概述
銅纜接入網又稱為傳統的雙絞線用戶環路,是連線用戶話機到電話局的線路的總稱。它分布廣、數量多,是電信網的重要組成部分。網路一般為樹型結構,由主幹電纜、配線電纜和用戶引入線組成,如圖1所示。
主幹電纜是連線電話局到用戶集中配線區(交接箱)的饋線電纜,一般採用芯線數量較大的音頻對稱電纜;配線電纜是連線交接箱和分線盒的饋線電纜,通常採用芯線數量較少的音頻對稱電纜;用戶引入線是連線分線盒與用戶話機的線路;交接箱與分線盒被稱為配線設備,完成對主幹電纜與配線電纜以及用戶引入線的分配連線功能。
根據統計,市內用戶線路網,主幹電纜長度通常為數公里,極少超過10km;配線電纜長度一般為數百米;而用戶引入線一般只有數十米。可見,用戶線路的主要長度是主幹電纜長度。用戶線路的長度對適用技術有很大影響,因而直接影響網路的發展演進。
銅纜構成
目前,電話網中採用的銅纜通常為音頻對稱電纜,即傳輸頻帶為話音頻寬(300~3400Hz)的對稱電纜。
音頻對稱電纜是由多股芯線按一定規則扭絞而成。芯線通常是線徑為0.4~0.9mm的銅導線,每一芯線的外面用絕緣的紙或塑膠覆蓋。多股芯線的扭絞方式為成對扭絞或星型四線組扭絞,並通過變換扭距來減小不同線對之間的串音干擾。這些線對或四線組在同心層內按一定規則組合,並逐層排列以構成一根完整的電纜。其中每一線對構成一對雙絞線,可作為一條二線用戶環路使用;而每一四線組則可作為一條四線用戶環路使用。電纜的外面加有耐受光、熱、濕的防護套,防護套有鉛和塑膠兩種。這種電纜包含的雙絞線通常為4到3000對。
把多股芯線絞合在一起有兩個目的:其一,增加音頻對稱電纜的機械穩定性,同時提高了其電氣參數的穩定性;其二,減小不同線對之間的串音干擾,並消除各個線對之間的位置差異效應,進而使各線對之間的串音干擾得到均衡。
音頻對稱電纜的對稱性是指,每對雙絞線與其他第三根導體(如大地、電纜金屬外皮和其他導體)之間的電氣特性相同。通常,線上路終端,雙絞線與耦合變壓器之間採用對地平衡的連線方式。這種對稱性結構,可以把傳輸過程中雙絞線上感應的同向等量干擾電流消除乾淨。
隨著傳輸距離的增加,音頻電纜用戶環路的損耗將增大。同時隨著頻率的增高,不僅其衰減迅速增大,而且鄰近線對之間的串音干擾也變大。如果不採用相應技術,線對的最高可用頻率大約為1MHz。
加感技術
雙絞線的傳輸特性是隨著頻率的升高其衰減量增大,使話音頻帶高頻分量會有較大衰減,嚴重限制了其傳輸距離。為了解決這一問題,工程中通常採用加感技術。
所謂加感,是指每隔一定距離在傳輸線路上串聯一定大小的電感線圈,用以增加導線的分布電感。加感技術使得傳輸線的串聯阻抗增加,這雖然使其電阻損耗減少,但卻使其並聯電導損耗變大。因此,要適當選擇加感線圈的電感量,使傳輸線的電阻損耗和電導損耗都較小。在電阻損耗占主導地位的音頻電纜中,加感技術可使傳輸線的總損耗明顯減少。
雖然採用加感技術,可以使音頻電纜的話帶高頻傳輸特性得到改善,使話帶頻率特性趨於平坦。但是,它卻會妨礙頻率高於話帶頻率的一次群數位訊號的傳輸。因為一次群數位訊號的頻率較高,載入線路會使一次群數位訊號傳輸通路的交流阻抗增加,從而使泄漏衰減增大。
配線方式
用配線設備對用戶電纜(包括主幹電纜和配線電纜)與用戶引入線進行分配連線稱為配線。配線方式與用戶線路網的靈活性、有效性有很大關係。可用的配線方式有如下4種。
交接配線
交接配線是將電話局的服務區分為若干個用戶區,在每一個用戶區內設一個交接箱,通過交接箱來連線主幹電纜與配線電纜,使雙方的任何芯線都能互相換接。這種配線方式的優點較多。例如,線對調度靈活;安裝電話快;查找故障線對方便;主幹電纜與配線電纜相對穩定,擴建時互不影響;避免了復接線路,對傳輸數位訊號有利。交接配線是目前的主要配線方式。
自由配線
自由配線是採用各種顏色芯線的主幹電纜,主幹電纜芯線的編號可根據其顏色來辨認,操作簡便。採用這種方法,可在需要時選擇電纜內的任意芯線接到分線盒的相應端子上,然後通過用戶引入線接用戶話機。這種配線方法的優點是用戶電纜芯線利用率高,適用於全塑全色譜的電纜且不要求電纜接頭密封的地區。
直接配線
直接配線不需要交接箱,主幹電纜直接連線到分線盒上,並經分線盒與用戶引入線直接相連。主幹電纜的多餘芯線在分線設備內做甩線處理。這種配線方法簡單,線對不復接,初期投資少,便於施工、維護和檢修,但線對間無靈活性。這種配線方法只適用於用戶發展穩定的地區,或保密性強的專線上。
復接配線
復接配線是把從電話局出來的主幹電纜,在配線點用復接形式直接分配給不同的配線電纜,這些不同的配線電纜再分別連線到不同的配線點,繼續用復接形式分配給後面不同的配線電纜。這樣一層一層地復接分配下去,最後連線到分線盒上。這種配線方式同樣不使用交接箱。這樣復接,給線路的使用帶來了靈活性。但是,經多次復接的線路會使通話質量下降,因此除了老線路,目前新建線路已不大採用。
支持的業務
銅纜接入網除了用於電話業務,還能採用模擬Modem支持低速數據業務,即將數字信息調製成能在雙絞線上傳播的話音信號傳送出去,在目的地接收後解調成數字信息。這也正是Modem一詞的由來。
為了提高Modem的傳輸速率和可靠性,人們採用了壓縮算法和糾錯算法的理論。20世紀50年代,話帶Modem的傳輸速率是600bit/s,20世紀60年代為2400bit/s,20世紀70年代為9600bit/s。自從20世紀80年代發明了格線編碼調製以來,話帶Modem的傳輸速率獲得大幅提高,經過了14.4kbit/s、19.2kbit/s、28.8kbit/s、33.6kbit/s等幾個階段,直到V.90標準的PCM Modem,它上行速率是33.6kbit/s,下行速率是56kbit/s,這幾乎接近了香農定律所規定的電話線信道(話帶)的理論容量。