тока дистанционного питания. Модуль имеет цепи защиты от опасных мешающих воздействий, фантомные цепи для организации дистанционного питания (ДП), преобразователь тока ДП в напряжение питания регенератора, цепи организации фантомного канала, матрицу фантомных цепей, а также разъёмы для подключения к кабельной линии, модулям LTU или NTU и модулю RSPU. Также на плате модуля предусмотрено место для установки дополнительного служебного модуля для подключения датчиков телеметрии.

Регенераторы питаются постоянным током по фантомным цепям. Для преобразования тока ДП во внутреннее напряжение используется импульсный преобразователь типа «ток-напряжение» с высоким КПД. Падение напряжения на входе преобразователя пропорционально нагрузке на его выходе. При работе в составе регенератора преобразователь питает оба модуля NTU.

Модуль дистанционного питания RSPU предназначен для использования в качестве источника постоянного тока при организации цепей ДП регенераторов. Данный модуль может обеспечить ДП 6 регенераторов постоянным током.

Все модули модема Megatrans устанавливаются в модульную кассету. В нее можно установить 14 плат. Все места для установки плат равнозначные. На кассете имеется разъем для подключения компьютера, что позволяет производить локальное или дистанционное управление и осуществлять мониторинг модемов.

На рис. 22 приведена электрическая принципиальная схема замещения искусственной линии связи (ИЛ). Все сопротивления (от R1 до R6) равны 82 Ом, R7 и R8 изменяются от 0 до 150 Ом, емкость C 47 нФ.

ИЛ 1

ИЛ 2

Рис. 22. Схема замещения искусственной линии