4.3. Цифровой абонентский стык

Создание различными фирмами цифровых телефонных аппаратов можно рассматривать как альтернативу дорогим, но имеющим множество сервисных функций и дополнительных возможностей аппаратам технологии ISDN. Однако, с точки зрения стандартизации, цифро­вой абонентский стык является «чистым листом», на котором каждая фирма может писать свои правила. Это означает, что цифровой ТА, например, фирмы Siemens, реализуя практи­чески весь спектр функций ISDN телефона, может работать только при подключении к те­лефонным станциям фирмы Siemens (EWSD, Hicom). To же самое относится к цифровым ТА Ericsson, Alcatel и др. Каждая фирма создает для своих станций определенный интер­фейс, который поддерживает «родной» протокол для «своего» цифрового ТА. Поэтому для описания цифрового абонентского стыка можно говорить только об общих принципах ор­ганизации цифрового обмена по абонентской линии.

Для двухсторонней передачи цифровой информации по абонентским линиям возможно использование четырех типов систем:

• четырехпроводная систем;

• двухпроводная система с частотным разделением направлений передачи;

• двухпроводная система с временным разделением направлений передачи;

• двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами.

Четырехпроводная система. Эта система первоначально внедрялась на цифровых або­нентских сетях для предоставления абонентам нетелефонных услуг при двусторонней неза­висимой передаче цифровой информации.

Достоинства цифровой передачи по четырем проводам заключаются в довольно сво­бодном подключении абонентских терминалов, находящихся на значительном удалении друг от друга и от опорной станции, а также в простоте схемных решений. Система доста­точно устойчива к переходным помехам, позволяет перекрыть большой диапазон измене­ния затухания линии без регенерации сигнала.

Однако она характеризуется низким использованием передаточных возможностей кабе­ля. Учитывая, что высокоскоростная передача по абонентской сети цифровых АТС, как пра­вило, не требуется, это делает систему экономически невыгодной. В связи с этим данная система имеет ограниченное применение, в частности для пользователей в учреждениях.

Двухпроводная система с частотным разделением направлений. По сути дела это двупроводная двухполосная система связи, в которой необходимо иметь полосу в два раза шире полосы передаваемой информации для одного канала. Упрощенная структурная схема такой системы показана на рис. 4.8.

Реально реализованные системы этого класса имели несколько иную структуру, основ­ным отличием которой было использование дифсистем, что позволяло уменьшить взаимное влияние направлений передачи (рис. 4.9.). Передача информации ведется бифазным кодом. В одном направлении X₁ передача ведется кодом один период/символ, а в другом направлении Х₃ - кодом три периода/символ.

Однако, из-за сложности реализации фильтров на БИС и СБИС такие системы не полу­чили широкого применения.

Двухпроводная система с временным разделением направлений. В системе с вре­менным разделением направлений интервалы для передачи и приема разделены во времени. При передаче от станции к абоненту цифровой сигнал накапливается в буферном запоми­нающем устройстве и затем считывается со скоростью в два раза большей. При этом сигна­лы передаются в виде пакетов. На абонентской стороне сигналы, передаваемые со станции, накапливаются в буферном ЗУ и затем считываются в виде непрерывной последовательно­сти цифрового сигнала.

Передача сигналов от абонента на станцию происходит аналогичным образом в виде пакетов с использованием незанятого временного интервала. Этот метод получил название «пинг-понг» (или метод с поочередным переключением направлений).

Благодаря тому, что скорость передачи по кабелю в два раза больше скорости передачи сигналов источника (сигналы пакетов станции передаются в кабель полностью синхронизи­рованными по фазе), устраняется переходное влияние на ближнем конце, что было затруд­нительно при 4-проводной передаче.

Однако, реализация метода «пинг-понг» с наименьшими затратами имеет один недоста­ток - небольшую зону действия (около 2 км). Поэтому, для организации системы с большой емкостью и большой протяженностью используют различные методы компрессии во вре­мени. Более того, если осуществить синфазную передачу по одному и тому же кабелю, то даже при наличии нескольких трактов типа «пинг-понг» с разными скоростями передачи, можно значительно увеличить протяженность линии.

Рис. 4.8. Упрощенная схема системы передачи с частотным разделением направлений

Рис. 4.9. Система передачи с частотным разделением направлений и дифсистемами

На рис. 4.10 представлена структурная схема двухпроводного тракта с временным раз­делением направлений, обеспечивающего полный дуплексный режим работы. Передача осуществляется в виде пачек импульсов между абонентским полукомплектом АПК и стан­ционным полукомплектом СПК, которым заканчивается цифровая абонентская линия.

Переключение станционного и абонентского оборудования на режимы передачи или приема осуществляется коммутаторами К по сигналам, получаемым от устройства синхро­низации (СИНХР). Стыки информационных потоков на обоих концах осуществляются по 4-проводной схеме. Входящая цифровая информация записывается в ЗУ и преобразуется пе­редатчиком в короткие пачки цифровых сигналов, которые с более высокой скоростью пе­редаются по линии. Скорость передачи пачек должна быть такой, чтобы эффективная ско­рость передачи была равна или превышала скорость цифрового потока на входе, иначе часть информации будет потеряна.

Важной задачей для системы с временным разделением направлений является выбор скорости передачи и длины пачки. Скорость передачи с одной стороны ограничивается пропускной способностью среды передачи, а с другой - определяется требованиями орга­низуемых услуг связи. Цифровые ТА в первую очередь должны обеспечивать услуги теле­фонной связи, для которых требуется скорость 64 Кбит/с, принимаемая за основу при про­ектировании цифровых телефонных сетей. Однако эта скорость может быть значительно снижена при использовании методов дифференциального и адаптивного кодирования речи, что также позволяет увеличить длину линии связи.

Рис. 4.10. Принцип временного разделения направлений передачи

Двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами. Как уже упоминалось ранее, для разделения направлений передачи цифровых сигналов могут использоваться дифсистемы. При этом используется тот факт, что при согласовании выходного сопротив­ления передатчика с комплексным сопротивлением линии, амплитуда сигнала в линии бу­дет равна половине амплитуды передаваемого сигнала. Поэтому принимаемый сигнал мо­жет быть получен путем вычитания половины выходного сигнала передатчика из суммар­ного сигнала в линии (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Структурная схема системы с адаптивными эхокомпенсаторами ПРД - передатчик, ПРМ - приемник, ДС - дифсистема, ЭХК - эхокомпенсатор

Однако стандартные дифсистемы не могут обеспечить полного разделения трактов пе­редачи и приема. Чтобы сохранить требуемые характеристики по переходному затуханию на ближнем конце в широкой полосе частот, вводятся эхокомпенсаторы ЭХК (рис. 4.11), которые препятствуют проникновению импульсов из тракта передачи в тракт приема.

Кроме этого, поскольку определяющее значение на качество передачи оказывает пере­ходное влияние на ближнем конце, то при балансировке дифсистем большое значение име­ет протяженность линии передачи. Положение осложняется также наличием проводов раз­личного диаметра и кабелей различных марок, имеющих различные характеристики, в со­ставе одной абонентской линии. Для компенсации разброса величины входного сопротив­ления абонентской линии в цифровых абонентских линиях предусматривается автоматичес­кая подстройка балансного контура дифсистемы. Однако в этом случае технически очень трудно устранить межсимвольную интерференцию, обусловленную несовершенством АРУ, автоматического корректора отраженного сигнала и системы регулирования собственно эхокомпенсатора.

Для преодоления трудностей, связанных с передачей цифровых сигналов по абонент­ским линиям, были предложены цифровые дифсистемы, объединенные с цифровыми эхо-компенсаторами. Последние обеспечивают подавление эхосигналов не менее чем на 45 дБ. Поэтому применение их на абонентских линиях особенно целесообразно.