3.4.5 Способы кодирования линейных сигналов по технологии xDsl

В технологии DSL для уменьшения тактовой частоты используются алфавитные (блочные) коды с основанием М>2. Для этого двоичный сигнал группового потока разбивается на блоки из n элементов, которым после кодирования соответствует алфавитный код из m элементов с основанием М. Условное обозначение алфавитных кодов nBmM, где n и m - число элементов в исходном и результирующих блоках, B – указывает на двоичное счисление в исходном блоке, а M – определяет основание кода в результирующем блоке (Т – троичное, Q – четверичное). Увеличение основания кода, используемого для кодирования исходных блоков, приводит к уменьшению тактовой частоты и, соответственно, повышению скорости передачи линейных сигналов при некотором снижении помехоустойчивости приема сообщений.

Для реализации технологии HDSL используются два способа кодирования линейных сигналов 2B1Q и CAP. Способ кодирования 2B1Q реализует передачу двух бит информации за один тактовый интервал Т. Для передачи кода 2B1Q применяется четырехуровневый модулированный сигнал. Так как затухание линейного сигнала растет с увеличением частоты, то в зависимости от дальности связи используются скорости передачи 784 кбит/с (3 пары медного кабеля), 1168 кбит/с (2 пары) и 2320 кбит/с (1 пара). Форма спектра линейного сигнала кода 2B1Q приведены на рис. 3.28.

Рис. 3.28. Форма и спектр линейного сигнала кода 2B1Q

В настоящее время широко применяются линейные сигналы кода 2B1Q на скорости передачи 1168 кбит/с, обеспечивающие дальность связи около 3 км по двум парам медного кабеля с диаметром жил 0,4 мм. Несколько лучшими характеристиками (дальность связи 4…5 км) обладают линейные сигналы с кодом CAP. Способ кодирования CAP реализуется с помощью амплитудно-фазовой модуляции линейного сигнала без передачи несущей, создавая кодовое пространство с 64 и 128 состояниями (рис. 3.29).

Рис. 3.29. Модуляционная диаграмма и спектр линейного сигнала кода САР

При 64-позиционной модуляционной диаграмме (рис. 3.29) с кодом CAP-64 за один такт передается 6 бит информации, что значительно сужает ширину спектра линейного сигнала. Отсутствие составляющих ниже 40 кГц и выше 260 кГц в этих сигналах значительно уменьшает действие низко- и высокочастотных импульсных помех в линиях связи.

3.5 Сети подвижной связи

3.5.1 Классификация систем подвижной связи в настоящее время известны следующие системы подвижной связи: профессиональные, персонального радиовызова, спутниковые, сотовые и беспроводные.

Первый мобильный радиотелефон появился на железных дорогах Германии в 1918 г. В дальнейшем, в 1958 г. в Германии появилась сеть А, обеспечивающая радиотелефонную связь автомобилей через диспетчерский пункт. В 1968 г. в СССР была введена в эксплуатацию система профессиональной связи «Алтай», имеющая радиально-зоновую структуру сети, при диспетчерской, а затем автоматической организации соединения абонентов. Аналог данной системы – сеть В – появилась в Германии только в 1972 г. Эти системы являются системами профессиональной связи.

3.5.2 Структура сетей профессиональной связи

На начальной стадии развития системы подвижной связи (Professional Mobile Radio – PMR), в отличие от сотовых систем, не обеспечивают непрерывности связи при пересечении абонентами границ зон радиопокрытия, т.е. не имеют автоматического роуминга. Радиус зон покрытия систем PMR определяется мощностью передатчика, конфигурацией и особенностями местности, составляя до 80 км. При этом может обеспечиваться соединение подвижных абонентов с абонентами ТФОП по симплексным или дуплексным каналам радиосвязи. По принципу организации связи PMR подразделяются на системы с закрепленными за абонентами каналами и системы со свободным доступом абонентов к общему частотному ресурсу. Последние системы при регионально-зоновом принципе организации связи называются транкинговыми. Структура транкинговой системы связи имеет вид, изображенный на рис 3.30.

Рис. 3.30. Структура сети транкинговой связи

Сеть транкинговой связи включает индивидуальные портативные радиостанции (РС), связанные по радиоканалу с базовой станцией (БС). Базовая станция состоит из следующих узлов:

• антенны;

• устройства объединения радиосигналов;

• ретрансляторов;

• коммутатора;

• интерфейсов.

Для создания максимально большой зоны радиопокрытия антенны базовых станций транкинговых систем связи с круговой диаграммой направленности размещаются на высоких мачтах. При этом может использоваться одна общая приемопередающая антенна или две раздельные для приема и передачи.

Организацию одновременной работы приемников и передатчиков на нескольких частотных каналах осуществляет устройство объединения радиоканалов. Причем разнос частот приема и передачи ретрансляторов, работающих в дуплексном режиме, составляет от 4,5 до 45 МГц. Ретрансляторы базовой станции включают набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот.

Устройство управления координирует работу всех узлов базовой станции, в том числе осуществляет аутентификацию абонентов и тарификацию разговоров. Коммутаторы базовых станций осуществляют соединение подвижных абонентов между собой, а также с абонентами ТФОП.

Интерфейсы предназначены для обеспечения доступа и согласования сигналов взаимодействия подвижных абонентов с абонентами ТФОП, а также в случае передачи данных с сетью коммутации пакетов (СКП).

Для взаимодействия различных зон обслуживания используются физически выделенные линии связи, соединяющие коммутаторы разных базовых станций. Такой принцип взаимодействия при небольшом количестве зон транкинговой связи называется распределенной межзоновой коммутацией.

В случае многозоновой транкинговой системы используется архитектура с централизованной коммутацией. Тогда на базовых станциях отсутствуют интерфейсы ТФОП и СКП, а все коммутаторы связаны по выделенным линиям с межзональным центральным коммутатором, осуществляющим соединение подвижных абонентов с ТФОП и СКП. Транкинговые системы подразделяются на аналоговые и цифровые. В аналоговых транкинговых системах используется частотная модуляция с шагом сетки частот 12,5 кГц или 25 кГц при многостанционном доступе с частотным разделением каналов (стандарт МРТ 1327). В цифровых транкинговых системах применяются вокодеры речи с алгоритмом типа CELP со скоростью передачи 4,8 кбит/с при комбинации многостанционных доступов с частотным и временным разделениями каналов (стандарт TETRA).

Современные транкинговые системы имеют возможность роуминга при радиусе зоны (5-80) км, дуплексном режиме радиосвязи и среднем числе абонентов не менее 30-100.

Протокол МРТ 1327 (Ministry of Post and Telegraph), разработанный в 1988 г. в Великобритании для организации связи в диапазоне частот 174-225 МГц, определяет правила обмена сигналами между контроллерами системы и абонентскими радиостанциями. При этом можно обеспечить до 1024 управляющих каналов в случае до 16 зон системы регионального уровня и до 512 зон двух сетей национального уровня. Обычно используются 3-5 базовых станций, имеющих от 3 до 8 каналов для связи около тысячи абонентов. Мощность базовых станций может варьироваться от 1 до 100 Вт, а подвижных – от 1 до 5 Вт.

Цифровые транкинговые системы стандарта TETRA (Terrestrial Truncked Radio) базируются на технической идеологии стандарта GSM (Global System for Mobile Communications). В этом стандарте используется временное разделение каналов на одной несущей. Разнос соседних радиоканалов составляет 25 кГц в диапазоне частот от 150 до 900 МГц.