Кодирование CAP. Что же касается стран Восточной Европы, Южной Америки, Азии, то ввиду большей длины абонентских и соединительных линий, более низкого, как правило, качества уложенных кабелей, большим спросом пользуются системы HDSL, базирующиеся на технологии CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) — амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей.
Разработчик технологии — компания GlobeSpan (бывшая AT&T) — поставила себе целью создать узкополосную технологию линейного кодирования, нечувствительную к большинству внешних помех, что, как показывает опыт внедрения систем HDSL САР в мире и в России, вполне удалось.
Рис.3. Технология CAP Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала САР напоминает диаграмму сигнала модемов для телефонных каналов, работающих по протоколам V.32 или V.34. Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями, при этом перед передачей в линию сама не" сущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию, "вырезается" из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника.
Соответственно 64-позицион-ной модуляционной диаграмме сигнал CAP-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2B1Q. Модуляция CAP-128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре), имеет 128-позиционную модуляционную диаграмму и, соответственно, передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволило избежать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям.
На рис. 3 показаны спектр и модуляционная диаграмма сигнала САР. Для иллюстрации достоинств модуляции САР на рис. 4 наложены спектры сигналов с кодом HDB3 (технология, применяемая ранее для строительства линий Е1, в частности, используемая в линейных тактах систем типа ИКМ-30), 2B1Q и САР. Из сравнительного анализа спектров видны положительные особенности систем HDSL, основанных на САР модуляции.
Рис.4. Спектры сигналов HDB3, 2B1Q, CAP 1. Максимальная дальность работы аппаратуры. Как уже отмечалось, затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому сигнал САР, спектр которого не имеет составляющих выше 260 кГц, распространяется на большую дистанцию, чем сигнал с кодом 2B1Q или HDB3. В условиях, когда выходная мощность в системах HDSL ограничена стандартами (+13,5 дБ), а чувствительность приемника из-за шумов не может превышать -43 дБ, снижение частоты линейного сигнала увеличивает дальность работы систем HDSL САР по сравнению с 2B1Q. Для систем, работающих по двум парам (см. таблицу), выигрыш составляет 15—20% (для жилы 0,4—0,5 мм), для систем SDSL (работающих по одной паре) — 30 40%. Дальность передачи (без регенераторов), достигаемая в HDSL CAP, выше дальности работы линейного тракта ИКМ-30 (HDB-3) на 350—400%. 2. Высокая помехоустойчивость и нечувствительность к групповому времени задержки.
Ввиду отсутствия в спектре высокочастотных (свыше 260 кГц) и низкочастотных (ниже 40 кГц) составляющих, технология САР нечувствительна к высокочастотным наводкам (перекрестные помехи, радиоинтерференция) и импульсным шумам, так же как и к низкочастотным наводкам и искажениям, например, при пуске мощных электрических машин (ж/д, метро) или электросварке.
Поскольку ширина спектра составляет лишь 200 кГц, не проявляются эффекты, вызываемые групповым временем задержки. 3. Минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары. Сигнал САР не вызывает интерференции (взаимовлияния) и помех в спектре обычного (аналогового) телефонного сигнала, так как в спектре нет составляющих ниже 4 кГц. Это снимает ограничения на использование соседних пар для обычных (аналоговых) абонентских или межстанционных соединений. 4. Совместимость с аппаратурой уплотнения, работающей по соседним парам.
Большинство аналоговых систем уплотнения абонентских и соединительных линий используют спектр до 1 МГц. Системы с модуляцией САР могут вызывать наводки на частотные каналы в диапазоне 40—260 кГц, однако остальные каналы не подвергаются какому-либо влиянию, следовательно, есть возможность использования аппаратуры HDSL САР в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения.
Системы же HDSL с модуляцией 2B1Q вызывают наводки фактически на все частотные каналы аналоговых систем уплотнения, нагружающих соседние пары, поэтому, как правило, не могут быть использованы в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения.
Чтобы проиллюстрировать типовые значения дальности работы систем HDSL, использующих различные технологии линейного кодирования, в таблице 1 представлены типовые дистанции работы оборудования HDSL WATSON (производство Schmid Telecom AG, Швейцария) различных серий.
Оборудование WATSON 2 использует кодирование 2B1Q и работает по двум парам, WATSON 3 использует CAP-64 и работает также по двум парам, а работающая по одной паре аппаратура WATSON 4 применяет модуляцию CAP-128. Необходимо отметить, что приведенные в таблице данные являются лишь типовыми значениями, измеренными на определенных кабелях при заданных уровнях шумов (в соответствии со стандартами ETSI). В случае, когда приведенная в таблице дальность оказывается недостаточной (длина линии, на которой необходимо организовать цифровой тракт, превышает типовые значения), применяется регенератор.
Его организуют из двух блоков HDSL, соединенных "спина к спине", или выполняют в специальном корпусе в качестве особого устройства. Регенератор удваивает рабочую дистанцию, на одной линии теоретически возможно использование до 7—8 регенераторов. Таблица 1. Характерная дистанция работы систем HDSL и SDSL WATSON Диаметр жилы Допустимая длина линии без регенераторов WATSON 2 (2B1Q) WATSON 3 (CAP-64) WATSON 4 (CAP-128) 0,4 мм до 4 км 4-5 км 3,0 км 0,6 мм до 6 км 6-7 км 4,2 км 0,8 мм до 9 км до 9 км 6,3 км При проектировании сети очень важно на практике определить пригодность тех или иных кабельных пар к работе оборудования HDSL. Приблизительно оценить возможность применения системы HDSL поможет приведенная в статье таблица.
Чтобы получить более точные результаты, следует провести ряд измерений, для чего необходимо использовать специальный тестер, позволяющий генерировать характерные для HDSL значения перекрестных помех (NEXT, FEXT), а также проверить затухание в линии на характерных частотах.
Существует специализированное измерительное оборудование, предназначенное для этих целей, однако не стоит приобретать столь дорогостоящее оборудование (в десятки раз выше стоимости пары модемов HDSL) только с целью протестировать линии под применение систем HDSL. Дело в том, что значительно проще и дешевле проверить кабельные пары пробным включением пары модемов HDSL, обеспечивающих полную диагностику в соответствии с рекомендацией ITU-T G.826. Такой подход позволит не только на 100% определить, пригодна ли линия для аппаратуры конкретного типа (2B1Q, CAP-64 или CAP-128), но и промерить большое количество качественных характеристик полученного цифрового тракта (BER, SQ и др.). Параметры HDSL-линии, измеряемые в соответствии с G.826, приведены ниже. /. CRC6: Cyclic redundancy check indicating errored blocks received on the local HDSL side. Проверка циклическим кодом, показывающая ошибочные блоки, полученные на локальном конце HDSL-тракта. 2. FEBE: Far end block error indicating errored blocks received on the remote HDSL side. Показывает ошибочные блоки, принятые на удаленном конце HDSL-тракта. 3. Errored block (ЕВ): A block in which one or more bits are in error.
Блок, в котором один или более ошибочных бит. 4. Errored seconds (ES): A one second period with one or more errored blocks.
SES defined below is a subset of ES. Период времени длительностью одна секунда, в котором зарегистрирована одна или боле ошибок. 5. Severely errored second (SES): A one second period which contains >30% errored blocks.
Период длительностью одна секунда, в котором более 30% ошибочных блоков. 6. Background block error (BBE): An errored block not occurring as part of an SES. Ошибочный блок, не учтенный в 5. 7. Errored second ratio (ESR): The ratio of ES to total seconds in available time during a fixed measurement interval.
Отношение количества секунд с ошибками к количеству секунд без ошибок за некоторое фиксированное время измерений. 8. Background block error ratio (BBER): The ratio of errored blocks to total blocks during a fixed measurement interval, excluding all blocks during SES and unavailable time. Отношение количества блоков с ошибками к общему количеству переданных блоков за определенное время, за исключением блоков, определенных в пункте 5 (SES), т.е. переданных во время неработоспособности системы.
В следующем номере журнала читателям будет предложен обзор оборудования HDSL, сертифицированного в России, и примеры построения сетей доступа с его использованием.