54 Глава 2 __________________________

Рис. 2.8. Линейные коды для передачи по парам медных проводов

Одним из простейших кодов является двухуровневый двух­фазный код. Попросту говоря, он может представить «I» положи­тельным переходом фазы в центре битового интервала, а «О» — от­рицательным переходом фазы. Чтобы избежать необходимости помечать отдельные жилы медной пары, что создает рабочие про­блемы при эксплуатации, разумнее использовать дифференциаль­ное двухфазное кодирование. При этом «I» представляется как единичная прямоугольная волна, а «О» — как половина периода прямоугольной волны с вдвое большим периодом. Здесь также имеет место пересечение нулевого уровня (переход через ноль) на каждой границе битовых интервалов.

Недостаток двухфазного кодирования состоит в необходимо­сти иметь полосу пропускания, вдвое более широкую, чем для боль-

Цифровые абонентские линии 55

шинства других кодов, но это компенсируется преимуществами более простой реализации. Поскольку полоса пропускания широ­ка и спектральная энергия на нижних частотах мала, эхосигнал быстро замирает, что позволяет реализовать эхокомпенсатор на основе запоминающего устройства. Кроме того, реализацию мож­но выполнить с помощью фиксированного выравнивателя, т.к. код является частично самовыравнивающимся (самовыравнивание происходит, поскольку дисперсия нулей и единиц может нейтра­лизоваться по длине линий, т.к. кодирование нулей как полуцикла с большой величиной третьей гармоники вырабатывает сигнал с характеристиками, подобными характеристикам единиц, кодирую­щихся как полный цикл).

Двухфазное кодирование тесно связано с миллеровскими кодами, которые имеют гораздо меньший спектр. Например, один из типов миллеровского кода представляет единицу как передачу в середине битового интервала, а нуль — как передачу не в середи­не битового интервала и вводит передачу конечного бита после двух последовательных нулей, если за ними следует третий нуль. При­менение миллеровского кода вместо двухфазного создает возмож­ность снижения спектра кода, что также упрощает реализацию, т.к. отсутствие энергии на нижних частотах опять-таки способствует быстрому замиранию эхосигналов.

По сравнению с этим, выбранный ANSI код 2B1Q имеет одну из наиболее сложных реализации. Он требует как адаптивного вы­равнивания, так и эхокомпенсации, причем эхокомпенсация мо­жет требовать сочетания нескольких технических приемов, что вызвано нелинейностями и длительным временем спадания эхо-сигналов.

Сложность реализации стандарта ANSI ставит вопрос о том, почему был выбран только один код. Высокая стоимость и дли­тельность разработки могли бы быть уменьшены, если бы приня­тый AN SI стандарт использовался на длинных линиях, а более про­стой подход, такой как двухфазный или с поочередным переклю­чением направлений, — на более коротких.

Любопытно, что в этой области, как и во многих других об­ластях разработки стандартов, из двух решений было принято бо­лее сложное, а более простое отвергнуто. Автор далек от предпо­ложения, высказанного в [78], что эксперты в области стандарти­зации препятствуют простым решениям только потому, что про­стые решения дают меньший простор для демонстрации их высо-

52 Глава 2________________________________________

нию, сопротивление линии — величина комплексная и меняется от линии к линии, так что принимаемый сигнал, извлекаемый та­ким простым способом, содержит эхосигналы от передаваемого сигнала.

Рис. 2.6. Метод компенсации эхосигналов

для U-интерфейса

Эти эхосигналы вызваны рассогласованием между согласую­щим сопротивлением и характеристическим сопротивлением ли­нии, а также между характеристическими сопротивлениями раз­ных участков линии. Эхосигнал из-за рассогласования между ха­рактеристическим сопротивлением последнего участка и оконеч­ным сопротивлением на другом конце незначителен, он гораздо меньше сигнала, передаваемого с другого конца. Эхокомпенсация действует по принципу вычитания сигнала, полученного путем адаптивной оценки эхосигналов, вызванных этими рассогласова­ниями (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Вычисление принимаемого сигнала путем вычитания передаваемого сигнала

Цифровые абонентские линии 53

Для успешной эхокомпенсации нужно, чтобы отсутствовала корреляция между передаваемым и принимаемым сигналами. Если это условие не выполняется, принятый сигнал может иметь сход­ство с эхом передаваемого сигнала и эхокомпенсатор может по­пытаться скомпенсировать принимаемый сигнал, поскольку спу­тает его с эхосигналом. Чтобы гарантировать отсутствие корреля­ции, на разных концах линии обычно применяют различные алго­ритмы кодирования, уменьшая таким путем вероятность случай­но возникающей корреляции.

Техническое преимущество выбранного в качестве стандар­та ANSI двоичного кода 2В 1Q является следствием меньших тре­бований к полосе пропускания и, в результате, меньшего влияния затухания и шума. Код 2В 1 Q представляет пары битов (2В) как еди­ную четырехуровневую величину (1Q). В качестве его альтернати­вы обычно используют трехуровневые (троичные) коды. Код ЗВ2Т представляет набор из 3 битов (3В) с восемью возможными ком­бинациями как пару троичных величин (2Т), позволяющую соста­вить девять комбинаций, число которых можно уменьшить до вось­ми, если, например, не использовать троичную пару О—О. Подоб­ным же образом код 4ВЗТ представляет группу из 4 битов (4В) с шестнадцатью возможными комбинациями как группу из трех тро­ичных величин (ЗТ), допускающую 27 комбинаций. Отображение 4ВЗТ можно сократить до двух отображений ЗВ2Т, если первый из четырех отображаемых битов будет определять значение первой троичной величины (+1 или — 1), а оставшиеся три бита будут ото­бражаться согласно коду ЗВ2Т. Несмотря на это, 4ВЗТ получил большее распространение, отчасти из-за коммерческой поддерж­ки. Резервные комбинации в кодах ЗВ2Т и 4ВЗТ можно использо­вать для специальных функций, для улучшения спектрального со­става кодов или характеристик в присутствии шума.

Различные коды иллюстрирует рис. 2.8.

Простейший троичный код — это код с чередованием поляр­ности импульсов (биполярный код AMI), который поочередно представляет двоичные единицы как +1 и — 1. Он обладает тем не­достатком, что если передается длинная строка нулей, выделение тактовой частоты может быть ухудшено. Чтобы помочь восстанов­лению тактовой частоты, данные обычно скремблируются, но для этого не нужны дополнительные средства, поскольку скремблирование требуется в любом случае для эхокомпенсации.

Метод передачи с поочередным переключением направлений связи (метод пинг-понга) или временного сжатия (ТСМ) позволя­ет использовать медную пару на каждом конце то для передачи, то для приема (рис. 2.5). При синхронной передаче скорость переда­чи по линии должна быть увеличена почти вдвое.

58 Глава 2________________________________________

может обеспечить более одного соединения «точка—точка» одно­временно.

При расстоянии между телефонной станцией и абонентским оборудованием менее 3 км применяется U-интерфейс с использо­ванием метода «пинг-понг», а при расстоянии до 8 км — U-интер­фейс с эхокомпенсацией.

В заключение данного параграфа нельзя не упомянуть интер­фейс в точке V. Опорная точка V была определена относительно недавно и в настоящий момент все еще остается предметом стан­дартизации. Эта точка находится между оборудованием линейно­го окончания (LT) на станционном конце абонентской линии и станционным окончанием (ЕТ). Цель введения стандарта в этой точке — предоставление возможности совместного использования коммутационное оборудование разных производителей с различ­ными системами абонентского доступа, включая беспроводные линии связи, а также оптико-волоконные линии и кабели с мед­ными жилами. Подробно интерфейс в точке V будет обсуждаться в главах 6—8.

2.3. Пользовательский доступ isdn

К настоящему времени определены два вида пользователь­ского доступа ISDN: базовый доступ и первичный доступ. Базо­вый доступ предоставляет пользователю два канала 64 Кбит/с, на­званных каналами В, и один канал 16 Кбит/с, названный каналом D; общая «информационная» скорость передачи составляет 144 Кбит/с. Каналы В независимы, обычно они используются для услуг коммутации каналов, полупостоянных соединений и пакет­ной коммутации; канал D используется только для услуг пакетной коммутации и сигнализации между пользователем и сетью. Базо­вый доступ 2B+D был спроектирован таким образом, чтобы ре­сурс передачи по существующим медным парам проводов ГТС мог давать пользователю значительно более широкий диапазон услуг, чем это возможно в аналоговой сети абонентского доступа.

Первичный доступ (доступ на первичной скорости) — это доступ на скорости передачи 2 Мбит/с, который предоставляет 30 каналов В со скоростью 64 Кбит/с каждый плюс канал D со ско­ростью 64 Кбит/с. Первичный доступ может также предоставлять каналы со скоростью 384 Кбит/с, называемые каналами НО, или единственный канал на скорости 1920 Кбит/с, называемый HI 2.

Цифровые абонентские линии 59

Существует также североамериканский эквивалент, называемый HI 1 (скорость 1536 Кбит/с).

Рис. 2.9. Два основных типа доступа ISDN

Важно понимать, что речь здесь идет о каналах доступа к ус­лугам ISDN (услугам доставки информации, услугам предоставле­ния связи и дополнительным услугам). Сами каналы услуг не пре­доставляют, но их природа вводит некоторые ограничения возмож­ностей предоставления услуг. Например, в то время как канал В может обеспечивать доступ как к услугам коммутации каналов, так и к услугам пакетной коммутации, канал D может обеспечивать доступ только к услугам пакетной коммутации.

В заключение данного параграфа следует подчеркнуть, что интерфейс первичного доступа PRI получил широкое распростра­нение как интерфейс для подключения УПАТС к опорной АТС во многом за счет удобства использования применяемой в этом ин­терфейсе сигнализации DSS-1, о которой подробно говорится в главах 3, 4.

2.4. Абонентские линии xDsl

Как было неоднократно отмечено в этой главе, основная под­держиваемая ISDN скорость передачи пользовательской инфор­мации составляет 64 Кбит/с, что не так давно представлялось впол­не достаточным для телефона, соединенного с компьютером. Ос­нащенный таким базовым доступом пользователь может получить услуги традиционной телефонии, видеофона, передачи данных по протоколам Х.25, Frame Relay, выход в сеть Интернет со скоростью 64 Кбит/с или 128 Кбит/с и др. Но, к сожалению, сравнительно небольшие по сегодняшним меркам скорости передачи ISDN ис­ключают предоставление абонентам таких сетевых услуг, как пе-

60 Глава 2 ____________________________________

редача подвижных изображений с высоким качеством, передача больших объемов данных с высокими скоростями, высококачест­венная видеотелефония, видеоконференция, широковещательная передача телевизионных (в том числе высокой четкости) и звуко­вых программ и т.п. Так как в этой области существует определен­ная терминологическая путаница, поясним, что имеется в виду. Ка­тегория видео использует, в частности, технику «замороженный кадр», которая характеризуется относительно низким временным разрешением от одного до шести кадров в секунду Услугу, осно­ванную на этой технике, иногда называют видеофоном. Видеоизоб­ражение с полной передачей движения может иметь различные ка­чественные характеристики и разрешение. Наихудшее качество со­ответствует воспроизведению на бытовом кассетном видеомагни­тофоне (VCR). Наилучшее качество соответствует характеристи­кам, которые обеспечивают коммерческие студии телевидения. Между «замороженным кадром» и видео с полной передачей дви­жения располагается видеотелефония, характеризующаяся отно­сительно низкой резкостью и низким уровнем активности движе­ний, например, при показе головы и плеч одного человека. Отли­чающийся от этого другой тип услуги — видеоконференция — ха­рактеризуется почти полной передачей движений группы людей. И, наконец, высшую степень качества дает телевидение с высокой четкостью, или HDTV, которое требует чрезвычайно большой ши­рины полосы пропускания даже с применением компрессии.

Следует отметить, что еще на ранних стадиях разработки узкополосной ISDN появлялись разумные возражения против под­хода 2B+D, соответствующие известной формуле А. Дюма: «Для Атоса это слишком много, а для графа де Ла Фер это слишком мало», но, как обычно, они не были услышаны. Однако, спра­ведливость этих возражений проявилась в следующем этапе раз­вития ISDN: широкополосной ISDN (Broadband ISDN или B-ISDN) со скоростями передачи информации 155 Мбит/с и 622 Мбит/с, которая может предоставить пользователям упомя­нутые выше, а также многие другие интерактивные услуги и ус­луги распределения информации.

Протоколам широкополосных телекоммуникационных сетей автор планирует посвятить третий том данной монографии под общим названием «Телекоммуникационные протоколы», а сейчас представляется целесообразным оценить, что еще может быть сде­лано на базе существующей абонентской сети. Помимо ISDN име-

Цифровые абонентские линии 61

ется технология, позволяющая эффективно использовать уже уло­женный в землю медный кабель, достигая скоростей и качества передачи, доступных лишь на волоконно-оптических линиях. Это так называемая xDSL-технология, обеспечивающая, кстати, гораз­до большие скорости передачи по обычным медным проводам, чем предлагаемый ISDN канал 64 Кбит/с.

Существует несколько вариантов xDSL:

HDSL (High-data-rate Digital Subscriber Line), или высокоско­ростная цифровая абонентская линия, представляет собой два мо­дема, соединенных одной или несколькими кабельными парами. При этом обеспечивается симметричная дуплексная передача циф­ровых потоков на скорости 2.048 Мбит/с. Такой же тракт поддер­живает и аппаратура ИКМ-30, однако более новая технология HDSL позволяет значительно увеличить длину регенерационного участка и предъявляет гораздо менее жесткие требования к пере­ходному затуханию в используемых кабелях. В HDSL-технологии для передачи сигнала могут использоваться 1, 2 или 3 пары обыч­ного телефонного кабеля.