8.3. Цифровая передача по локальным сетям

В телефонных сетях увеличивается применение цифровой передачи и методов коммутации для обеспечения значительного снижения затрат на реализацию и обслуживание сети по сравнению с затратами на преобладающее, в настоящее время, аналоговое преобразование. Масштабы и темпы внедрения цифрового оборудования в разных странах различны, но можно предвидеть время, когда большая часть местных коммутаторов будет соединена между собой цифровыми каналами связи. Эти каналы, в первую очередь, будут предназначены для телефонии, но они смогли бы обеспечить передачу данных со скоростью на порядок большую, чем скорость обеспечиваемая модемами, работающими в речевой полосе частот (например, в Европе применяется рекомендованная МККТТ скорость передачи 64 кбит/с). Следующий этап распространения цифровой связи заключается в подсоединении каждого абонента к своему местному коммутатору с помощью системы цифровой передачи. Подобные системы должны быть очень дешевыми, должны работать с существующими местными линейными станциями, и поскольку большинство абонентов имеют только одну двухпроводную линию связи, системы должны обеспечивать двухпроводную дуплексную работу. Последнее требование стимулировало большой интерес к применению адаптивных фильтров в качестве устройств подавления эхо-сигналов.

а.

б.

Рис. 8.17. Импульсная характеристика устройства подавления эхо-сигнала (с установившимися значениями весовых коэффициентов отводов) для соединений между: а – Аберствитом и Дамфри (приблизительно 600 миль). Масштаб по горизонтали равен 2,6 мс на большое деление; масштаб по вертикали линеен. (Предоставлено Научно-исследовательскими лабораториями фирмы British Telecom.)

Линии абонентов состоят из скрученных двойных металлических кабелей различного диаметра; некоторые из них предназначены для какого-то одного соединения, а их протяженность изменяется от нескольких метров до нескольких километров; следовательно, передаточные характеристики соединений меняются в широком диапазоне. На рис. 8.18 показаны монтажные потери при подключении и фазовая характеристика отрезка типичного кабеля местной сети. Показано также изменение уровня перекрестных помех. Эти характеристики иллюстрируют два противоречащих друг другу требования. Чтобы система работала при максимально возможной длине линии, энергетический спектр цифрового сигнала, во избежание наложения перекрестных помех, должен быть ограничен, по возможности, узкой полосой частот. Однако, при использовании модуляции и линейных кодов, спектр которых содержит более высокие частоты (где меньше линейное искажение), нет необходимости в коррекции. Область действия систем на основе этих методов ограничена воздействием перекрестных помех. Это не столь важная проблема, поскольку большинство абонентов, особенно в городах, находится недалеко от своих местных коммутаторов. Следовательно, в целом можно выделить два типа сетей абонентских систем передачи: сети, являющиеся, по сути, самокорректирующими (без использования адаптивных корректирующих  фильтров), но имеющие ограниченную область действия, и сети, в которых для расширения области действия применяется передача на нулевой частоте с адаптивной коррекцией для устранения линейных искажений на низких частотах. Оба этих типа явились предметом исследований и разработок, и в настоящее время такие системы становятся коммерчески доступными.

Конкретные значения используемых скоростей передачи данных изменяются в зависимости от области применения, но обычно составляют около 100 кбит/с .  Следовательно, необходимы адаптивные фильтры, обеспечивающие скорость квантования в несколько сотен выборок в 1 с, что на порядок или более превышает скорость квантования адаптивных фильтров, применяемых в модемах, работающих в речевой полосе сигнала. По существу, все ранее описанные методы коррекции и подавления можно применить в абонентской цепи. Однако, более высокие скорости дискретизации адаптивных фильтров предъявляют другие требования к способам их реализации. К счастью, для адаптивных фильтров часто требуется меньшее число отводов, что в сочетании с отсутствием усложнений, вызванных необходимостью отслеживания фазы несущей, дает возможность применять разнообразные реализации адаптивных фильтров [3, 6, 7, 314, 318]. Примеры этого разнообразия приводятся ниже.

Рис. 8.18. Характеристика кабеля локальной сети.