Публикации
Канал тональной частоты в сетях Ethernet
В.В. Чернышов, продукт-менеджер ГК "Натекс", 2011-10
В технологических сетях канал тональной частоты (ТЧ) используется для:
На заре появления технологических контроллеров в них в качестве среды передачи использовался канал ТЧ (2- или 4-проводный). Он довольно просто в эксплуатации, не требует высокой квалификации персонала, легко передается на десятки километров по медному кабелю, на нем несложно организуется режим "точка-многоточка".
Основным его недостатком является накопление шума на длинных участках, чувствительность к внешним помехам. По этой причине в 80-90 годы прошлого века в мире шла активная замена каналов ТЧ на цифровые на базе RS232/422/485. С появлением сотовой связи необходимость в каналах для голосовой диспетчерской связи стала отпадать.
К сожалению, Россия имеет некоторые особенности:
Развитие технологии Ethernet в различных системах связи дало много преимуществ по сравнению с традиционными технологиями, что вызвало большой интерес ведомственных операторов связи, построивших свои сети с применением таких решений. Классически канал ТЧ передавался в малоканальных аналоговых системах передачи, позднее довольно легко реализовали его оцифровку в канальный интервал потока Е1 в мультиплексорах, а также в транспорт цифровых систем передачи, и массово внедрили. Но с развитием IP-решений встал вопрос: как же быть с этим интерфейсом?
Вместе с распространением IP-технологий и применением оптических систем передачи на скоростях от 100 Мбит/с до 100 Гбит/с возникла возможность использования IP-пакетов для передачи голоса. Всем хорошо известен термин VoIP, и очень обманчиво видится простота использования телефонных голосовых шлюзов для организации канала ТЧ. Но здесь мы сталкиваемся с рядом проблем:
Для этих целей ГК "Натекс" разработала решение, позволяющее оператору сразу перейти с ТЧ на Ethernet, минуя морально устаревшие RS232 и т.п.
Перевод потребителей на другие каналы не всегда осуществимы. Вместо канала ТЧ для голосовой связи можно использовать IP-телефонию, но в случае стыковки с транзитными или радиокабельными сетями, поставленную задачу это не решит. Различные методы передачи через среду Ethernet канальных интервалов потока Е1, в который закодированы ТЧ-каналы, во-первых, недостаточно эффективно занимают полосу, а во-вторых, дороги и в конечном итоге представляют удлиненную последовательную цепочку преобразователей (ТЧ-Е1-Ethernet-E1-ТЧ), что понижает надежность образованного канала. В некоторых случаях удается переводить всех потребителей каналов ТЧ на другие интерфейсы - это чаще всего касается каналов телеметрии и телемеханики. Т.е. применить другие контроллеры и устройства сбора информации с цифровыми портами Ethernet или RS232/RS485. В большинстве случаев необходимость в передаче канала ТЧ по IP-сетям остается. Это и сопряжение с транзитными каналами, и связь со старыми оконечными устройствами, и резервирование цифровых каналов телемеханики по аналоговому стыку.
Следует отметить, что за исключением России, канал ТЧ используется крайне редко, поэтому ведущие мировые производители не озадачивались подобными разработками. Осознав необходимость в них, специалисты ГК Натекс совместно с ключевыми заказчиками отработали техническое задание, включили в него всевозможные нюансы различных схем применения, а впоследствии внедрили эти требования в принципиально новый модуль линейки оборудования FlexCON-VF-Eth.
Модуль FlexCON-VF-Eth осуществляет преобразование аналогового сигнала тональной частоты в пакеты данных Ethernet и обратно, обеспечивая передачу двух четырехпроводных аналоговых каналов. При этом преобразователь использует собственный формат данных, чтобы эффективно применять полосу пропускания канала. Для универсальности канал ТЧ может настраиваться как в приложении "точка-точка" так и в схемах "точка-многоточка" под приложения диспетчерской групповой связи в любых топологиях построения сети.
Конвертер изготовляется в стоечном варианте для установки в любой конструктив платформы FlexGain - будь то кассета на 14 мест, автономный корпус 1U для монтажа одного модуля в шкаф 19" или стальной герметичный 4- или 6-местный корпус для работы на технологических объектах в сложных условиях эксплуатации.
Стоит отметить, что FlexCON-VF-Eth позволяет организовать соединение между оконечной аппаратурой и через канал, организованный на спутниковых модемах с одинарным или даже двойным скачком. При этом задержка в канале будет ощутимой, что обусловлено огромным временем распространения сигнала до спутника и обратно, но сам канал, при соблюдении описанных ранее требований к нему, будет функционировать.
Первоначально в конвертер была заложена реализация работы по сетям Ethernet (Layer2) через собственные сети без маршрутизации, впоследствии ТЗ было пересмотрено, функционал модифицирован до IP (Layer3). Ведь в современном мире иметь собственный протяженный канал Ethernet на коммутаторах представляется возможным не для всех операторов, многие сети построены на маршрутизаторах, да и в случае сложных каналов с арендой полосы у других операторов нельзя гарантировать Ethernet 2-го уровня.
Типовые схемы применения приведены на рис.1 и рис.2
Рис.1 Организация системы диспетчерской связи и телемеханики на сети промышленных коммутаторов
Рис.2 Организация схемы телемеханики через спутниковый канал
Среди реализованных на этом оборудовании проектов хочется выделить наиболее интересные - построение региональных сетей оповещения в МЧС РФ, сеть подвижной УКВ радиосвязи в ОАО "Связьтранснефть", сети диспетчерской связи и телемеханики в региональных подразделениях ОАО "Газпром" и др.
Журнал "Вестник связи", №10 2011 г.
