автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка и исследование компенсационного метода снижения взаимных влияний в линиях с цифровыми системами передачи абонентского доступа

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СЕТЯХ ДОСТУПА.

1.1. Эволюция сетей доступа.

1.2. Технологии, применяемые в сетях доступа.

1.3. Технологии xDSL.

1.3.1. Классификации технологий xDSL.

1.3.2. Особенности технологий xDSL.

1.3.3. Параметры аппаратуры ЦСП-АД на основе симметричных технологий xDSL.

1.3.4. Параметры аппаратуры ЦСП-АД на основе асимметричных технологий xDSL.

1.4. Факторы, ограничивающие использование ЦСП-АД.

1.5. Взаимные влияния между ЦСП и способы снижения взаимных влияний в линиях с ЦСП-АД.

1.6. Выводы.

2. ТЕОРИЯ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ ДЛЯ ЛИНИЙ С ДВУХПРОВОДНЫМИ ОДНОПОЛОСНЫМИ ЦИФРОВЫМИ СИСТЕМАМИ ПЕРЕДАЧИ АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА.

2.1. Характеристики переходных влияний для линий с ЦСП-АД.

2.1.1. Классификация характеристик переходных влияний.

2.1.2. Характеристики переходных помех на ближнем конце.

2.1.3. Характеристики переходных помех на дальнем конце.

2.2. Схемы переходных влияний между линиями с ЦСП-АД.

2.3. Разработка аналитических моделей переходных влияний между линиями с ЦСП-АД.

2.4. Разработка аналитических моделей элементарных кабельных участков городского телефонного кабеля.

2.4.1. Требования к модели ЭКУ.

2.4.2. Разработка модели ЭКУ с аппроксимацией коэффициента передачи.

2.4.3. Разработка модели ЭКУ с аппроксимацией коэффициента передачи и волнового сопротивления.

2.5. Исследование аналитических моделей переходных влияний на ближний конец и дальний конец.

2.6. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА СНИЖЕНИЯ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ В ЛИНИЯХ С ЦСП-АД.

3.1. Обоснование компенсационного метода снижения взаимных влияний в линиях с ЦСП-АД.

3.2. Требования к параметрам качества функционирования цифрового компенсатора переходных помех.

3.3. Оценка влияния 1ДКПП на скорость передачи и длину линии.

3.4. Оценка значений системных параметров цифрового компенсатора переходных помех.

3.5. Выбор методов реализации цифрового компенсатора переходных помех.

3.6. Разработка структурной схемы цифрового компенсатора переходных помех

3.7. Разработка функциональных схем элементов цифрового компенсатора переходных помех.

3.7.1. Устройство ответвления сигнала одного направления.

3.7.2. Устройство сложения сигналов.

3.7.3. Формирователь копии колебания переходной помехи.

3.8. Особенности формирования сигнала компенсации переходной помехи на дальнем конце.

3.9. Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Экспериментальные исследования моделей ЭКУ.

4.1.1. Экспериментальные исследования аналитических моделей ЭКУ в виде Т-образного перекрытого четырехполюсника и линии задержки.

4.1.2. Экспериментальные исследования аналитической модели ЭКУ в виде лестничной схемы.

4.1.3. Экспериментальные исследования физической модели ЭКУ в виде лестничной схемы.

4.2. Экспериментальные исследования аналитических моделей переходных влияний на ближний конец и дальний конец.

4.3. Измерения характеристик переходных влияний.

4.3.1. Измерения характеристик переходных влияний па ближний конец на линиях городского телефонного кабеля ОАО «МГТС».

4.3.2. Измерения частотных характеристик переходных влияний на ближний конец на линиях городского телефонного кабеля ООО

Связьконтактинформ».

4.4. Разработка и исследование имитационной модели функционирования цифрового компенсатора переходных помех.

4.4.1. Формулировка требований к имитационной модели.

4.4.2. Разработка структуры имитационной модели.

4.4.3. Разработка алгоритма программы имитационной модели.

4.4.4. Разработка программы имитационной модели.

4.5. Выводы.

Актуальность темы. Современный этап развития нашей страны характеризуется переходом от индустриального к информационному обществу. Возникают новые формы социальной и экономической деятельности, базирующиеся на массовом использовании информационных и телекоммуникационных технологий.

Технологическая основа информационного общества - Глобальная информационная инфраструктура (ГИИ) - должна обеспечить возможность доступа к информационным ресурсам для каждого жителя России. Доступ к информационным ресурсам в ГИИ реализуется посредством услуг связи нового типа, получивших название услуг информационного общества или инфоком-муникационных услуг [1].

Во многих странах мира в период 2005-2006 г.г. развитие услуг высокоскоростного доступа объявлено стратегической задачей

Федеральной целевой программой (ФЦП) «Электронная Россия 20022010», поставлены задачи: содействовать развитию публичной инфраструктуры доступа для предприятий, организаций и граждан к телекоммуникационным сетям, к общедоступным электронным библиотекам, базам данных и библиотекам научно-технической информации, а также существенно повысить качество предоставляемых услуг в этой области [2].

Сети доступа строятся на основе разнообразных технологий передачи, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.

По данным агентства Point Topic Ltd. число кабельных линий передачи, оборудованных аппаратурой цифровых систем передачи абонентского доступа (ЦСП-АД), построенной по технологиям xDSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия), в мире в третьем квартале 2005 года достигло 125,463 млн., что составляет 65,9% от общего числа линий, обеспечивающих провод-ный высокоскоростной доступ [3]. Таким образом, по отношению к иным технологиям предоставления проводного высокоскоростного доступа технологии xDSL в мире являются наиболее распространенными.

Ограничение применения ЦСП-АД на основе технологий xDSL вызвано в ряде случаев несоответствием городских телефонных кабелей нормам, но в основном - факторами, связанными с взаимными влияниями между ЦСП-АД, работающими по парам, находящимся в одном кабеле.

Несмотря на то, что в настоящее время имеется ряд спецификаций и стандартов, в основном зарубежных, и разрабатываются новые типы городских телефонных кабелей, данная проблема до конца не решена.

Известные методы снижения взаимных влияний в городском телефонном кабеле: отбор пар, статическое и динамическое управление спектром - не позволяют повысить пропускную способность линий городского телефонного кабеля при установке аппаратуры ЦСП-АД на произвольном числе пар проложенного кабеля.

Таким образом, разработка метода снижения взаимных влияний в линиях с ЦСП-АД является актуальной.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- показана применимость метода компенсации взаимных влияний в линиях с двусторонними, двухпроводными ЦСП-АД, обеспечивающего повышение пропускной способности городского телефонного кабеля, па базе разработанных схем переходных влияний между линиями с ЦСП-АД;

- разработаны аналитические модели переходных влияний на ближний конец (БК) и дальний конец (ДК) в городском телефонном кабеле с ЦСП-АД, для чего разработаны методика синтеза модели элементарного кабельного участка (ЭКУ) в виде Т-образпого перекрытого четырехполюсника, каскадно-соединенного с линией задержки, с аппроксимацией коэффициента передачи в заданном диапазоне частот и программно-ориентированная методика оптимального синтеза модели ЭКУ в виде лестничной схемы с аппроксимацией коэффициента передачи и волнового сопротивления в заданном диапазоне частот;

- впервые получены результаты измерений импульсных характеристик (ИХ) переходных влияний между парами городского телефонного кабеля, произведена оценка длительности и формы ИХ;

- сформулированы технические требования к цифровому компенсатору переходных помех (ЦКПП), обеспечивающему возможность повышения количества пар городского телефонного кабеля, оборудованных ЦСП-АД;

- предложена структурная схема ЦКПП и разработаны функциональные схемы элементов ЦКПП;

- разработана имитационная модель ЦКПП и выполнено исследование взаимосвязи основных системных параметров ЦКПП с качеством его функционирования.

Объектами исследования являются частотные и временные характеристики линий городского телефонного кабеля, частотные и временные характеристики переходных влияний на БК и ДК, параметры аппаратуры ЦСП-АД, разработанный в данной диссертации ЦКПП.

Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории систем автоматического управления, теории функций комплексной переменной, теории цифровой обработки сигналов, а также методы аналитического, имитационного и физического моделирования.

Цель работы и задачи исследования. Целыо диссертационной работы является разработка и исследование компенсационного метода снижения взаимных влияний в линиях с ЦСП-АД, обеспечивающего повышение пропускной способности городского телефонного кабеля.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка схем переходных влияний между линиями, оборудованными двусторонними, двухпроводными ЦСП-АД;

- разработка частотных и временных аналитических моделей переходных влияний на БК и ДК в городском телефонном кабеле;

- разработка аналитических моделей ЭКУ для различных типов городского телефонного кабеля;

- разработка физических моделей ЭКУ городского телефонного кабеля;

- планирование, проведение и обработка результатов измерений временных характеристик переходных влияний в городском телефонном кабеле;

- анализ методов компенсации помех и выбор метода для реализации ЦКПП, разработка структурной схемы ЦКГТП и функциональных схем элементов ЦКПП;

- оценка требований к точности действия ЦКПП и расчет его параметров;

- разработка и исследование имитационной модели функционирования ЦКПП.

Достоверность полученных теоретических и практических результатов. Разработанные аналитические модели переходных влияний верифицированы в ходе измерений на реальных линиях. Принципы функционирования

ЦКПП подтверждены методом имитационного моделирования. Основные положения, выносимые на защиту.

- в целях преодоления естественных ограничений пропускной способности линий городского телефонного кабеля из-за взаимных влияний актуальной является разработка метода, обеспечивающего возможность установки аппаратуры ЦСП-АД на произвольных парах проложенного кабеля;

- схемы переходных влияний между линиями с ЦСП-АД, отражающие механизмы образования помех от взаимных влияний цифровых систем передачи абонентского доступа, работающих по двусторонней, двухпроводной системе передачи;

- аналитические модели переходных влияний на БК и ДК, позволяющие исследовать параметры переходных влияний между парами городского телефонного кабеля;

- методика синтеза модели ЭКУ в виде Т-образного перекрытого четырехполюсника, каскадно-соединенного с линией задержки, с аппроксимацией коэффициента передачи в заданном диапазоне частот; программно-ориентированная методика оптимального синтеза модели ЭКУ в виде лестничной схемы с аппроксимацией коэффициента передачи и волнового сопротивления в заданном диапазоне частот; результаты измерений ИХ переходных влияний между парами городского телефонного кабеля; технические требования к разработанному ЦКПП, структурная схема и функциональные схемы элементов ЦКПП; результаты разработки и исследований имитационной модели функционирования ЦКПП, обеспечивающего повышение пропускной способности городского телефонного кабеля за счёт снижения переходных помех между парами.

Практическая ценность диссертационной работы: пропускная способность городского телефонного кабеля при установке ЦСП-АД может быть повышена путем компенсации переходных помех на БК и ДК; исследование зависимости характеристик переходных влияний от структуры и параметров конкретных линий городского телефонного кабеля может осуществляться на основе разработанных аналитических моделей переходных влияний; идентификация сосредоточенных связей в линиях может быть проведена на основе разработанных аналитических моделей переходных влияний в городском телефонном кабеле; при стендовых испытаниях аппаратуры ЦСП-АД может быть использована разработанная физическая модель ЭКУ, имитирующая участок кабеля ТПП-0,4; при решении задач реализации ЦКПП может быть использована разработанная имитационная модель функционирования ЦКПП.

Список опубликованных работ но теме диссертации: Костерова JT.H. Разработка эквивалента абонентской кабельной линии. Труды LV научной сессии РНТОРЭС имени А.С. Попова, посвященной Дню Радио. - М., 2000. - с. 134.

Костерова J1.H. Организация рабочего места для сертификации функциональных характеристик аппаратуры цифровых систем передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. - 2001, № 4. - с. 29-32. Костерова JT.H., Крейнделин В.Б. Основы построения систем передачи информации. Учебное пособие. - М.: МТУСИ, 2002. - 28 с. Костерова JLH., Власов А.В. Электрические параметры и методика сертифицированных испытаний линейных стыков SDSL, SHDSL цифровых систем передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. - 2002, № 2. - с.20-24.

Костерова J1.H., Власов А.В. Влияние нелинейных явлений в абонентском шлейфе на качество функционирования цифровых систем передачи абонентского доступа с ADSL. Труды LVII научной сессии РНТОРЭС имени А.С. Попова. М., 2002. - с. 179-181.

Костерова JT.H., Снегов А.Д. Нормирование и методики измерения параметров асимметрии аппаратуры цифровых систем передачи. // Метрология и измерительная техника в связи. - 2002, №3. -с.35-39. Костерова JT.H. О совместной работе цифровых систем передачи абонентского доступа с линейным кодом САР 128 и аппаратуры К-60П на линиях междугороднего симметричного кабеля. // Метрология и измерительная техника в связи. - 2002, № 4. - с.35-38.

Костерова JT.H. Расчет помехозащищенности от переходной помехи на ближнем конце для ЦСП абонентского доступа. Материалы 11-ой межрегиональной конференции МНТОРЭС имени А.С. Попова «Обработка сигналов в системах телефонной связи и вещания», Пушкинские Горы—М., 2002. -с.55-57. Власов А.В., Костерова JT.H. Цифровые системы передачи абонентского доступа. Учебное пособие. - М.: МТУСИ, 2002. - 32 с.

10. Костерова J1.H. Эволюция цифровых систем передачи абонентских сетей. Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУ СИ. М., 2003. - с. 93-94.

11. Костерова J1.H. Переходные помехи в цифровых системах передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. -2004, № 1. -с.33-35.

12. Костерова J1.H. Стандартизация параметров электромагнитной совместимости ЦСП абонентского доступа. Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. М., 2004. - с. 293-294.

13. Парфенов Ю.А., Кайзер Л.И., Костерова JI.H. О некоторых вопросах электромагнитной совместимости на кабельных линиях абонентского доступа. Сборник трудов 3-ей всероссийской конференции «Современные технологии проектирования, строительства и эксплуатации линейно-кабельных сооружений. СТЛКС-2004». СПб., 2004. - с. 37-41.

14. Кайзер Л.И., Костерова Л.Н. Анализ электромагнитной совместимости цепей кабельных линий сетей абонентского доступа. // Электросвязь -2004, № 11.-с. 13-15

15. Костерова Л.Н. Физические модели линий при испытаниях цифровых систем передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. - 2005, № 3. - с.33-37.

16. Костерова Л.Н. Модель временных характеристик передачи элементарных кабельных участков городского телефонного кабеля. Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации (МФИ-2005), М., 2005. - с.201.

17. Костерова Л.Н. Измерения временных характеристик перехода на ближний конец в городском телефонном кабеле. Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации (МФИ-2005), М., 2005. - с.204-205.

18. Костерова JI.H., Снегов А.Д. Проблемы развития цифровых систем передачи абонентского доступа (ЦСП-АД). Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУ СИ. М., 2006. - с. 190.

19. Костерова JI.H. Модели переходных влияний на ближний и дальний концы для ЦСП абонентского доступа. Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. М., 2006. - с.215.

20. Костерова JI.H. Измерения импульсных характеристик переходов на ближний конец в городском телефонном кабеле. // Метрология и измерительная техника в связи. - 2006, № 1. -с.39-42.

Апробация работы. Все основные положения диссертационной работы и ее отдельные результаты опубликованы в печатных трудах: научных статьях («Электросвязь», 2004 г., «Метрология и измерительная техника в связи», 2001, 2002, 2004, 2005, 2006 г.г.), в двух учебных пособиях (2002г.), доложены и обсуждены на Международном форуме информатизации (МФИ-2005), конференциях РНТОРЭС им. А. С Попова (2000,2002 г.), МНТОРЭС им. А. С Попова (2002 г.), на конференции СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича СТЖС-2004 (2004 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ (2003,2004,2006 г.г.).

Внедрение результатов. Отдельные теоретические и практические результаты, полученные в работе, внедрены в научно-производственную деятельность ООО «Связьконтактинформ», ООО «Телпро-Сервис», ИЦ МТУСИ, а также использованы в госбюджетных НИР МТУСИ, в учебных процессах ННОУ «Комсет» и кафедры АИТиСС МТУСИ, что подтверждено соответствующими актами.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 135 страниц основного текста, 56 рисунков и графиков, 18 таблиц, 4 приложения на 26 страницах. Список литературы включает 74 наименования.

4.5. Выводы

1. Программное обеспечение для нахождения в полосе частот до 150 кГц и до 1,2 МГц параметров элементов моделей ЭКУ, реализованных в виде Т-образного перекрытого четырехполюсника, каскадно-соединенного с линией задержки, разработано на языке программирования QBASIC с использованием вычислительного метода Нелдера-Мида для оптимизации АЧХ элементов Т-образного перекрытого четырехполюсника.

2. Осуществлено моделирование с помощью MicroCap схем модели ЭКУ, имитирующей участок кабеля ТПП-0,5 длиной 0,5 км в полосе частот до 150 кГц, и модели ЭКУ, имитирующей участок кабеля Т1И 1-0,4 длиной 0,25 км в полосе частот до 1,2 МГц, для совместного уточнения АЧХ и ФЧХ.

3. Разработано программное обеспечение для расчета всех вторичных параметров модели ЭКУ в виде лестничной схемы и сравнения их со справочными данными. Разработанное программное обеспечение строится на языке программирования QBASIC.

4. Фирмой ООО «Телпро-Сервис» была реализована физическая модель ЭКУ в виде лестничной схемы, имитирующая участок кабеля ТПП-0,4 длиной 0,4 км. Были измерены вторичные параметры этой модели ЭКУ методом холостого хода и короткого замыкания. Точность реализованного макета ±10% обеспечена: для модуля волнового сопротивления - до 200 кГц; для фазы волнового сопротивления, коэффициента затухания и коэффициента фазы - до 300 кГц.

Было проведено исследование аналитических моделей переходных влияний на БК и ДК с помощью программы моделирования MicroCap. Полученные АЧХ совпали с известными из литературы. Были получены и использованы при определении требований к элементам ЦКПП фазо-частотные и импульсные характеристики переходных влияний. Проведены впервые измерения ИХ переходных влияний на БК на абонентских и соединительных линий городского телефонного кабеля Московской городской телефонной сети в помещении кросса АТС с помощью анализатора систем передачи и кабелей связи AnCom А-7 производства фирмы Аналитик-ТС. В результате измерений получены значения длительности ИХ переходных влияний на БК от 0,8 мкс до 3,5 мкс. Полученные результаты измерений позволили уточнить требования к элементам ЦКПП для заданной величины повышения затухания. Также приведены результаты измерений АЧХ переходных влияний на БК на абонентских линиях городского телефонного кабеля ООО «Связькон-тактинформ». Показано, как аналитическая модель переходного влияния на БК позволяет идентифицировать место и величину сосредоточенного перехода в городском телефонном кабеле и, следовательно, находить и устранять неисправности в линии.

В целях проверки функционирования ЦКПП разработана имитационная модель ЦКПП, установленного на линии, и выполнено исследование взаимосвязи основных параметров имитационной модели с приращением переходного затухания на БК. Имитационная модель выполнена на базе модульной структуры на языке программирования высокого уровня. Имитационная модель функционирования ЦКПП позволила решить следующие задачи:

- проверка функционирования ЦКПП в идеальной обстановке;

- определение требований к точности отсчётов копии ИХ тракта переходных влияний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе получены следующие основные научи практические результаты. Технологии xDSL широко используются для решения социальных задач, в частности поставленных ФЦП «Электронная Россия 2002-2010», и являются ресурсосберегающими технологиями, позволяющими максимально эффективно использовать существующие линии городского телефонного кабеля. В целях преодоления естественных ограничений пропускной способности линий городского телефонного кабеля из-за взаимных влияний актуальной является разработка метода, обеспечивающего возможность установки большего количества ЦСП-АД на произвольном числе пар проложенного кабеля.

Сформулировано следующее определение сети доступа на современном этапе: «сеть доступа - это сеть связи, обеспечивающая подключение пользовательского (оконечного) оборудования к оконечному элементу сети связи, однозначно определенному абонентским номером или уникальным кодом идентификации».

Выполнен обзор технологий, применяемых в сетях доступа. Уточнены классификации симметричных и асимметричных технологий xDSL [16] с учетом современного развития технологий xDSL. Произведена классификация технологий xDSL по виду линейного кода и по способу разделения направлений. Из всего многообразия выделены технологии xDSL, стандартизированные отечественными нормативными документами и рекомендациями МСЭ-Т: симметричные технологии xDSL - IDSL, HDSL, SHDSL; асимметричные технологии xDSL - ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL. Электромагнитная совместимость аппаратуры ЦСП-АД характеризуется рядом параметров, из которых совместное использование различных технологий xDSL в одном кабеле определяют спектральная плотность мощности и параметры взаимного влияния. Из литературы известно, что количество ЦСП-АД, устанавливаемых в одном городском телефонном кабеле, ограничивается в основном переходными влияниями на БК и ДК между парами городского телефонного кабеля.

Известные способы снижения взаимных влияний: отбор пар, статическое и динамическое управление спектром, - не позволяют оборудовать аппаратурой ЦСП-АД все пары кабеля. Необходимо разработать метод снижения взаимных влияний, обеспечивающий возможность установки большего количества ЦСП-АД на произвольном числе пар проложенного кабеля. Показана необходимость развить сложившиеся частотный и временной подходы к анализу взаимных влияний между ЦСП, работающими по магистральному симметричному кабелю, с целью учета особенностей ЦСП-АД на основе технологий xDSL.

Разработаны схемы переходных влияний между линиями, оборудованными ЦСП-АД, отражающие механизмы образования помех от взаимных влияний в ЦСП-АД. Анализ схем показал, что для переходных влияний между линиями, оборудованными симметричными ЦСП-АД, характерно:

- переходная помеха на БК превышает переходную помеху на ДК, что является ограничивающим длину линии фактором;

- наибольшее влияние оказывает однотипная переходная помеха на БК. Анализ схем показал, что для переходных влияний между линиями, оборудованными асимметричными ЦСП-АД, характерно:

- переходная помеха на ДК превышает переходную помеху на БК,

- при разделении направлений передачи частотным способом переходная помеха на ближний конец в рабочей полосе частот определяется качеством выполнения фильтров, входящих в разветвители.

Обобщены сведения о характеристиках переходных влияний для линий, оборудованных ЦСП-АД. С целью получения ИХ переходных влияний в городских телефонных кабелях на базе частотного подхода разработаны аналитические модели переходных влияний, состоящие из ЭЧС и ЭКУ. Переход от ЧХ к ИХ возможен при воспроизведении аналитической моделыо переходных влияний как АЧХ, так и ФЧХ. Выбрана схема ЭЧС, отражающая емкостную связь.

Сформулированы требования к моделям ЭКУ: состав имитируемых характеристик городского телефонного кабеля - АЧХ и ФЧХ, рабочий диапазон частот - до 150 кГц и до 1,2 МГц, точность имитации - не хуже ±20%. Разработаны и верифицированы методика синтеза модели ЭКУ в виде Т-образного перекрытого четырехполюсника, каскадно-соединенного с линией задержки, с аппроксимацией коэффициента передачи в заданном диапазоне частот, а также программно-ориентированная методика оптимального синтеза модели ЭКУ в виде лестничной схемы с аппроксимацией коэффициента передачи и волнового сопротивления в заданном диапазоне частот.

Верификация по частотным характеристикам и исследование импульсных характеристик аналитических моделей переходных влияний на БК и ДК показали, что:

- зависимость переходного затухания на БК от частоты при числе переходов больше двух имеет выраженные всплески, что отражает компенсацию на отдельных частотах при определенном соотношении амплитуд и фаз составляющих;

- имеется возможность идентификации мест и величин переходов в кабельной линии с помощью разработанной модели переходов;

- задержка отклика в ИХ ПВБК отсутствует, а в ИХ ПВДК равно времени распространения сигнала в линии;

- ИХ имеет составляющие в виде апериодического и колебательного процессов.

Компенсационный метод подавления переходной помехи применялся для повышения пропускной способности линий передачи, оборудованных системами передачи с частотным разделением каналов. Показано, что компенсационный метод целесообразно использовать для снижения переходных влияний на БК и ДК между линиями, оборудованными ЦСП-АД.

12. Разработана схема включения ЦКПП. ЦКПП включается на той стороне (станционной или абонентской), где нужно повысить переходное затухание, а также при необходимости - на обеих сторонах. В силу линейности принципа компенсации возможно комбинированное включение ЦКПП на БК и на ДК.

13. Определены требования к параметрам качества функционирования устройства, реализующего компенсационный метод снижения взаимных влияний: вносимое ЦКПП минимальное приращение переходного затухания и эффективная полоса частот компенсации. Показано, что повышение значения переходного затухания на 20 дБ является вполне достаточным для нормального функционирования ЦСП-АД. Частоту ограничения спектра копии ИХ со^д и частоту дискретизации сигнала сод определяют, исходя из значения требуемого затухания компенсации.

14. Точность реализации ЦКПП определена допустимыми асимметрией, Да, и расфазировкой, , при которых фактическое затухание компенсации гармонического колебания, Акомпфакт, не менее требуемого затухания компенсации, Аколт б . Рассчитанная точность не является критично высокой и может быть реализована цифровыми методами.

15. Составлена программа расчета скорости передачи от длины линии и уровня помехи. Произведена оценка влияния включения ЦКПП на пропускную способность городского телефонного кабеля, оборудованного ЦСП-АД на основе технологии ADSL2.

16. Определен состав основных системных параметров ЦКПП: частота дискретизации, разрядность отсчетов, количество элементов задержек, точность формирования отсчетов ИХ переходных влияний. Оценка значений системных параметров ЦКПП произведена, исходя из параметров аппаратуры ЦСП-АД: линейный код, спектральная плотность мощности сигнала, а также параметров временных характеристик переходов на БК и ДК: относительная амплитуда ИХ, максимальное время задержки отклика, максимальное время существования части ИХ, несущей основную энергию.

17. ЦКПП целесообразно выполнить адаптируемым с использованием многоканальной цифровой обработки линейных сигналов аппаратуры ЦСП-АД с помощью цифровых сигнальных процессоров.

18. В состав основных элементов ЦКПП входят: устройство ответвления сигнала одного направления, формирователь копии колебания переходной помехи — АТФ, устройство сложения, АЦП, ЦАП. Составлена структурная схема ЦКПП и разработаны функциональные схемы элементов ЦКПП.

19. Программное обеспечение для нахождения в полосе частот до 150 кГц и до 1,2 МГц параметров элементов моделей ЭКУ, реализованных в виде Т-образного перекрытого четырехполюсника, каскадно-соединенного с линией задержки, разработано на языке программирования QBASIC с использованием вычислительного метода Нелдера-Мида для оптимизации АЧХ элементов Т-образного перекрытого четырехполюсника.

20. Осуществлено моделирование с помощью MicroCap схем модели ЭКУ, имитирующей участок кабеля 11111-0,5 длиной 0,5 км в полосе частот до 150 кГц, и модели ЭКУ, имитирующей участок кабеля 11И 1-0,4 длиной 0,25 км в полосе частот до 1,2 МГц, для совместного уточнения АЧХ и ФЧХ.

21. Разработано программное обеспечение для расчета всех вторичных параметров модели ЭКУ в виде лестничной схемы и сравнения их со справочными данными. Разработанное программное обеспечение строится на языке программирования QBASIC.

22. Фирмой ООО «Телпро-Сервис» была реализована физическая модель ЭКУ в виде лестничной схемы, имитирующая участок кабеля ТПП-0,4 длиной 0,4 км. Были измерены методом холостого хода и короткого замыкания и верифицированы вторичные параметры этой модели ЭКУ.

23. Было проведено исследование аналитических моделей переходных влияний на БК и ДК с помощью программы моделирования MicroCap. Полученные АЧХ совпали с известными из литературы. Были получены и использованы при определении требований к элементам ЦКПП фазо-частотные и импульсные характеристики переходных влияний. Проведены впервые измерения ИХ переходных влияний на БК на абонентских и соединительных линий городского телефонного кабеля Московской городской телефонной сети в помещении кросса АТС с помощью анализатора систем передачи и кабелей связи AnCom А-7 производства фирмы Аналитик-ТС. Полученные результаты измерений позволили уточнить требования к элементам ЦКПП для заданной величины повышения затухания.

Проведены измерения АЧХ переходных влияний на БК на абонентских линиях городского телефонного кабеля ООО «Связьконтактинформ». Показано, как аналитическая модель переходного влияния на БК позволяет идентифицировать место и величину сосредоточенного перехода в городском телефонном кабеле и, следовательно, находить и устранять неисправности в линии.

В целях проверки функционирования ЦКПП разработана имитационная модель ЦКПП, установленного на линии, и выполнено исследование взаимосвязи основных параметров имитационной модели с приращением переходного затухания на БК. Имитационная модель функционирования ЦКПП позволила решить следующие задачи:

- проверка функционирования ЦКПП в идеальной обстановке;

- определение требований к точности отсчётов копии ИХ тракта переходных влияний.

1. «Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС России», утвержденные Минсвязи России в 2001 году.

2. Постановление Правительства Российской Федерации от 28.01.2002 № 65.

3. World Broadband Statistics Q3 2005. Point Topic Ltd.

4. Костерова. Л.Н. Эволюция цифровых систем передачи абонентских сетей. Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. М, 2003. с. 93-94 с.

5. Н.А. Соколов. Сети абонентского доступа. Принципы построения. —• Пермь: Энтер-профи, 1999. 254 с.

6. ITU-T. Framework recommendation on functional access networks (AN). Ar-Ф chitecture and function, access types, management and service node aspects.

7. Recommendation G.902 Geneva, 1995, 47 p.

8. Федеральный закон от 07.07.2003 г. №126-ФЗ «О связи».8. «Правила оказания услуг местной, внутризоновой, междугородной и международной телефонной связи», утвержденные постановлением Правительства Российской Федерации от 18 мая 2005 г. № 310.

9. Парфенов Ю.А., Мирошников Д.Г. Цифровые сети доступа. Медные кабели и оборудование. — М.: Эко-Трендз, 2005 288 с.

10. Костерова Л.Н., Крейнделин В.Б. Основы построения систем передачи Ф информации. Учебное пособие. М.: МТУСИ, 2002. - 28 с.

11. Журнал «Технологии и средства связи» №3, 2004 г., часть 2. Специальный выпуск «Системы абонентского доступа 2004».

12. Журнал «Технологии и средства связи» №1, 2005 г., часть 2. Специальный выпуск «Широкополосные мультисервисные сети — 2005».

13. Журнал «Технологии и средства связи» №3, 2005 г., часть 2. Специальный выпуск «Системы абонентского доступа 2005».14. http://e-rus.ru Информационный портал ФЦП «Электронная Россия».

14. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы: Учеб. для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. - 416 с.

15. Badach A., Bluschke A., Matthews М. xDSL-Fibel. VDE VRFLAG, Berlin und Offenbach, 2001, 272 s.

16. Власов А.В., Костерова JI.H. Цифровые системы передачи абонентского доступа. Учебное пособие. М.: МТУ СИ, 2002. - 32 с.

17. Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для вузов. -М.: Радио и связь, 2001.-336 с.

18. Давыдов С. А., Снегов А. Д. Абонентские цифровые системы передачи. Учебное пособие. М.: МТУСИ, 2000. - 36 с.

19. TR 101 830-2 VI. 1.1. Transmission and Multiplexing (ТМ); Access networks; Spectral management on metallic access networks; Part 2: Technical methods for performance evaluations. ETSI, 2005, 63 p.

20. ITU-T. Digital transmission system on metallic local lines for ISDN basic rate access. Recommendation G.961 Geneva, 1993, 140 p.

21. IO.А. Парфенов, Д.Г. Мирошников. «Последняя миля» на медных кабелях. -М.: Эко-Трендз, 2001. -222 с.

22. ITU-T. High bit rate Digital Subscriber Line (HDSL) transceivers. Recommendation G.991.1 Geneva, 1998, 171 p.

23. ITU-T. Single-pair high-speed digital subscriber line (SHDSL) transceivers. Recommendation G.991.2 Geneva, 2003, 234 p.

24. Костерова. JI.II., Власов A.B. Электрические параметры и методика сертифицированных испытаний линейных стыков SDSL, SHDSL цифровых систем передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. 2002, № 2. - с.20-24.

25. ITU-T. Asymmetric digital subscriber line (ADSL) transceivers. Recommendation G.992.1 Geneva, 1999, 255 p.

26. ITU-T. Asymmetric digital subscriber line transceivers 2 (ADSL2). Recommendation G.992.3 Geneva, 2005, 436 p.

27. ITU-T. Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) transceivers Extended bandwidth ADSL2 (ADSL2+). Recommendation G.992.5 - Geneva, 2005, 110 p.

28. ITU-T. Very high speed digital subscriber line transceivers. Recommendation G.993.1 Geneva, 2004, 228 p.

29. Chen W. Y. DSL: Simulation Techniques and Standards Development for Digital Subscriber Line Systems. Macmillan Technical Publishing, 199, 644 p.

30. Костерова. JI.H., Снегов А.Д. Нормирование и методики измерения параметров асимметрии аппаратуры цифровых систем передачи. // Метрология и измерительная техника в связи. 2002, № 3. - с.35-39.

31. Парфенов Ю.А. Кабели электросвязи. М.: Эко-Трендз, 2003. - 256 с.

32. Костерова. JI.H., Власов А.В. Влияние нелинейных явлений в абонентском шлейфе на качество функционирования цифровых систем передачи абонентского доступа с ADSL. Труды LVII научной сессии РНТОРЭС имени А.С. Попова. М., 2002. с.179-181.

33. Власов А. В. Исследование и разработка методов реализации технологии абонентского доступа ADSL на ВСС: Дис. канд. техн. наук. -М., 2003. 130 с.

34. Балашов В.А., Копийка О.В., Кочеров А.В., Ляховецкий JI.M. Моделирование норм проектирования и эксплуатации сети цифрового абонентского доступа // Вестник связи. 2005, № 12. - с. 23-26.

35. Цым АЛО., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. М.: Радио и связь, 1984. - 160 с.

36. Андреев В.А. Временные характеристики кабельных линий связи. М.: Радио и связь, 1986. - 104 с.

37. Кольцов В.В. Компенсация переходных токов в симметричных кабелях в широком диапазоне частот контурами противосвязи, включенными со сдвигом по фазе: Дис. канд. техн. наук. М., 1966.

38. Фаерович Б.М. Повышение защищённости на участках ОУП-ОУП.-М.: Связь, 1976.- 40 с.

39. Фаерович Б.М. Комплексные связи между двумя взаимовлияющими цепями на конце участкаОУП-ОУП//Электросвязь-1999, №5 -с. 37-38.

40. Фаерович Б.М. Эффект левого петлевания характеристики комплексных связей // Электросвязь -1999, №7. с.36-38.

41. Фаерович Б.М. Теоретические основы повышения защищённости на участке ОУП-ОУП // Электросвязь.-1999, №8. с.22-23.

42. ОСТ 45.81-97. Совместимость электромагнитных цепей передачи дискретных и аналоговых сигналов линий местных сетей электросвязи. Нормы эксплуатационные.

43. Т1.417-2003. Spectrum Management for Loop Transmission Systems ANSI, 2003.

44. TR 101 830-1 Vl.4.1. Transmission and Multiplexing (TM); Access networks; Spectral management on metallic access networks; Part 1: Definitions and signal library. ETSI, 2006, 112 p.

45. Костерова. JI.H. Стандартизация параметров электромагнитной совместимости ЦСП абонентского доступа. Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. М., 2004. с. 293-294 с.

46. ITU-T. Multi-pair copper network cable supporting shared multiple services such as POTS, ISDN and xDSL. Recommendation L.19 Geneva, 2003, 28 p.

47. Костерова. JI.H. О совместной работе цифровых систем передачи абонентского доступа с линейным кодом САР 128 и аппаратуры К-60П на линиях междугороднего симметричного кабеля. // Метрология и измерительная техника в связи. 2002, № 4. - с.35-38.

48. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи: Учебник для вузов, 5-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Радио и связь, 1988. -544 с.

49. Парфенов Ю.А., Кайзер Л.И., Чернова О.Н., Кузнецов М.А. Отбор цепей в кабельных линиях для xDSL. // Вестник связи. 2003, № 8. - с.22-25.

50. Кайзер Л.И., Костерова. Л.Н. Анализ электромагнитной совместимости цепей кабельных линий сетей абонентского доступа. // Электросвязь -2004, № 11.-с. 13-15.

51. Костерова. Л.Н., Снегов А.Д. Проблемы развития цифровых систем передачи абонентского доступа (ЦСП-АД). Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. М., 2006. с. 190.

52. Костерова. Л.Н. Переходные помехи в цифровых системах передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. -2004, № 1. с.33-35.

53. Starr Т. J. J., Cioffi J. М., Silverman P. Understanding digital subscriber line technology. Prentice Hall PTR, 1999, 460 p.

54. Цым АЛО. Симметрирование кабелей связи. М.: Радио и связь, 1982. - 144 с.

55. Городские телефонные кабели: Справочник, 3-е изд., перераб. и доп./ А.С. Брискер, А.Д. Руга, Д.Л.Шарле; Под ред. А.С. Брискера М.: Радио и связь, 1991.-208 с.

56. РД 45.080-99 «Цифровые системы передачи абонентского доступа. Технические требования».

57. ГОСТ Р 51311-99. Кабели телефонные с полиэтиленовой изоляцией в пластмассовой оболочке. Технические условия.

58. Аппаратура уплотнения ИКМ-12М для сельской связи. Под ред. М.У. Поляка.-М.: Связь, 1976.

59. Костерова. JI.H. Организация рабочего места для сертификации функциональных характеристик аппаратуры цифровых систем передачи абонентского доступа. // Метрология и измерительная техника в связи. 2001, № 4. - с. 29-32.

60. Костерова. Л.Н. Модель временных характеристик передачи элементарных кабельных участков городского телефонного кабеля. Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации (МФИ-2005), М., 2005. -с.201.

61. Полехин С. И. Теория связи по проводам. Учебник для техникумов связи. Изд 3-е, испр. и доп., М.: Связь, 1969.

62. Костерова. Л.Н. Разработка эквивалента абонентской кабельной линии. Труды LV научной сессии РНТОРЭС имени А.С. Попова, посвященной Дню Радио.-М., 2000.-с. 134.

63. Костерова. Л.Н. Модели переходных влияний на ближний и дальний концы для ЦСП абонентского доступа. Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. М., 2006. с.215.

64. Петров Б. Н. Теория инвариантности автоматических систем. М.: Наука, 1990.

65. Костерова. Л.Н. Измерения импульсных характеристик переходов на ближний конец в городском телефонном кабеле. // Метрология и измерительная техника в связи. 2006, № 1. - с.39-42.

66. Brugia J., Giacomelli L., Roveri A. II metodo bilanciamento automatico per la soppressione dei segnsli d'eco. Note recensioni e notizie, 1967, Settembre-Ottobre. -577-583.

67. Кочеров А.В. Ограничение скоростного потенциала асимметричной цифровой абонентской линии электрическими характеристиками медных кабелей. // Электросвязь. 2004, № 11. - с. 18-21.

68. Кочеров А.В. Тарасов Н.И. Оценка скоростного потенциала ADSL. // Вестник связи. 2005, №4. - с.131-134.

69. Система передачи К-300. -М.: Связь, 1977.-152 с.

70. Костерова. J1.H. Измерения временных характеристик перехода на ближний конец в городском телефонном кабеле. Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» Международного форума информатизации (МФИ-2005), М., 2005. с.204-205.