ПЕРЕТВОРЕННЯ АНАЛОГОВОЇ МЕРЕЖІ В ЦИФРОВУ

Цифрові засоби зв'язку мають істотні" переваги перед аналоговими, переважаючими на телефонних мережах до недавнього часу, але найбільш ефективні при спільній роботі в повністю цифровій мережі, де є тільки цифрові тракти, комутації, що закінчуються цифровими системами, і цифровими крайовими пристроями, і де немає переходу від цифрової до аналогової техніки.

На рис. 2.30 показаний графік, що відображає залежність загальної вартості мережі зв'язку від застосування того або іншого способу передачі і комутації на цій мережі. З графіка видно, що для аналогових систем комутації (АСЬК) при довжині СЛ до 10 км економічніше використання ФСЛ. При довжині 10 — 30 км вигіднішими стають ЦСП. При ще більшому збільшенні довжини перевага віддається аналоговим системам передачі (АСП) з частотним розділенням каналів (ЧРК). Якщо ж одночасно з ЦСП вводити і ЦСК, то область ефективного використання ЦСП збільшиться до 100 км. Крім того поліпшується якість передачі на цих ділянках мережі, оскільки можна уникнути АЦП і переприймань НЧ. Таким чином, сумісне застосування ЦСП і ЦСК збільшує ефективність тих і інших.

Рис. 2.30. Залежність вартості мережі від вживаних видів комутації і передачі

Побудова цифрових мереж найбільш зручна там, де відсутні аналогові засоби зв'язку. Проте сучасні телефонні мережі вже достатньо насищени аналоговою апаратурою. Завдання побудови ІЦСС вимагає перебудови всієї мережі на базі принципово нових технічних засобів і її не можна здійснити одночасно на всій мережі. Це складна проблема, що включає великий комплекс системних питань, що забезпечує взаємодію цих засобів. Враховуючи консервативність мережі зв'язку і необхідність її безперервної роботи, очевидно, що процес переходу від аналогової до повністю цифрової мережі буде швидше еволюційним, чим революційним і може розтягнутися на декілька десяток років. Тривалість переходу залежить, в основному, від темпів зростання телефонної щільності на мережі і для більшості розвинених країн складає від 20 до 40 років. Першим кроком переходу до ІЦСС можна вважати появу ЦСП. Одночасно з цим широко упроваджуються і ЦСК, тобто перехід до цифрових мереж фактично вже почався, і на сьогодні в нашій країні розвиток телефонних мереж знаходиться на перехідному періоді, що характеризується наявністю великого числа змішаних аналого-цифрових мереж на різних рівнях ієрархії ТФОП.



Визначення послідовності впровадження цифрової техніки вимагає ретельного аналізу стану існуючої мережі і серйозного обгрунтування ухвалених рішень. При цьому потрібно визначити всі витрати на створення цифрової мережі і порівняти їх з еквівалентними витратами при розвитку тієї ж мережі аналоговим устаткуванням. При порівнянні необхідно враховувати великі можливості цифрової техніки і нові види послуг, що надаються абонентам, економію споживаної енергії і виробничих площ при реалізації цифрової мережі. Розглянемо приклади, що показують яким чином може здійснюватися подібний аналіз.

Приклад 1. Техніко-економічний аналіз виконувався на ЕОМ. Досліджувалися три варіанти побудови телефонної мережі, що містить 20 крайових і одну транзитну станцію, загальною місткістю 180 тис. номерів з питомим абонентським навантаженням в межах 0,1-0,2 Эрл. У першому варіанті все устаткування на мережі — аналогове. У другому і третьому варіантах на деяких СЛ між ОС і ВУС введені ЦСП. Напрями, на яких вони встановлені, вибиралися шляхом техніко-економічного аналізу. У третьому варіанті на мережі вводиться цифровий транзитний вузол. У всіх трьох варіантах всі крайові АТС — аналогові.

Для всіх варіантів визначена вартість побудови мережі. У витрати па СЛ були включені вартість крайового устаткування апаратури ІКМ і регенераторів. Витрати на цифрову ВУС при включенні в неї ЦСП складають 50 % від вартості аналогової ВУС при включенні в неї АСГ1. На рис. 2.31,а показано розподіл навантаження між прямими і обхідними напрямами. Зменшення частки обхідного навантаження в другому варіанті в порівнянні з першим пояснюється тим, що ЦСП первинне включалися на прямих напрямах, що робило безпосередній зв'язок переважно. Це зниження вартості передачі по прямих пучках приводить до уменьшнію навантаження через вузол. У третьому варіанті введення цифрового вузла знижує вартість комутації через нього, і частка навантаження, передаваного по обхідних напрямах, збільшується. Рис. 2.31,6 ілюструє вартісні співвідношення. Застосування ЦСП в другому варіанті дає зниження вартості на 10 %, в основному за рахунок зменшення витрат на кабель. Загальне зниження вартості на 15 % у третьому варіанті, в порівнянні з першим, досягається завдяки застосуванню ПОЗОВ на ВУС. У даному випадку від зниження вартості на 15 % відповідає 4 млн. доларів США.На рис. 2.31,в показано кількість кабелю, заощадженого завдяки застосуванню цифрової техніки. Економія досягає однієї третини, що дозволить значно збільшити мережу з використанням існуючих кабелів і віддалити нові капіталовкладення. Для мереж з великою кількістю вузлів можливо істотніше зниження вартості.

Рис. 2.31. Співвідношення витрат для різних варіантів U, 2, 3) побудови мережі зв'язку

Приклад 2. Детальніше перерозподіл витрат ілюструє інший приклад. Розглядалася модель телефонної мережі місткістю 1 млн. номерів, що складається із ста РАТС, п'яти транзитних вузлів і однієї АМТС. Ємкості АТС вибиралися в межах від 3 до 20 тис. номерів при питомому абонентському навантаженні 0,1-0,2 Эрл. Мережа розрахована на обслуговування території площею 150x200 км". Співвідношення витрат з розрахунку на одного абонента мережі показане на рис. 2.32,и. Приблизно половина витрат доводиться на місцеву кабельну мережу, чверть — на устаткування РАТС і приблизно чверть на внутрішньозонову мережу. Якщо ту ж мережу побудувати за допомогою цифрової техніки і загальну вартість нового варіанту прийняти за 100 %, витрати розподіляться відповідно до рис 2.32,6. Якщо ж за 100 % прийняти вартість першого варіанту, то загальні витрати другого варіанту складуть приблизно 73 %. Вартісні співвідношення для обох варіантів приведені на рис. 2.32,6.

Рис. 2.32. Співвідношення витрат на один номер мережі

Слід зазначити, що:

вартість ТА в обох варіантах однакова і складає 4 %;

замість РШ на мережі встановлюються концентратори До (4,9 %);

витрати на розподільну мережу зменшуються більш ніж в 10 разів (з 27 % до 2,4 %) за рахунок значного зменшення довжини ліній при введенні концентраторів;

частка витрат на устаткування РАТС залишається тією самою, хоча число РАТС на цифровій мережі зменшується, але вартість їх збільшується;

внутрішньозонова мережа стала економічніша приблизно удвічі (6,5 % + 2 %) замість (13 % + 3,4 %) унаслідок того, що структура мережі стала гнучкішою, ефективніше використовуються кабелі і число вузлів менше, ніж на аналоговій мережі;

витрати на устаткування АМТС залишилися тими самими (5,6 %).

Окрім зниження витрат, введення цифрової техніки на телефонних мережах приведе до зміни структури мережі. Площа району, що обслуговується станцією із застосуванням концентраторів, збільшується, росте і місткість самої РАТС. Це значить, що число АТС і кількість транзитних вузлів на мережі зменшується, оскільки ЦСК можуть одночасно виконувати функції крайових, вузлових, міжміських і навіть міжнародних станцій. У зв'язку з цим зменшується число ієрархічних рівнів на мережі, стає гнучкішою структура мережі в цілому і збільшується ефективність її використання. Існуюча ієрархія телефонної мережі показана на рис 2.33,а, а структура ІЦСС на рис. 2.33,6.

Рис. 2.33. Ієрархічна структура телефонних мереж: а — аналогової, би — цифровий

Забезпечення якості передачі при переході до ІЦСС. У більшості країн для національних телефонних мереж складені плани транзитного загасання, виконані, виходячи з вимог забезпечення найменшого допустимого загасання за умови стійкості каналу і необхідних характеристиках сигналу луни. Розподіл загасання при цьому здійснюється відповідно до протяжності ділянок. Загасання, що вноситься в тракт передачі аналоговими комутаційними станціями, невелике: для АТС досягає 1 дБ, для вузлів не перевищує 0,5 дБ. Безпосереднє використання тих же норм на цифрових ділянках недоцільно, особливо при заміні аналогових станцій цифровими, якщо в аналогові включалися двопровідні лінії.

На рис. 2.34,а показано розподіл загасання на цифровій крайовій станції. При включенні в ЦСК двопровідних СЛ необхідно мати диференціальні системи як на тій, що входить, так і на витікаючій стороні для переходу з двопровідної лінії на четирехпроводний внутрішньостанційний тракт. Загасання четырехпро-водного станційного тракту повинне бути достатньо високим, щоб забезпечити стійкість передачі через станцію. При внутрішньостанційному з'єднанні 1 воно складає 7 дБ. При з'єднанні з сусідніми крайовими станціями 2, 3 загасання ЦСК залежить від загасання, що вноситься міжстанційною СЛ. У цих випадках, так само як і у разі зв'язку з сусідньою вузловою станцією 5, використовуються балансні контури, що погоджують.Міжміське з'єднання 4 вимагає особливо хорошої якості передачі, при цьому краще використовувати прецизійний балансний контур, що індивідуально настроюється при підключенні. При зв'язку по четирехпроводной ФСЛ і каналам ЦСП діфєїстеми на витікаючому кінці відсутні і загасання станції складає 3,5 дБ.

Рис. 2.34. Розподіл загасання на ПОЗОВ: З — що погоджує балансний контур; П — те ж, прецизійний

Використовуючи ЦСК як вузлової і міжміської станції (див. рис. 2.34,6), досить мати що погоджують балансні контури, доповнивши їх подовжувачами, загасання яких залежить від довжини підключеної лінії. Таким чином, загасання станційного чотириполюсника при / = 1020 Гц складає: 7 дБ — при всередині-станційному, витікаючому і транзитному зв'язку по двопровідних СЛ;

3,5 дБ — при витікаючому зв'язку по четирехпроводним лініях і при транзиті з переходом з двух- на четирехпроводниє лінії і навпаки;

0 дБ — при комутації четирехпроводних ліній і каналів ЦСП.

Погіршення параметрів передачі, можливе під час перехідного періоду, можна усунути, якщо зв'язок цифрових АТС з аналоговими здійснювати по ЦСП з установкою АЦП на аналоговій станції. В цьому випадку сумарне загасання СЛ і ЦСК стає рівним залишковому загасанню ЦСП. При плануванні і розподілі загасання під час перехідного періоду слід виконувати наступні вимоги: введення цифрової комутації не повинне викликати погіршення роботи існуючої мережі в перехідний період; відмінність загасань для з'єднань одного і того ж типа повинна бути мінімальною; загасання повинне бути однаковим в обох напрямах передачі (сумарне відхилення не більше 3 дБ).

При визначенні кількості допустимих переходів сигналу з аналогової форми в цифрову і назад виходять з величини відношення сигнал/шум, забезпечуваної одним кодеком ІКМ, і мінімального значення відношення сигнал/шум, при якому зберігається задана якість зв'язку. Стосовно передачі мовної інформації, відомо, що для хорошого відтворення мови достатньо, щоб це відношення було рівне 25 дБ, тоді 25 = 361gn, звідки п = 16. МККТТ рекомендує мати не більше 14 переходів. При побудові ІЦСС важливо знати допустиме число переходів на національній мережі, оскільки п визначене для випадку з'єднання двох абонентів при міжнародному зв'язку. По рекомендаціях МККТТ на національній мережі допустимо не більше п'яти переходів, на місцевій трьох, і якщо ЯСКРАВО-ЧЕРВОНИЙ залишається аналоговою, на самій місцевій мережі можливий лише один А/Ц перехід.

Проблема абонентського інтерфейсу. Ефективність ІЦСС в значній мірі визначається можливістю доведення цифрового каналу до абонента. При використанні цифрових каналів ІКМ реалізація цієї можливості пов'язана з рядом труднощів. Перша — це висока вартість АЦО ІКМ. Друга — проблема абонентської сигналізації і сполучення на ІЦСС. Оскільки всі системи ІЦСС реалізуються на елементах цифрової техніки, то виникають проблеми передачі зухвалих сигналів і забезпечення великих по рівню струмів живлення мікрофонів, проблеми захисту мікроелектронної апаратури від пошкодження її могутніми сигналами абонентської сигналізації, захисту апаратури від випадкових наведень в лініях зв'язку, у тому числі і на рівні абонентської мережі.

Всі ці проблеми відносяться до абонентського стику, що реалізовується на існуючих мережах з використанням найбільш консервативного устаткування. Великі рівні струмів і напруг і низькі робітники частоти вимагали наявність громіздких дроселів і трансформаторів, які не можна виконати на сучасних електронних елементах. У зв'язку з цим необхідні нові способи передачі зухвалих сигналів і сигналів зміни станів абонентського шлейфу.

Весь комплекс проблем абонентського стику називають комплексом проблем BORSCHT, по перших буквах англійських слів, що позначають відповідну проблему: Battary — живлення крайового пристрою і станційних виносов, Overvoltage — перевантаження електронної апаратури у зв'язку з необхідністю передачі могутніх сигналів і захисту від небезпечних напруг, Ringing — посилка зухвалих сигналів і інших сигналів високого рівня, Signalling — сигналізація, Coing — кодування, тобто перетворення аналогового мовного сигналу в цифрову форму, Hybrig — перехід з двух- на четирехпроводний тракт, Testing — контроль.

Сам телефонний апарат в його стандартному виконанні в значній мірі посилює ці проблеми і вимагає корінної модернізації, яка, зважаючи на його масове використання, зустрічає великі організаційні і економічні труднощі. У зв'язку з цим питання модернізації абонентського інтерфейсу звичайно відносять до третьої (останньої) стадії еволюції телефонних мереж у напрямі створення ІЦСС, вважаючи, що на першій стадії упроваджуються цифрові транзитні вузли і АМТС, а на другій реорганізуються місцеві телефонні мережі.

Стратегії переходу від аналогових до цифрових мереж зв'язку. Проблема оптимального переходу до ІЦСС породила деякі загальні для всіх країн підходи до організації перехідного періоду і побудови змішаних аналого-цифрових мереж. При цьому можуть застосовуватися різні стратегії, методи і етапи переходу. Сформувалися дві основні стратегії введення цифрової техніки на телефонних мережах.

Стратегія "зверху-вниз". В цьому випадку замена1 окремих об'єктів мережі зв'язку на цифрові починається з вищого рівня ієрархії — рівня міжміської мережі, починаючи з УАК і АМТС. Потім вводяться цифрові транзитні вузли крупних ГТС з одночасним введенням ЦСП в зоні дії цих станцій, одержуючи повністю цифрові ділянки мережі, які поступово захоплюють все більш низькі рівні ієрархії. Так поступово цифрова техніка "спускається" до місцевих мереж. Це найбільш технічно правильний перехід до цифрових мереж, оскільки введення ЦСК починається з транзитних вузлів, в які включаються четырехпро-водні канали. Включення четирехпроводних ліній знімає ряд проблем узгодження тих, що вводяться ЦСК з існуючим устаткуванням. Стратегія "зверху-вниз" застосовується в США, Великобританії і низці інших країн.

У разі застосування стратегії "знизу-вгору" цифрове устаткування спочатку вводиться на місцевій мережі і поступово просувається на всі вищі рівні ієрархії. Така стратегія реалізується в країнах з малою телефонною щільністю на місцевих мережах. Наприклад, у Франції до моменту почала переходу до цифрової техніки на багатьох місцевих мережах застосовувався ще ручний спосіб обслуговування. В цьому випадку, звичайно, вигідно Зило почати впровадження цифрового устаткування з місцевої мережі, щоб задовольнити потреби телефонного зв'язку відразу за рахунок найбільш перспективної техніки. Стратегія "знизу-вгору" реалізована у Франції, Фінляндії, Польщі. Можливий і проміжний варіант. Цифрові засоби зв'язку упроваджуються в першу чергу там, де потреба в них максимальна, а насиченість аналоговим устаткуванням мінімальна.

В рамках розглянутих стратегій можливо використання двох основних методів переходу: методу накладення і методу утворення "цифрових островів". У разі застосування методу "цифрових островів" (рис. 2.35) єдина цифрова мережа не створюється, цифрова техніка упроваджується в районах нової забудови або на інших ділянках, де відсутня аналогова мережа і можлива організація повністю цифрових ділянок. Спочатку ці ділянки взаємодіють з існуючою аналоговою мережею, будучи як би острови, розташовані на території аналогової мережі і обслуговуючі свої виділені території. При застосуванні методу "цифрових островів" цифрове і аналогове устаткування обслуговує різні території. Розширення мережі виробляється тільки за рахунок цифрового устаткування, тому "цифрові острови", поступово збільшуючись, з'єднуються і врешті-решт утворюють єдину повністю цифрову мережу.

Рис. 2.35. Організація "цифрових островів" на ГТС

Метод накладення (рис. 2.36) характеризується наявністю двох незалежних окремих (аналогової і цифрової) мереж, обслуговуючих одну і ту ж територію. При реалізації методу накладення цифрова техніка вводиться на всій мережі одночасно, тобто формується єдина покриваюча або накладена мережа другого рівня. Цей рівень називається цифровим рівнем мережі. Утворюється вона за рахунок: демонтажу морально і фізично застарілого устаткування і заміни його цифровим; розширення існуючих аналогових АТС цифровим устаткуванням; розширення мережі шляхом установки нових ЦСК.

Рис. 2.36. Організації накладеної цифрової мережі на ITC

Розширити аналогові АТС цифровим устаткуванням можна за допомогою установки в будівлях АТС цифрових видалених концентраторів, що досягли насичення, включених в одну з ЦСК. Застосування концентраторів зручне і у разі розміщення їх в будівлі, де пізніше планується встановити цифрову АТС. Цифрові мережі припускають широке використання видалених концентраторів для економії лінійних споруд за рахунок скорочення: середньої довжини ЯСКРАВО-ЧЕРВОНИЙ при розміщенні концентраторів поблизу абонентських терміналів; необхідної кількості СЛ від концентратора до ЦСК при введенні ступеня комутації з концентрацією навантаження і підвищення використання СЛ; загальної довжини розподільного кабелю при застосуванні ЦСП. В процесі переходу до ЦСІО багато абонентів довгий час будуть знаходиться поза зоною обслуговування станціями ЦСІО. Цим абонентам може бути запропонований доступ до послуг ЦСІО через видалені концентратори. Необхідно передбачити мінімальне число точок з'єднання цифрового і аналогового рівнів, щоб виконати вимоги МККТТ по обмеженню чиста АЦП. При застосуванні методу накладення виникають деякі труднощі розділення потоків навантаження, що йдуть в одному напрямі, унаслідок існування двох окремих мереж на одній території протягом тривалого часу і недостатня гнучкість цифрової мережі на початковому етапі. На практиці маловірогідно застосування одного з розглянутих методів переходу в чистому вигляді; на різних ділянках мережі, на різних етапах її розвитку використовуються поєднання цих методів.

При реалізації методу накладення на ГТС виникають дві незалежні мережі — два рівні: аналоговий і цифровий. Можливі наступні способи організації зв'язку на цифровому рівні.

1. На цифровому і аналоговому рівнях організовується поодинці комутаційному вузлу, через які здійснюються всі зв'язки між ними за допомогою одного могутнього пучка СЛ. Цей спосіб вимагає мінімальних витрат, але на практиці не повинен застосовуватися у зв'язку з невиконанням вимог по забезпеченню надійності і живучості мережі. При пошкодженні пучка СЛ обриваються всі зв'язки між цифровими і аналоговими станціями.

2. Всі цифрові станції упроваджуються на мережі на правах звичайних РАТС і зв'язуються з аналоговими станціями повнозв'язним способом. Цей спосіб теж не рекомендується до застосування із-за складності виконання вимог МККТТ про кількість АЦП при встановленні з'єднань на місцевих мережах, а також у зв'язку з по явищем великого числа дрібних, погано використовуваних пучків СЛ. Не дивлячись на це, на ГТС нашої країни введення ЦСК здійснюється в основному саме цим способом.

3. Організовується цифровий транзитний вузол (ЦТУ), пов'язаний зі всіма цифровими і аналоговими станціями, тобто зв'язок між цифровим і аналоговим рівнями організовується тільки через ЦТУ. Для організації зв'язку від аналогових до цифрових РАТС устаткування УВС доповнюється змішуючим вузлом, тобто ступенем вільного шукання.

4. Принцип організації зв'язку той же, що і в попередньому варіанті, але там, де це технико-економічеські виправдане (наприклад, якщо цифрова і аналогова АТС розташовані в одній будівлі), між ними вводяться прямі зв'язки.

5. Організовується мережа з розподіленим транзитним вузлом. При цьому транзитне устаткування розподіляється між всіма або не скількома цифровими АТС. Зв'язок між аналоговими і цифровими станціями в цьому випадку встановлюється або по прямих пучках, або через одну з транзитних цифрових АТС.

Найбільш виправдано як з технічною, так і з економічної точки зору застосування четвертого і п'ятого способів.

Главная Страница