Лучший способ сопряжения

В России из-за большой протяженности магистралей связи до сих пор актуальна задача сопряжения цифровых и аналоговых систем передачи (ЦСП и АСП).

Для этой цели могут использоваться три вида аппаратуры:

• трансмультиплексоры, обеспечивающие поканальное взаимное сопряжение ЦСП и АСП;
• групповые кодеки, с помощью которых сигналы групповых и линейных трактов АСП могут быть переданы через ЦСП;
• групповые модемы, позволяющие передавать цифровые потоки по групповым и линейным трактам АСП.

Сравнить указанные виды аппаратуры можно с точки зрения удовлетворения потребностей в современных услугах связи. Будет рассматриваться только раздельное использование перечисленных типов аппаратуры, хотя ничто не запрещает применять их в сочетании друг с другом.

Обычно основным параметром для сравнения эффективности различных типов оборудования является величина потерь канальной емкости при сопряжении ЦСП и АСП. На первый взгляд лучшими характеристиками обладают трансмультиплексоры, при использовании которых такие потери отсутствуют. Несколько хуже по эффективности утилизации канальной емкости оказываются групповые кодеки, а наименьший показатель имеют модемы. Однако в действительности потребности в цифровых услугах по сравнению с другими видами аппаратуры сопряжения наилучшим образом обеспечивают именно групповые модемы.

Трансмультиплексор — это устройство взаимного поканального преобразования аналоговых сигналов с частотным разделением каналов (ЧРК) в сигналы с временным разделением каналов (ВРК) с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) и обратно. В отличие от других видов аппаратуры сопряжения трансмультиплексор не требует наличия парного устройства на противоположном конце канала связи. При его использовании накладывается ограничение по энергетическому спектру любого из передаваемых по ЦСП и АСП видов информационных сигналов: он должен быть ограничен пределами полосы одного канала ТЧ. На рис.1 приведен пример сопряжения 60 телефонных каналов, организованных в ЦСП и АСП.

Рис.1. Сопряжение ЦСП и АСП с помощью трансмультиплексора

Помимо преобразования информационных сигналов, в трансмультиплексоре одновременно осуществляется преобразование соответствующих протоколов сигнализации. Другими словами, передача сигнализации через трансмультиплексоры осуществляется непрозрачно, со значительными временными задержками. Более того, в этом случае исключена трансляция сигналов ОКС-7, поскольку передача нетелефонных сигналов осуществляется только в пределах канала ТЧ АСП. Так что возможности предоставления современных цифровых услуг при сопряжении АСП и ЦСП с помощью трансмультиплексоров ограничены, несмотря на полное отсутствие потерь канальной емкости.

Групповые кодеки обеспечивают прозрачную передачу групповых и линейных сигналов АСП с ЧРК через ЦСП (рис. 2). В этом случае не предусматривается преобразования телефонной сигнализации, и отдельные компоненты группового сигнала с ЧРК могут занимать более чем один канал ТЧ. При оптимальном выборе параметров дискретизации и кодирования в кодеках эффективность использования канальной емкости ЦСП достигает 90%. В последнее время в связи с прокладкой волоконно-оптических кабелей появилась возможность применения кодеков для передачи сигналов линейных трактов мощных АСП в цифровом виде по волокну, что заметно снижает величину эксплуатационных расходов. Однако, как и в трансмультиплексорах, при использовании кодеков никаких дополнительных цифровых услуг по сравнению с АСП потребителю не предоставляется. Весь спектр доступных служб ограничивается транзитом сигналов между аналоговыми зонами сети по ЦСП.

В противоположность трансмультиплексорам и групповым кодекам, групповые модемы обеспечивают прозрачную передачу цифровых потоков по АСП, предоставляя пользователю все преимущества цифровых систем связи. С помощью групповых модемов АСП полностью интегрируются в цифровую сеть. Все виды услуг, которые организуются с помощью цифрового оборудования, посредством групповых модемов могут быть доставлены абонентам АСП в пределах имеющейся пропускной способности. Например, через групповой модем М-АСП-ПГ зеленоградской фирмы «Зелакс» по первичному групповому тракту (ПГТ) АСП с полосой пропускания 60—108 кГц осуществляется передача цифрового потока со скоростью до 320 Кбит/с. В новом поколении групповых модемов М-АСП-ПГх2 максимальная скорость передачи увеличена до 640 Кбит/c, и модемы могут работать либо по линейному тракту К-60П, либо по вторичному групповому тракту (ВГТ) аналоговой сети.

В линейном тракте АСП К-60П одна пара модемов работает в полосе 16—112 кГц, а другая — в диапазоне 152—248 кГц. Версии этих модемов, предназначенных для передачи цифровых потоков по ВГТ, также различаются по рабочим полосам частот. Первая пара модемов работает в полосе 316—412 кГц, а вторая — в полосе 452—548 кГц (рис. 3). Применение двух пар таких модемов дает возможность достигнуть в линейном тракте К-60П и в тракте вторичной группы суммарной скорости передачи, равной 1280 Кбит/с.

Рис. 3. Расположение энергетических спектров сигналов модемов в полосе частот АСП: а) линейный тракт К-60П, б) вторичный групповой тракт

Посредством групповых модемов может быть предоставлен полный набор цифровых услуг, включая доступ в Internet, связь между БС сотовой связи и т. д., тем не менее создается впечатление, что по количеству формируемых телефонных каналов эффективность использования групповых трактов АСП снижается. Так обстоит дело, если не учитывать возможности цифровой обработки речевых сигналов, которые рекомендуется применять совместно с групповыми модемами. При полной речевой загрузке 30-канального потока E1 со скоростью 2048 Кбит/c от цифровой АТС можно в значительной степени снизить потребность в пропускной способности исходного сигнала, дополнительно проведя многоканальное цифровое сжатие речи (с помощью многоканального цифрового речевого компрессора, МЦРК). Алгоритм кодирования речи по протоколу G.723.1 способен «упаковать» 30-канальный поток (с учетом прозрачной передачи нулевого и 16-го канальных интервалов) в канал шириной 320 Кбит/c. На такой скорости поток может быть передан с помощью модема М-АСП-ПГ через ПГТ аналоговой сети связи (рис. 4).

Таким образом, в тракте первичной группы АСП вместо обычных 12 каналов ТЧ будет организовано 30 речевых каналов, что повышает эффективность использования канальной емкости в 2,5 раза. В стандартной ситуации, когда для передачи полезной информации в АСП доступны четыре ПГТ (48 каналов ТЧ), один ПГТ выделяется для прозрачного транзита потока E1, а три оставшихся групповых тракта предоставляются для дополнительной передачи данных или видеоинформации с помощью модемов. В результате в рассматриваемой конфигурации сети имеется 30 речевых каналов и 15 каналов данных со скоростью 64 Кбит/с (суммарная скорость передачи 1280 Кбит/с). Следует заметить, что при использовании протокола сигнализации 2ВСК в потоке Е1 и доступности служебного канала модема М-АСП-ПГ для передачи циклового синхросигнала информационная скорость сжатого потока может быть уменьшена с 320 до 256 Кбит/с.

Если же применить устройство многоканального сжатия речи в сочетании с двумя парами модемов М-АСП-ПГх2, работающих по линейному тракту К-60П или ВГТ, можно организовать передачу 60 речевых каналов в канале со скоростью 640 Кбит/с. Таким образом, использование групповых модемов в сочетании с многоканальной аппаратурой цифрового сжатия речи является самым эффективным способом сопряжения ЦСП и АСП. Этот способ гарантирует предоставление потребителям полного комплекса цифровых услуг при экономичном расходовании полосы пропускания АСП.