Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1 . Концепция технологий x - DSL

За последние 120 лет по всему миру были проложены миллионы километров линий телекоммуникаций из доброй старой меди. Приход цифровой эры, оптоволокна, казалось, положил конец медному кабелю. Однако жизнь распорядилась по-другому. Технологии DSL, разработанные для организации высокоскоростной цифровой связи по существующим медным линиям, доказали, что уложенный в землю кабель - ценнейший капитал, который еще далеко не время списывать в утиль.

На рис. показана эволюция скорости передачи по медно-кабельным линиям от азбуки Морзе (10 бит/с) до технологий VDSL (51 Мбит/с). Технологии xDSL (DSL - Digital Subscriber Loop) начали свое развитие в 70-х годах созданием устройств. доступа BR (Basic Rate) ISDN (160 кбит/с). Эти технологии, обещающие в недалеком будущем массовое внедрение оборудования VDSL, позволяют достичь на медном кабеле скоростей передачи, ранее доступных лишь ВОЛС, С разработкой концепции xDSL значительно изменилась идеология развития сетей связи. Раньше широко бытовало мнение, что довести «цифру в каждый дом» можно лишь с помощью массового внедрения оптических кабелей. В настоящее время после практической апробации технологий xDSL, особенно HDSL (см. ниже), у операторов связи появилась уверенность в том, что существующая сеть медных кабелей связи еще долго останется той основой, на которой строится вся телекоммуникационная инфраструктура .

Первой из xDSL является технология U-интерфейса ISDN, обеспечивающая дуплексную (в обе стороны) передачу со скоростью 160 кбит/с по одной витой паре. Эта технология широко распространена и, кроме сетей ISDN, применяется для создания оборудования уплотнения абонентских линий и модемов на ограниченную дистанцию (short-range).

Рисунок 1 - Рост скорости цифровой передачи по медным линиям связи

Следующей технологией в ряду xDSL (и наиболее распространенной в настоящее время) является высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Loop). Технология HDSL обеспечивает полный дуплексный обмен на скорости 2048 кбит/с. Для передачи используются две или три кабельных пары. Дальнейшим развитием технологии HDSL стало появление устройств симметричной высокоскоростной цифровой абонентской линии, работающих по одной паре - SDSL(Single Pair Symmetrical Digital Subscriber Loop).

В последние годы разработаны также более высокоскоростные технологии xDSL, например, такие как ADSL и VDSL. Технология асимметричной цифровой абонентской линии ADSL (Asymmetric DSL) обеспечивает передачу до 8 Мбит/с в направлении «от сети к абоненту» и до 1 Мбит/с в направлении «от абонента к сети» и обещает быть весьма перспективной для доступа к сети Internet. Вместе с тем, ADSL вряд ли найдет широкое применение в телефонии, где, как правило, необходима симметричная дуплексная передача. Применение ADSL, как средства доступа, сдерживается в настоящее время также ограниченностью пропускной способности магистральных сетей. Например, Internet-провайдер с пропускной способностью магистральной сети 155 Мбит/с (STM-1) сможет подключить на скорости 8 Мбит/с всего около 20 абонентов (155/8).

Что касается технологии VDSL (Very High-bit-rate Digital Subscriber Loop) 4 то она пока не вышла из лабораторий, хотя ряд производителей анонсировал появление оборудования с использованием VDSL в 1998 году.

Все технологии xDSL рассматривались изначально как технологии абонентского доступа (отсюда и название), предназначенные для использования на абонентских линиях, то есть медных кабельных парах, проложенных от телефонной станции до месторасположения абонента. В реальности (см. ниже) сфера применения технологий xDSL существенно шире. Например, ведущий производитель оборудования xDSL в США, компания PairGain Technologies, добилась наибольшего объема поставок систем HDSL под задачу модернизации межстанционных цифровых соединительных линий со скоростью передачи 1,5 Мбит/с - Т По данным ведущего европейского производителя систем xDSL, фирмы Schmid Yelecom А^г (Швейцария), модернизация существующих и организация новых трактов Е1 для межстанционной связи (функциональный аналог Т1 по европейскому стандарту) остается одним из основных приложений систем HDSL в Европе. Об этом же говорит и опыт внедрения оборудования HDSL в России.

Тем не менее, для лучшего объяснения идеи разработки технологии HDSL и типовой дистанции, или дальности работы оборудования, приведем типовые параметры абонентских линий. По данным специалистов , на городских телефонных сетях России средняя длина абонентских линий (АЛ) составляет 1280 м (при коэффициенте вариации 0,59), при этом 100% абонентских линий не превышает по длине 5 км. По другим данным (Schmid Telecom AG), учитывающим сельские и пригородные сети, более 60% АЛ в странах Восточной Европы не превышают по длине 6 км, а 95% укладываются в 2 км. Технология HDSL, предназначенная первоначально для «цифровизации» именно абонентских линий, разрабатывалась таким образом, чтобы обеспечить работу на подавляющем большинстве существующих АЛ. Поэтому, «базовая дальность» для систем HDSL составляет 5-6 км (по паре с жилой диаметром 0,4-0,5 мм). Так как абонентские линии часто выполняются составным кабелем, участки которого имеют разное сечение жил (от 0,35 мм до 0,9 мм), технологии xDSL должны быть работоспособны на линиях самых «сложных» топологий. И, наконец, поскольку в кабеле, как правило, несколько десятков (а то и сотен) жил, оборудование xDSL должно сосуществовать с оборудованием, работающим по соседним парам, будь то другая система xDSL, ISDN или обычный аналоговый телефон/О том, как решаются столь сложные задачи, и пойдет речь ниже.

2 . Технологии кодирования, применяемые в HDSL

Наиболее широко применяемой в настоящее время технологией ряда xDSL (за исключением BR ISDN) является технология HDSL, поэтому о ней будет рассказано более подробно. Главной идеей технологии HDSL является использование существующего электрического (чаще всего с медными жилами) кабеля для симметричной дуплексной безрегенераторной передачи цифровых потоков 2 Мбит/с на большие расстояния. Оборудование HDSL применимо для работы по кабелю любого типа - симметричному городскому (ТПП и аналогичный), магистральному (КСПП, ЗКП) и даже (после некоторой переработки линейных согласующих блоков) коаксиальному.

Главными факторами, влияющими на качество работы оборудования HDSL, являются параметры линии связи. Напомним ключевые из них для технологий xDSL:

Ослабление сигнала. Затухание сигнала в кабельной линии зависит от типа кабеля, его длины и частоты сигнала. Чем длиннее линия и выше частота сигнала - тем выше затухание.

2. Нелинейность АЧХ. Как правило, кабельная линия связи представляет собой фильтр нижних частот.

Перекрестные наводки на ближнем и дальнем окончаниях (FEXT, NEXT).

4. Радиочастотная интерференция.

5. Групповое время задержки. Скорость распространения сигнала в кабеле зависит от его частоты, таким образом, даже при равномерной АЧХ форма импульса при передаче искажается.

Основу оборудования HDSL составляет линейный тракт, то есть способ кодирования (или модуляции) цифрового потока для его передачи по медной линии. Технология HDSL предусматривает использование двух технологий линейного кодирования - 2В1Q (2 binary, 1 quartenary) и CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation). Обе технологии основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов так называемым сигнальным процессором и обладают рядом общих принципов. Так, для снижения частоты линейного сигнала, а следовательно повышения дальности работы, в технологии HDSL применена адаптивная эхокомпенсация. Суть ее состоит в том, что прием и передача ведутся в одном спектральном диапазоне, разделение сигналов осуществляет микропроцессор. Приемник модема HDSL как бы вычитает из линейного сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо (сигнал, отраженный от дальнего конца кабеля или от места сочленения составного кабеля). Настройка системы HDSL под параметры каждой линии происходит автоматически, оборудование динамически адаптируется к параметрам каждого кабеля, поэтому при установке аппаратуры или ее переносе с одного участка на другой не требуется проведения каких-либо ручных настроек или регулировок.

Применение эхокомпенсации и снижение частоты линейного сигнала позволило вести передачу в обоих направлениях не только по одной паре, но и в одном кабеле, что также является ключевым преимуществом технологии HDSL перед применяемыми ранее методами линейного кодирования HDB3 или AMI. Напомним, что построенные до появления технологий DSL тракты Т1 или Е1, помимо установки множества линейных регенераторов (через каждые 1000-1500 м), требовали прокладки двух кабелей, в одном из которых все пары задействовались под передачу, а в другом - под прием.

3 . Технология 2В1 Q

Рассмотрим более подробно каждый из методов кодирования HDSL. Разработанная первой технология 2В1Q остается широко распространенной в Западноевропейских странах и США. Она изначально использовалась в сетях ISDN для передачи потока 144 кбит/с (BR ISDN), а затем была модернизирована для передачи более высокоскоростных потоков. Код 2B1Q представляет собой модулированный сигнал, имеющий 4 уровня, то есть в каждый момент времени передается 2 бита информации (4 кодовых состояния). Спектр линейного сигнала симметричный и достаточно высокочастотный (см. рис. 4.2). Присутствуют также низкочастотные и постоянная составляющие. Рассмотрим, как влияют на передачу кода 2B1Q различные факторы.

В городских условиях создается большое количество низкочастотных наводок, например, при пуске мощных электрических машин (метро, трамваи и т.д.), электросварке, кроме того, в кабелях связи создается большое количество импульсных помех (набор номера, передача сигналов сигнализации и т.д.). Комплекты БИС, реализующие технологию 2B1Q, обеспечивают достаточно изощренные методы коррекции искажений в низкочастотной области спектра и удовлетворительное качество передачи. Вместе с тем, кодирование 2B1Q все же остается чувствительным к искажениям, так как сигнал имеет постоянную составляющую.

Наличие большого разброса частот в спектре сигнала 2В1Q вызывает необходимость решения проблем, связанных с групповым временем задержки. Микропроцессорная обработка помогает решить и эту проблему, хотя алгоритм обработки сигнала существенно усложняется.

Рисунок 2 -Технология 2B1Q

Спектр кода 2B1Q содержит высокочастотные составляющие, максимум энергии передается в первом «лепестке», ширина его пропорциональна скорости на линии. Затухание сигнала в кабеле растет с увеличением его частоты, поэтому в зависимости от требуемой дальности применяется одна из трех скоростей линейного сигнала (784 кбит/с, 1168 кбит/с или 2320 кбит/с). Технология 2B1Q предусматривает использование для передачи потока 2 Мбит/с одной, двух или трех пар медного кабеля. По каждой из пар передается часть потока (см. рис. 4.2) с вышеупомянутыми скоростями. Наибольшая дальность работы достигается при использовании трех пар (около 4 км по жиле 0,4 мм), наименьшая - при работе по одной паре (менее 2 км). Ввиду того, что дистанция работы систем HDSL (кодирование 2B1Q), использующих 1 пару, не удовлетворяют базовым требованиям по дальности, такие системы не нашли широкого распространения. Системы, работающие по трем парам, до сих пор достаточно широко используются, однако постепенно вытесняются системами, применяющими технологию САР и обеспечивающими ту же дальность по двум парам. Наибольшее распространение из систем с кодированием 2B1Q имеют системы, работающие по двум парам. Дальность работы таких систем (около 3 км по жиле 0,4 мм) обеспечивает подавляющее большинство задач доступа в странах Западной Европы и США, где длина АЛ в 80% случаев (данные Schmid Telecom AG) не превышает 3 км.

Большое влияние на передачу оказывает радиочастотная интерференция. Радиопередачи в диапазонах длинных и средних волн, работа мощных радиорелейных линий вызывают наводки на кабельную линию и мешают передаче кода 2B1Q, если имеют совпадающие участки спектров. Этот фактор особенно негативно сказывается при использовании аппаратуры HDSL для соединения студий и радиопередающих центров, или при монтаже оборудования в помещениях или в непосредственной близости от радио-телецентров.

По мнению большинства экспертов, с технической точки зрения, технология 2B1Q несколько уступает более поздней технологии линейного кодирования - САР. Однако в мире до сих пор производится большое количество оборудования, использующего 2B1Q. Почему? Ответ достаточно очевиден. Во-первых, длина абонентских линий в США и Западной. Европе, как правило, достаточно небольшая, так что дальности 2B1Q вполне достаточно. Качество кабеля в вышеупомянутых регионах также достаточно высокое, что снижает влияние различных мешающих факторов. Во-вторых, важным достоинством технологии 2B1Q является ее дешевизна. Около десяти крупных производителей БИС поставляют комплексные решения для создания оборудования HDSL по технологии 2B1Q. Наличие конкуренции, естественно, положительно сказывается на цене микросхем и готовых модулей приемопередатчиков. По мнению зарубежных экспертов, технология 2В1Q становится все более и более «доступной», то есть большое количество компаний, даже не специализирующихся на производстве оборудования xDSL, имеют возможность быстро и дешево разработать собственное устройство или блок HDSL с использованием готовых решений (иногда целых HDSL модулей) от поставщиков БИС, таких как METALINK, BROOKTREE (ROCKWELL), PAIRGAIN TECHNOLOGIES и др.

Что же касается стран Восточной Европы, Южной Америки, Азии, то ввиду большей длины абонентских и соединительных линий, как правило, более низкого качества уложенных кабелей, большим спросом пользуются системы HDSL, базирующиеся на технологии САР

(Carrierless Amplitude and Phase Modulation) - амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. Разработчик технологии - компания GlobeSpan (часть бывшей AT&T) - поставила себе целью создать узкополосную технологию линейного кодирования, не чувствительную к большинству внешних помех, что, как показывает опыт внедрения систем HDSL на основе технологии САР в ми|эе и в России, вполне удалось.

4 . Технология САР

Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала САР напоминает диаграмму сигнала модемов для телефонных каналов, работающих по протоколам V.32 или V.34. Несущая частота модулируется по/амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями. При этом пфед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию, «вырезается» из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника. Соответственно 64-позиционной модуляционной диаграмме, сигнал САР-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2В1Q. Модуляция САР-128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре), имеет 128-позиционную модуляционную диаграмму и соответственно передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволило избежать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям. На рис. 4.3 показаны спектр и модуляционная диаграмма сигнала САР.

Рисунок 3 - Технология САР

Для объяснения достоинств модуляции САР на рис. 4.4 наложены спектры сигналов с кодом HDB3 (технология, применяемая ранее для создания линий Е1, в частности используемая в линейных трактах систем типа ИКМ-30), 2B1Q и САР.

Из сравнительного анализа спектров видны положительные особенности систем HDSL, основанных на САР модуляции.

Максимальная дальность работы аппаратуры. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому сигнал САР, спектр которого не имеет составляющих выше 260 кГц, распространяется на большую дистанцию, чем сигнал с кодом 2B1Q или HD6 При условиях, что выходная мощность в системах HDSL ограничена стандартами (+13,5 дБ), а повышение чувствительности приемника выше -43 дБ не представляется возможным из-за шумов, снижение частоты линейного сигнала ведет к выигрышу по дальности работы систем HDSL на основе технологии САР по сравнению с 2B1Q. Для систем, работающих по двум парам (см, табл. 4.1 ниже), этот выигрыш составляет 15-20% (для жилы 0,4-0,5 мм), для систем SDSL (то есть работающих по одной паре) - 30-40%. Если сравнивать дальность передачи (без регенераторов), достигаемую в системах HDSL на основе технологии САР, с дальностью работы линейного тракта ИКМ-30 (HDB-3), выигрыш составит 350-400%.

Рисунок 4. Спектры сигналов HDB3, 2B1Q, САР

2. Высокая помехоустойчивость и нечувствительность к групповому врем е ни задержки. Ввиду отсутствия в спектре высокочастотных (свыше 260 кГц) и низкочастотных составляющих (ниже 40 кГц), технология САР не чувствительна к высокочастотным наводкам (перекрестные помехи, радиоинтерференция) и импульсным шумам, также, как и к низкочастотным наводкам и искажениям, например, при пуске мощных электрических машин (ж/д, метро) или электросварке. Поскольку ширина спектра составляет лишь 200 кГц, не проявляются эффекты, вызываемые групповым временем задержки.

Минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары. Сигнал САР не вызывает интерференции (взаимовлияния) и помех в спектре обычного (аналогового) телефонного сигнала благодаря отсутствию в спектре составляющих ниже 4 кГц. Это снимает ограничения по использованию соседних пар для обычных (аналоговых) абонентских или межстанционных соединений.

4. Совместимость с аппаратурой уплотнения, работающей по соседним п а рам. Большинство аналоговых систем уплотнения абонентских и соединительных линий используют спектр до 1 МГц. Системы с модуляцией САР могут вызывать наводки на частотные каналы в диапазоне 40-260 кГц, однако остальные каналы не подвергаются какому-либо влиянию, соответственно есть возможность использования аппаратуры HDSL САР в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения. Системы же HDSL с модуляцией 2B1Q вызывают наводки фактически на все частотные каналы аналоговых систем уплотнения, нагружающих соседние пары, поэтому, как правило, не могут быть использованы в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения.

Подобные документы

Организация доступа в Интернет на основе оптических технологий в сетях доступа. Технологии построения городских сетей Интернет-доступа на основе коммутаторов Ethernet второго и третьего уровня. Основные преимущества оптических технологий в сетях доступа.

презентация , добавлен 14.09.2013


Понятие и цель применения текстовых данных. Принцип кодирования азбуки Морзе. Основные методы языка высокого уровня C#. Алгоритм работы, листинг, тестирование программы для перевода текста в последовательность кодов азбуки Морзе. Руководство пользователя.

курсовая работа , добавлен 15.01.2013


Информационная технология как система. Применение мультимедиа-технологий. Понятие информационных и коммуникационных технологий, преимущества и недостатки их применения в образовании. Программы защиты от известных и неизвестных вирусов и их проявлений.

контрольная работа , добавлен 14.03.2014


Понятие информационных технологий, этапы их развития, составляющие и основные виды. Особенности информационных технологий обработки данных и экспертных систем. Методология использования информационной технологии. Преимущества компьютерных технологий.

курсовая работа , добавлен 16.09.2011


Концепция организации памяти "MEMEX". Определение и основные возможности технологии. Основные носители и мультимедийные презентации. Применение и перспективы использования мультимедиа технологий. Разработка методов быстрого сжатия и развертки данных.

реферат , добавлен 12.07.2011


Типы беспроводной связи. Выбор технологии как основная проблема для пользователя, решившего применить беспроводные решения. Подходы к классификации беспроводных технологий. Индивидуально настраиваемая скорость передачи данных. Параллельная работа сетей.

реферат , добавлен 11.04.2016


Новые подходы к поиску и обработке информации в справочно-правовых системах. Основные возможности программных технологий СПС. Способы передачи информации. Основные поисковые и сервисные возможности. Экономическая эффективность информационных технологий.

контрольная работа , добавлен 19.11.2013


Модели обслуживания облачных технологий (IaaS, PaaS, SaaS). Определение облачных технологий, их основные характеристики, достоинства и недостатки. Функции и возможности облачного решения Kaspersky Endpoint Security Cloud от "Лаборатории Касперского".

курсовая работа , добавлен 29.06.2017


Деятельность ученых, с которых начиналась эра информационных технологий. Современные представители сферы информационных технологий, которые посредством новаторских научных разработок внесли в жизнь человека необратимые основы современного существования.

реферат , добавлен 26.02.2016


Понятие, виды и принципы информационных технологий. Педагогические цели и методические возможности использования информационных технологий в обучении музыке. Классификация педагогических программных средств. Тенденции развития музыкальной педагогики.

HDSL (High data rate Digital Subscribe Line)

Высокоскоростная цифровая абонентская линия. Технология высокоскоростной передачи данных по скрученным медным парам телефонных кабелей. HDSL является симметричной системой передачи данных со скоростью до 1,5 Мбит/с в обоих направлениях. Из-за необходимости обеспечения симметричной передачи данных максимальная скорость передачи поддерживается только на расстоянии не более 4,5 километров при использовании одной или двух скрученных пар кабеля.

Стандарт HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) берет свое начало от стандарта ISDN-BA. Оригинальная концепция HDSL была разработана в Северной Америке, разработчики DSL пытались повысить тактовую частоту ISDN, чтобы увидеть, насколько далеко и насколько быстро могут работать системы высокоскоростной передачи данных. Следует также учитывать, что одновременно также очень быстро развивалась технология DSP (технология цифровой обработки сигнала). Исследовательская работа привела к удивительному открытию. Оказывается, даже простая 4-уровневая модуляция PAM (амплитудно-импульсная модуляция) позволяет работать на скоростях до 800 Кбит/с при вполне приемлемой длине линии (в США данная зона называется Carrier Serving Area - зона обслуживания оператора). Была снова использована технология компенсации эхо-сигналов, которая позволила организовать двустороннюю передачу данных со скоростью 784 Кбит/с по одной паре проводов, отвечая при этом всем требованиям по расстоянию передачи и запасу по помехоустойчивости, которые должны быть выполнены для предоставления необходимого качества обслуживания.

HDSL представляет собой систему двухсторонней симметричной передачи данных (Рис. 5), которая позволяет передавать данные со скоростью 1,544 Мбит/с или 2,048 Мбит/с по нескольким парам проводов сети доступа. Рекомендованы два линейных кода: амплитудно-импульсная модуляция 2B1Q и амплитудно-фазовая модуляция без несущей (CAP).

CAP (Carrierless amplitude/phase modulation)

Модуляция амплитуды/фазы без несущей. Модуляция амплитуды/фазы без несущей базируется на модуляции QAM (квадратурная амплитудная модуляция) и используется для некоторых типов DSL. Технология заключается в цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов сигнальным процессором. Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, при этом перед передачей в линию сама несущая, не содержащая в себе полезной информации, вырезается из сигнала, а затем восстанавливается в приемнике.

Модуляция CAP используется для передачи со скоростью 2,048 Мбит/с, в то время как для модуляции 2B1Q определены два различных цикла.

Рис. 5 Концепция высокоскоростной цифровой абонентской линии (HDSL).

Стандарт 2B1Q для 2,048 Мбит/с обеспечивает как двустороннюю передачу по одной паре проводов, так и параллельную передачу по двум или трем парам проводов. Это позволяет распределить данные по нескольким парам и снизить скорость передачи символов для увеличения предельной длины линии, по которой может осуществляться передача. Стандарт CAP позволяет передавать данные только по одной или двум парам проводов , а стандарт 2B1Q для скорости 1,544 Мбит/с предназначен только для двух линий.

)

Что такое DSL, HDSL, S-HDSL/SDSL, ADSL, RDSL и VDSL?

Это аббревиатуры различных вариантов технологии Digital Subscriber Line. Цифровая Абонентская Линия (DSL), Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия (HDSL), Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия с использованием одной пары проводов (S-HDSL), Симметричная Цифровая Абонентская Линия (SDSL), Асимметричная Цифровая Абонентская Линия (ADSL), Цифровая Абонентская Линия с адаптацией скорости передачи (RADSL), и Очень Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия (VDSL). Эти термины относятся к способу конфигурации полосы пропускания и использования ее для поддержки конкретных потребностей пользователя.

IDSL

Цифровая Абонентская Линия или DSL - это другое название для канала ISDN-BRI, работающего с Basic Rate Interface с двумя 64 kbps коммутируемыми каналами связи и одним 16 kbps каналом коммутации пакетов и сигнализации. Эта линия связи может поддерживать одновременную передачу голоса и данных в одном или обоих направлениях.

xDSL относится к тем разнообразным устройствам, в которых продвинутая техника модуляции применяется к отдельному каналу для получения более широкой полосы пропускания в одном или обоих направлениях.

HDSL

Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия (HDSL) получила свое название из-за широкой полосы пропускания, которую она обеспечивает по двум медным линиям в обоих направлениях. HDSL является надежным способом для обеспечения коммуникационных услуг по линиям T1 и E1, не снабженным репитерами, по двум витым парам. Эта испытанная технология уже используется на более чем 300 тысячах местных линий связи, помогая решить проблему "последней мили". Трансиверы HDSL могут надежно передавать данные со скоростью 2.048 Mbps по двум не снабженным индукторами, 24-жильным (0.5 мм), не подготавливаемым специальным образом витым парам на расстояние до 4.2 км без необходимости использования репитеров.

Устранение необходимости использования репитеров и удаления подключений к линии значительно уменьшает затраты на работу и проектирование при обеспечении подобных услуг. Это свойство устраняет необходимость определения, модернизации и проверки контролируемого окружения, обеспечивая прекрасный безопасный доступ и другие возможности, требующие обычно наличия репитеров. Оно также уменьшает время, стоимость и усилия, необходимые для устранения неисправностей в аварийных ситуациях. Исследования, проведенные некоторыми провайдерами, показали, что устранение неисправностей и замена испорченных репитеров часто стоит дороже, чем само оборудование. Эти свойства проявляются в уменьшении времени восстановления сети и уменьшении времени на ее создание, делая возможным обеспечение связи T1 в течение нескольких дней, а не недель. Более быстрое обеспечение услуг и великолепное время устранения неисправностей ведут к большей удовлетворенности пользователей и увеличению доходов от предоставления услуг. Обеспечение локальной линии связи протяженностью 3.6 километра с традиционным передающим оборудованием T1 требует два трансивера и два репитера. Для обеспечения аналогичной линии связи при помощи HDSL требуется всего два трансивера HDSL, по одному на каждом конце линии.

S-HDSL/SDSL

Симметричная Высокоскоростная Цифровая Абонентская линия с использованием одной витой пары (S-HDSL/SDSL) работает через одну медную пару в противоположность традиционным двум, используемым HDSL. S-HDSL/SDSL позволяет простое внедрение приложений, требующих симметричную скорость передачи данных по одной местной линии, при этом существующие POTS используют ту же самую линию. Так как только одна пара проводов требуется для этого оборудования, емкость существующей инфраструктуры местных линий связи значительно увеличивается. Благодаря этой возможности местные провайдеры могут выжать максимум возможного из существующей кабельной системы или расширить ее емкость гораздо быстрее и с меньшими затратами.

Это делает возможным быстрое и экономичное распространение услуг по обеспечению средней скорости передачи данных. Потенциал использования этой технологии включает частичное использование T1 с частичным преимуществом в 768 kbps системах, доступе к локальным сетям при работе на дому, обучению на расстоянии, доступу к Интернет и соединению локальных сетей в кампусе или больших производственных помещениях. S-HDSL/SDSL может быть применена вместе и без POTS и с различной скоростью передачи данных, а также может иметь различные ограничения емкости и расстояния передачи.

Эта технология позволяет простое и экономичное внедрение таких услуг, как удаленная поддержка компьютеров, удаленный доступ к локальным сетям, обучение и подготовка на расстоянии, цифровая обработка изображений или другие услуги, требующие широкой полосы пропускания.

ADSL

Асимметричная Цифровая Абонентская Линия получила свое название от относительно широкой полосы пропускания в одном направлении и маленькой полосы пропускания в противоположном направлении. ADSL использует одну телефонную линию для передачи данных. Многие провайдеры уже пришли к пониманию потенциала этой технологии для поддержки ряда приложений.

Кроме того, способность ADSL работать со скоростью до 6 Mbps позволяет использовать ее для поддержки услуг широкого вещания и интерактивного предварительно записанного видео в реальном времени. ADSL поддерживает следующие приложения, требующие асимметричный трафик:

• Web-серфинг
• Копирование файлов
• Обучение на расстоянии

RADSL

Цифровая Абонентская Линия с адаптированной скоростью передачи (RADSL) - это простое расширение ADSL, используемое для поддержки широкого выбора скоростей передачи данных в зависимости от характеристик передающей линии. Это выгодно в ситуациях, в которых требуется более узкая полоса пропускания, и в случае, когда качество линии хуже, чем требуется для использования полной полосы пропускания.

VDSL

Очень Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия (VDSL) обеспечивает очень широкую асимметричную полосу пропускания (до 52 Mbps в одном направлении и 2 Mbps в другом) для сферы бизнеса и клиентов, требующих широковещательного доступа через сети Fiber-To-The-Curb (FTTC). Внутри архитектуры FTTC VDSL будет направлена на поддержку последней части медного кабеля до здания абонента. Типичное расстояние для внедрения VDSL - 1 км при 26 Mbps.

Технология xDSL

Сейчас для поддержки xDSL используется три различных техники модуляций. Это - 2B1Q, Дискретная Мультитоновая модуляция (DMT) и Carrierless Amplitude/Phase модуляция (CAP).

2B1Q

2B1Q представляет собой прямой тип сигнала, имеющего 2 бита на 1 бод, упорядоченных как одна четверть, или четыре уровня импульсной амплитудной схемы модуляции. По существу передача данных осуществляется с двойной частотой сигнала.

Дискретная Мультитоновая модуляция (DMT)

DMT - новейшая мультиканальная (multicarrier) технология, которая разделяет три канала на 256 подканалов, по которым осуществляется трафик. Это добавляет мультиплексный уровень в поток данных. Выгода заключается в возможности распознавания и изолирования подканалов с более плохим качеством или с слишком большим количеством помех и перенаправления трафика по соседним каналам. Это обеспечивает надежный подход, проявляющийся в высоком качестве и надежности связи.

Carrierless Amplitude/Phase модуляция (CAP)

Carrierless Amplitude/Phase модуляция (CAP) - патентованная цифровая техника модуляции. Она относительно дешевая и базируется на зрелой технологии. CAP ADSL, например, предлагает получение информации со скоростью 1.5 Mbps при скорости передачи всего 64 kbps, тогда как ADSL, основанная на DMT, позволяет получать информацию с скоростью 6 Mbps при скорости передачи всего 640 kbps. Кроме того, DMT является официальным ANSI стандартом ADSL.

Одна медная витая пара поддерживает POTS в диапазоне полосы пропускания 0-4 kHz. Технология DSL, основанная на CAP, использует частоты существенно выше "голосовой волны" POTS для обеспечения полосы пропускания для низкоскоростного канала передачи данных и высокоскоростного канала получения данных.

Резюме

Принимая во внимание необходимость поддержки растущих запросов по доступу к Интернет, объединенных с телекомьютингом и взаимодействием локальных сетей, мы можем видеть, что xDSL предлагает компаниям, предоставляющим услуги телекоммуникаций, провайдерам услуг Интернет и альтернативным провайдерам доступа (CAP) изумительно неожиданную благоприятную возможность. Поставленные перед фактом выбора технологий, подходящих для растущих запросов расширяющегося рынка, провайдеры услуг быстро пришли к заключению, что xDSL снабдит их замечательным набором возможностей. Так как технологии xDSL созревают очень быстро и уже смогли обеспечить безопасность, надежность и широкое внедрение в промышленность, приложения, требующие широкой полосы пропускания, могут теперь поддерживаться на экономичной и конкурентоспособной основе.

Доступ к Интерент, телекомьютинг и доступ к локальным сетям могут быть поддержаны как никогда раньше. xDSL, будучи совместимой c ISDN и традиционными стандартами, такими как T1, может быть также хорошо использована для развертывания этих способностей. Предоставляя эти важные и далеко идущие разработки, совершенно ясно, что технологии xDSL станут важнейшими компонентами планов провайдеров услуг в отношении будущего развития инфраструктуры. Используя эти возможности, провайдеры могут предлагать полный набор услуг за приемлемую цену, быстро их развертывать и гарантировать великолепный сервис. Технологии xDSL также предлагают провайдерам возможность максимально увеличить возможности персонала, используя имеющихся сотрудников с большей эффективностью. Поэтому их пользователи будут удовлетворены в большей степени, и провайдеры могут потенциально получить больший доход со своих вложений.

Материал подготовлен компанией "ДАТАСтрим"

Технология DSL

Технология DSL. Любая технология, прежде всего, предусматривает конкретную физическую модель транспортной среды. Одной из перспективных технологий, позволяющей передавать цифровую информацию по медным проводам (под “медными проводами” обычно понимается телефонная сеть общего пользования – ТФоП или POTS – Plain Old Telephone Service в англ. аббревиатуре) являются технологии DSL (Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия).

При использовании технологии DSL (часто используется аббревиатура хDSL , где под буквой “x” понимают одну из возможных подтехнологий, т.е. вариант основной технологии) не требуется строить новую транспортную сеть, т.к. используется уже существующая сеть POTS. Именно в этом и заключается основное экономическое преимущество технологии DSL.

Историю возникновения DSL следует отнести к началу 80-х годов, когда корпорация Bellcore разработала технологию DSL с высокой скоростью передачи данных (high - data - rate DSL - HDSL). Канал HDSL был разработан, чтобы расширить возможности технологии Т1 путем замены кодирования с чередованием полярности элементов на основе представления двух битов в одном четвертичном коде (2 binary 1 quaternary – 2B1Q).

Развитие служб сети Internet, для которых требуется высокая пропускная способность (например, видео), породило спрос на соединения с большей пропускной способностью. Наблюдения показывают, что в основном трафик, получаемый из сети Internet, предназначен для конечного пользователя (нисходящий поток данных), и только небольшой процент составляет трафик, который в действительности поставляется самим пользователем (восходящий поток данных). Вследствие этого был разработан канал АDSL (A – Asymmetric – ассиметричная цифровая пользовательская линия), используемый в традиционных телефонных сетях общего пользования (PSTN – Public Switched Telephone Network).

В технологии АDSL используется метод, позволяющий одновременно использовать ту же самую телефонную линию и для передачи голосовых сигналов, и для передачи данных, не повышая при этом требований к коммутационному оборудованию телефонной сети PSTN. Чтобы зарезервировать канал POTS с частотами до 4 кГц (в телефонии установлена полоса голоса в 4 кГц), дополнительно используется мультиплексирование с частотным уплотнением каналов (FDM – Frequency - Division Multiplexing). При этом цифровые потоки (data) передаются на частотах свыше 4 кГц (обычно, начиная с 25 кГц).

Из-за постоянного снижения ограничений на расстояние в технологии DSL и роста доступной пропускной способности, интерес к средствам DSL в последние годы возрос. Прежде чем говорить о DSL, приведем основные разновидности технологии DSL.

• АDSL – наиболее распространенная технология DSL, поскольку она ассиметрична. Это означает, что скорость загрузки данных в компьютер (модем) пользователя выше скорости загрузки данных в удаленный компьютер. Для кодирования данных в технологии АDSL используются методы САР (Carrier less Amplitude and Phase modulation – амплитудная и фазовая модуляция без несущей). Метод САР не является стандартизированным методом для канала DSL, а вот ДМТ был стандартизирован институтом ANSI (ANSI T1.413) и международным союзом ITU (ITU G.992.1).
• EtherLoop – запатентованная технология компании Elastic Network – сокращение от Ethernet local loop – абонентский канал сети Ethernet. В технологии EtherLoop применяется усовершенствованный метод модуляции сигнала, который сочетается с полудуплексным разбиением на пакеты, характерным для сети Ethernet. Модемы EtherLoop гарантируют ВЧ сигналы только на время посылки. Остальное время в них используются низкочастотные управляющие сигналы. Из-за полудуплексной природы технологии EtherLoop постоянную пропускную способность можно поддерживать либо только в нисходящем, либо только в восходящем потоке. Система Nortel изначально планировалась для скоростей в диапазоне 1,5 … 10 Мбит/с, в зависимости от качества линии связи и ограничений по расстоянию.
• G.L.te – версия ADSL с низкой скоростью передачи данных. Является дополнением к стандарту ANSI T 1.413. В комитете по стандартам ITU она известна как G .992.2. В ней, как и в ADSL используется модуляция DMT, но в здании абонента не устанавливается разветвитель сети POTS (обычно разветвление сигнала выполняется средствами местной станции АТС).
• G.SHDSL – этот канал был определен в стандарте G.991.2 международного союза ITU как высокоскоростная цифровая абонентская линия на одной витой паре проводов. Технология G.SHDSL является симметричной, что позволяет передавать с одинаковой скоростью данные в прямом и реверсном потоках, что очень важно, т.к. она призвана заменить старые телекоммуникационные технологии, такие как T1, E1, HDSL, HDSL2, канальную технологию DSL (SDSL), ISDN и DSL на основе ISDN (IDSL).
• HDSL – этот канал работает на скорости 1,54 Мбит/с и имеет радиус действия порядка 2750 м на проводе сечением 0,5 мм 2 . В технологии HDSL используется модуляция с линейным кодированием 2B1Q.
• GDSL 2 – эта технология разрабатывалась для того, чтобы обеспечить передачу сигнала Т1 по проводам одной пары. Технология создавалась для работы на скорости 1,544 Мбит/с. Она может обеспечить работу всех служб, которые предлагаются технологией HDSL.
• TDSL – в этой службе DSL, основанной на технологии ISDN, используется линейное кодирование 2B1Q и, как правило, поддерживается скорость передачи данных 128 кбит/с. Служба IDSL работает на одной паре проводов, а сам канал может иметь длину вплоть до 5800 м.
• RADSL - используются во всех RADSL модемах, но она особым способом связана с запатентованным стандартом модуляции, разработанным компанией Globespan Semiconductor. В ней используются DMT-модемы стандарта САР.Т1.413. Скорость по восходящей линии связи зависит от скорости передачи по нисходящей линии связи, которая, в свою очередь, зависит от состояния линии и значения S/N (отношения сигнал/шум).
• SDSL – технология предусматривает постоянную скорость передачи данных и не имеет существующих стандартов, в силу чего используется редко.
• VDSL – сверхскоростной канал DSL для передачи данных (Very - high - data - rate DSL) – относительно новая технология, разработанная для повышения доступной скорости передачи данных (вплоть до 52 Мбит/с). В технологии VDSL используются преимущества оптоволоконной связи и выгоды от размещения конечного оборудования ближе к абоненту. Размещая конечное оборудование в офисах и многоквартирных зданиях, можно сократить длину локальной линии связи (т.е. абонентского канала), что позволит увеличить скорость. В технологии VDSL предполагается работа как в ассиметричном, так и в симметричном режимах.

В табл.1 приведено сравнение некоторых разновидностей технологий DSL и показаны их наиболее важные характеристики, поддающиеся сравнению.

Методы кодирования в технологии DSL

В технологии DSL наибольшее распространение получили три основных метода кодирования, кратко рассмотренные ниже.

Таблица 1 Сравнение различных технологий DSL

Техно- логия	Макс. скорость восхо-дящего потока данных (Мбит/с)	Макс. скорость нисхо-дящего потока данных (Мбит/с)	Стандарт диаметра проводов	Максимальное расстояние (метры)	Кодиро-вание	Стандарты
ADSL	0,8	8	несколько	5200	САР или DMT	ANSI T1.413 и ITU G.992.1
EtherLoop	6	6	несколько	6400	QPSK, 16QAM, 64QAM	Запатентованная технология компании Elastic Networks
G.Lite	0,512	1,5	несколько	6700	DMT	ITU G.992.2
G.SHDSL	2,304	2,304	несколько	6100	TC PAM	ITU G.992.1
HDSL	1,544 Т1 2 Е1	1,544 Т1 2,0 Е1	26 AWG*) 24 AWG*)	2750 3650	2B1Q	ITU G.992.1
HDSL2	1,544 Т1 2 Е1	1,544 Т1 2,0 Е1	26 AWG*) 24 AWG*)	2750 3650	ТС РАМ	ITU G.992.1
IDSL	0,144	0,144	несколько	5800	2B1Q	ANSI T1.601 и TR-393
RADSL	1,088	7,168	несколько	5500	САР или DMT	ANSI T1.413 и ITU G.992.1
SDSL	0,768	0,768	несколько	3050	2B1Q	ITU G.992.1
VDSL	20	52	несколько	910	CAP/DMT/ DWMT/SLC	TBD

*) 26 AWG и 24 AWG – 0,4 мм и 0,5 мм соответственно

1) Квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation - QAM) соответствует изменению (фиксированному смещению) амплитуды и фазы сигнала различным значениям битов. Название квадратурная амплитудная модуляция (т.е. QAM) возникло потому, что сигналы отличаются по фазе на 90 о, и 4 такие фазы (отсюда и квадратурная ) вместе составляют 360 o , или полный цикл. На рис.1 (созвездие QAM) показано кодирование QAM с тремя битами на бод (состояния сигнала описываются различными амплитудами и фазами). В каждом из направлений (0 о, 90 о, 180 о и 270 о) находятся две точки, соответствующие двум возможным значениям амплитуды, что дает в результате восемь различных состояний. Если есть восемь уникальных состояний, то в каждом из них можно передать по 3 бита (2 3 = 8).

Таблица 2 Амплитуда Фаза Битовая комбинация 1 0 0 2 0 1 1 90 10 2 90 11 1 180 100 2 180 101 1 270 110 2 270 111

В табл.2 показаны возможные значения для кодирования 8 QAM (8 возможных битовых комбинаций). Чем больше различных фазовых смещений и уровней амплитуды используется, тем больше битов информации можно включить в каждую точку или символ. Проблемы возникают тогда, когда точки созвездия размещены настолько близко, что из-за шумов на линии или в приемном оборудовании невозможно отличить одну точку от другой.

2) Кодирование САР – это адаптивная форма кода QAM. Этот метод позволяет корректировать значения символов, учитывая состояние линии (например, шумов) в начале соединения. При кодировании с помощью данного метода из полученной на выходе волны удаляется несущая частота. В методе САР частотное уплотнение (FDM) обеспечивает поддержку трех подканалов – телефонного канала (POTS), канала передачи нисходящего потока данных (downstream) и канала передачи восходящего потока данных (upstream).

Голосовые сигналы занимают стандартную полосу частот 0…4 кГц (см. рис.2). В методе САР осуществляется адаптация скорости передачи, исходя из состояния канала, путем модификации номера битов или цикла (т.е. размер созвездия + скорость передачи битов несущих в бодах). На это указывают различные пары несущих частот (например, 17 кГц и 136 кГц).

На рис.2 показан частотный спектр САР-модуляции. Поддерживается доступ в двух частотных диапазонах: 25-160 кГц для upstream и 240-1100 кГц (вплоть до 1,5 МГц) – для downstream.

3) Кодирование DMT (Discreate Multi - Tone modulation 0 дискретная многочастот- ная (многотоновая) модуляция) – метод передачи сигналов, в котором полная полоса пропускания делится между 255 поднесущими или подканалами с шириной полосы пропускания в 4 кГц каждая. Первый канал поднесущей используется для передачи традиционного голосового сигнала и сети POTS. Данные upstream обычно передаются по каналам 7-32 (26-128 кГц), а данные downstream – по каналам 33-250 (138-1100 кГц). В действительности, метод DMT является разновидностью уплотнения FDM. Поток входящих данных делится на N каналов, имеющих одинаковую пропускную способность, но разную среднюю частоту несущей. Использование нескольких каналов с узкой полосой пропускания дает следующие преимущества:

• какими бы ни были характеристики линии, все каналы остаются независимыми, поэтому их можно декодировать по отдельности;
• при использовании DMT коэффициент передачи подбирается таким образом, чтобы каждый канал при наличии шума мог функционировать независимо; в этом методе изменяется количество битов на подканал или тон. В результате снижается общее воздействие шума при импульсной помехе на постоянной частоте.

Основными характеристиками метода DMT являются:

в методе используется мультиплексирование FDM, тесно связанное с ортогональным мультиплексированием с частотным разделением (Orthogonal Frequency - Division Multiplexing - OFDM), как и в DVB-T/H;

метод оговорен в стандарте Т1.413, разработанном Национальным институтом стандартизации США (American National Standards Institute - ANSI);

в канале заданы 256 подканалов;

полоса пропускания каждого подканала равна 4,3125 кГц;

каждый подканал независимо моделируется с помощью метода дискретной модуляции QAM;

коэффициент усиления (спектральная плотность) каждого подканала составляет 16 бит/с/Гц для теоретического значения пропускной способности, равного 64 кбит/с;

сигнал передается с помощью постоянного тока при ширине полосы пропускания 1,104 МГц;

теоретическая пропускная способность для данных с полосой пропускания 1,104 МГц равна 16,384 Мбит/с;

в стандартах ITU 992.1 (G.dmt), ITU 992.2 (G.lite) и ANSI T 1.431 Issue 2 оговорено использование различных вариантов и реализаций каналов ADSL, основанных на методе кодирования DMT;

метод DMT был принят комитетом ANSI T1 как стандарт кодирования для линий связи и используется в системах передачи сигналов по каналам ADSL.

На рис.3 показан частотный спектр для модуляции DMT.

Типовое включение абонентского оборудования для одновременного просмотра TV программ и доступа к Internet показано на рис.4.

Разделительный фильтр (частота разделения обычно располагается в диапазоне 6…8 МГц) иногда необоснованно называют сплиттером. По-существу, это частотный диплексер, в составе которого параллельно включены ФНЧ (фильтр нижних частот) и ФВЧ (фильтр верхних частот). В частности, такую схему проводки осуществляет компания “Стрим-ТВ”.

На рис.5,6 проиллюстрированы общие возможные схемы физической прокладки проводки в помещении клиента. На рис.5 в абонентском оборудовании (СРЕ – Customer Premises Equipment) имеются интегрированные разветвители сети POTS, а на рис.6 показана линия, которая разветвляется на устройстве NID (Network Interface Device - устройство сетевого интерфейса, обычно являющееся точкой входа в здание абонента. В этой точке локальная линия связи переходит в проводку здания). В последнем случае сигнал (см. рис.6), подаваемый на обычный телефон, проходит через ФНЧ, а элементы данных, подаваемых на ответвления, проходят через ФВЧ. Такой подход гарантирует, что в обоих случаях будут получены необходимые сигналы. Обе топологии используются в зависимости от того, где должна ветвиться линия и где физически будут размещаться провода.

Помехоустойчивость DSL оценивается по критерию частоты появления ошибки (BER – Bit Error Rate) BER≤10 -7 . При понижении S/N (Signal - to - Noise) в потоке данных появляется чрезмерное количество ошибок. Под запасом помехоустойчивости понимается разница в S/N (в dB) для реальной линии и для BER =10 -7 . При понижении S/N (Signal - to - Noise) в потоке данных появляется чрезмерное количество ошибок. Под запасом помехоустойчивости понимается разница в S/N (в dB) для реальной линии и для BER =10 -7 .

В любой момент времени в линии может изменяться как уровень сигнала, так и уровень шума, вследствие чего будет изменяться и реализуемое значение S/N. Отметим, что чем выше скорость передачи в канале DSL, тем ниже значение S/N, и чем ниже скорость передачи в канале DSL, тем выше S/N. Следовательно, предел помехоустойчивости будет ниже в более длинных кабелях (снижение уровня сигнала и увеличение шумов) или при более высокой скорости передачи в канале DSL.

Технология DSL с адаптацией скорости передачи (rate adaptive DSL - RADSL) – это технология, в которой скорость передачи корректируется так, чтобы можно было сохранять необходимое значение помехоустойчивости, что позволяет поддерживать значение BER ниже 10 -7 . Испытания показывают, что оптимальные значения запаса помехоустойчивости для служб DMT составляют по 6 dB как для downstream, так и для upstream. Не стоит конфигурировать службу DSL с запасом помехоустойчивости, превышающим оптимальное значение в силу того, что система для обеспечения указанного предела будет готовиться к соединению с очень низкой скоростью передачи данных по каналу DSL. Не следует также задавать и слишком низкое значение предела помехоустойчивости (например, 1 dB), т.к. незначительное увеличение уровня шума приведет к чрезмерному количеству ошибок и процессу повторной подготовки к установлению соединения на более низкой скорости передачи по каналу DSL.

Помехоустойчивость канала DSL увеличивается при сокращении расстояния (понижается уровень шума) и увеличении диаметра провода (снижаются потери). Разумеется, что увеличение уровня мощности в линии связи также увеличит S/N, но может привести к интерференции с сигналами других служб в этом же кабеле.

Исправление ошибок в прямом направлении (FEC – Forward Error Correction) осуществляется математически на принимающем конце канала передачи без запроса на повторную передачу ошибочных данных, что позволяет эффективно использовать пропускную способность для данных пользователя. Тем не менее отметим, что даже в ситуации, когда при передаче ошибки не возникает, использование метода FEC приводит к некоторому снижению пропускной способности, т.к. при этом добавляются ненужные служебные сигналы. Отношение числа исправленных ошибок к числу неисправленных показывает эффективность алгоритма исправления ошибок или относительную интенсивность ошибок. С применением метода FEC связано использование двух основных технологий: добавление байтов FEC и перемежение.

Байты FEC также называются контрольными байтами или избыточными байтами . Байты FEC добавляются к потоку данных пользователя, предоставляя тем самым возможность установить наличие ошибочных данных. Во многих системах можно выбрать следующее число байтов FEC: 0 (отсутствуют), 2, 4, 8, 12 или 16. Очевидно, что чем больше байтов FEC, тем больше эффективность исправления ошибок. Тем не менее, следует учитывать, что чем больше количество байтов FEC, тем бо льшая часть полосы пропускания канала связи будет занята только служебными сигналами, что очень не эффективно для малозашумленных каналов. Можно добавить, что 16 байтов на фрейм (204 – 16 = 188 байт полезной информации) на скорости передачи 256 кбит/с занимают в процентном отношении бо льшую часть полосы пропускания, чем тоже количество байтов FEC на скорости передачи 8 Мбит/с.

В большинстве систем служебные сигналы FEC выделяются и вычитаются из общего потока перед тем, как сообщать о скорости передачи в канале DSL. Таким образом, наблюдаемая скорость передачи в канале DSL – это, в действительности, доступная пользователю пропускная способность.

Перемежение – это процесс перестановки пользовательских данных в определенной последовательности, используемый с целью минимизации появления последовательных ошибок в алгоритме FEC Рида-Соломона (Reed - Solomon - RS) на принимающем конце канала. Эффективность использования алгоритма RS при возникновении единичных или разнесенных во времени ошибок (не идущих последовательно) оказывается выше.

Если в линии передачи на медном проводе возникает шумовой выброс, он может воздействовать на несколько последовательно расположенных битов данных, что приведет к появлению последовательно расположенных ошибочных битов. Поскольку в передатчике данные перемежаются, то при устранении перемежения данных в приемнике не только восстанавливается исходная последовательность битов, но и происходит разнесение ошибочных битов во времени (ошибочные биты появляются в различных байтах). Следовательно, ошибочные биты уже не идут последовательно, и процесс FEC с алгоритмом RS работает более эффективно.

Уровни мощности сигнала в каналах DSL значительно выше тех, которые применяются при передаче голосовых данных. Это объясняется тем обстоятельством, что погонное затухание телефонной линии очень быстро увеличивается с ростом частоты. Так, например, чтобы нормально принять сигнал на конце линии длиной 5…6 км, потребуется мощность порядка 15…20 dBm (дБмВт) – количество децибел (dB или дБ), отсчитываемых от мощности, равной одному милливатту, рассчитываемой на сопротивлении в 600 Ом.

Уровни мощности широкополосных сигналов обычно измеряют в dBm/Гц (дБмВт/Гц). Эту величину называют спектральной плотностью мощности (PSD – Power Spectral Density):

PSD = P - 60

(1)

Формула (1) справедлива для полосы канала в 1 МГц, т.е. применима только к каналу ADSL.

Не вдаваясь в технические особенности констатируем, что на работоспособность DSL каналов играют следующие факторы:

Мостовые ответвления – удлиненные концы телефонного канала или абонентской линии без терменирования. Мостовое ответвление ведет себя как разомкнутая цепь, т.е. как шлейф линии передачи. Наличие длинных линий (например, длиной 150 м) приводит к отражению сигнала от места ответвления в точку передачи, что и вызывает появление битовых ошибок (BER резко возрастает). Большинство абонентских каналов содержит, по крайней мере, одно мостовое ответвление.

Удлинительные катушки – катушки индуктивности, включаемые последовательно к телефонной линии для компенсации емкостной составляющей телефонной линии. На частотах DSL удлинительные катушки ведут себя как разомкнутая цепь (напомним, что индуктивное сопротивление X L = jωL ), оказывающая большое сопротивление ВЧ сигналу. Удлинительные катушки мешают установить DSL-соединение.

Интерференция сигнала возникает между сигналами, передаваемыми по находящимся в одной связке каналам DSL , которые используют различные топологии. Кроме того, радиостанции, работающие в АМ-диапазоне, вызывают проблемы в абонентских каналах DSL из-за того, что их частотные диапазоны приходятся на 550…1700 МГц.

Фильтры радиопомех устанавливаются во многих зонах, в которых в ходе телефонного разговора можно слышать передачи АС-радиостанций. В качестве таких ВЧ фильтров в простейшем случае используют параллельно включенные конденсаторы, которые на ВЧ и приводят к эффекту короткого замыкания (напомним, что X С = 1/jω С ). Фильтры радиопомех ухудшают характеристики канала DSL в кабелях небольшой длины и могут помешать DSL-модемам установить соединение на больших расстояниях.

Перекрестная наводка проявляется в канале связи в виде электромагнитных наводок от смежных цепей из медного провода, находящихся в том же пучке кабелей. Перекрестная помеха наиболее сильно проявляется в связках кабелей (множество изолированных медных проводов, объединенных в один кабель), по каждой паре из которых идут сигналы на совпадающих частотах, но с разными видами модуляции.

Длина кабеля является наиболее значимым фактором, влияющим на функционирование услуг DSL. С увеличением длины кабеля сечение (диаметр) провода становится все более и более значимым, и помехи, вызванные сигналами других служб, передаваемыми по тому же кабелю, становятся все более ощутимы.

Потери кабеля увеличиваются с ростом частоты, прежде всего, из-за емкостной проводимости, распределенной вдоль линии передачи (Y С = jω С ).

Сечение провода также играет важную роль на протяженность линии ADSL. Наиболее распространенными сечениями являются провода американского стандарта 24 AWG (American Wire Gauge) и 25 AWG соответственно с диаметрами проводов в 0,5 мм и 0,4 мм. Сопротивление провода длиной 300 м и диаметром 0,5 мм составляет 26 Ом, а диаметром 0,4 мм – 41 Ом, что свидетельствует о весьма ощутимой разнице. Напомним, что телефонная линия – это цепь постоянного тока и длина кабеля в 5 км эквивалентна длине провода в 10 км.

Заметим также, что сопротивление медного провода значительно изменяется при колебаниях температуры окружающей среды, особенно при прокладке кабелей по телеграфным столбам, когда они находятся на солнце. Следовательно, при некоторых топологических условиях характеристики DSL канала связи могут сильно изменяться в зависимости от времени суток. С ростом температуры сопротивление провода растет. Растут и потери. А с ростом сопротивления (и связанных с ним потерь) значение S/N уменьшается в силу уменьшения уровня сигнала.

Заключение

Технологию DSL можно считать полноправной технологией, которую можно использовать на участках “последней мили” для широкополосных сетей. В различных сценариях могут использоваться отдельные разновидности технологии DSL, что зависит преимущественно от требований к расстоянию и пропускной способности. Существует множество факторов, влияющих на качество соединения, и для того, чтобы улучшить скорость передачи данных по каналу DSL и запас отношения S/N, необходимо настраивать множество параметров. Решение кроется в понимании технологии и того, какие факторы какую роль играют в соединении.

Топологии сетей DSL у различных провайдеров услуг могут сильно отличаться, поэтому не стоит думать, что если абонентское оборудование (СРЕ) для сети DSL работает на одной несущей, то оно будет работать и на другой. У разных топологий есть свои преимущества и свои недостатки, но все топологии все же широко используются.

HDSL

Следующей в ряду xDSL и наиболее распространенной в настоящее время, является технология высокоскоростной цифровой абонентской линии HDSL (High Data-Rate Digital Subscriber Line). HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает симметричную, высокоскоростную передачу данных. Среди технологий xDSL HDSL получила наиболее широкое распространение. В отличие от других технологий xDSL HDSL обычно использует две пары телефонного кабеля, а не одну. При этом по каждой паре передаётся половина потока данных в дуплексном режиме. В большинстве случаев HDSL обеспечивает скорость передачи данных 1,5 Мбит/с или 2 Мбит/с в обоих направлениях на расстояния, зависящие от типа применяемого кабеля.

Рис. 4

Концепция HDSL разработана в США. Разработчики пытались повысить тактовую частоту доступа к ISDN, чтобы увидеть, насколько далеко и быстро могут работать системы высокоскоростной передачи данных. Исследовательская работа привела к удивительному открытию. Оказывается, даже простая 4-уровневая амплитудно-импульсная модуляция РАМ позволяет работать на скоростях до 800 кбит/с при вполне приемлемой длине линии, а использование в такте передачи трех пар абонентского кабеля позволило повысить скорость до скорости первичного доступа, обеспечивая передачу потока Т1 (1,544 Мбит/с) или E1 (2,048 Мбит/с). Развитие цифровых способов обработки сигнала DSP в начале 90-х годов привели к созданию HDSL. Эта технология сочетала в себе линейное кодирование 2B1Q и сложные алгоритмы эхоподавления. Первые варианты HDSL, работающие по двум парам, были созданы в США и быстро вытеснили старые цифровые системы реализующие передачу потока Т1 скоростью 1,544 Мбит/с и имевшие рабочую дальность чуть более 1 км. Это произошло благодаря тому, что HDSL, обеспечивая большую дальность (3,5 км на проводе 0,4 мм), позволила отказаться от регенераторов и существенно снизить затраты на монтаж и эксплуатацию вновь вводимых линий.

В Европе получили распространение варианты HDSL, обеспечивающие передачу потока Е1 (2048 кбит/с). Сначала появился вариант, который для получения большей скорости при той же дальности использовал три кабельных пары. При этом скорость передачи по каждой из них была та же, что и у американского варианта (748 кбит/с). Затем стандартизован двухпарный вариант, у которого скорость по каждой из пар выше (1168 кбит/с).

Оборудование HDSL в основном предназначено для применения в корпоративных сетях. Отсутствие поддержки аналоговой телефонной линии компенсируется возможностью передачи речи в цифровом виде через интерфейсы Е1.

Производители, каждый на свой лад, стали задумываться о реализации вариантов HDSL-систем, которые бы работали по одной паре при полной скорости. Дело в том, что параллельно с развитием xDSL-технологий росло и число используемых ими линий. Из-за этого большинство операторов во всем мире уже сегодня отмечают острую нехватку меди на абонентском участке - почти вся она "съедена" xDSL-линиями. А ведь цифровизация еще не закончена. Где-то к 1996 году появились однопарные варианты HDSL. Но они не могли решить проблему из-за несовместимости с ADSL - спектр сигнала таких систем частично перекрывался со спектром сигнала ADSL от АТС к клиенту. Первыми забили тревогу операторы США, и уже в начале 1996 года перед комитетом ANSI была поставлена задача подобрать для дальнейшего развития технологию, которая при симметричных потоках данных и использовании одной пары позволяла бы обеспечить:

ѕ рабочую дальность не меньшую, чем HDSL

ѕ устойчивость к тем же физическим характеристикам линии, что и HDSL (затухание, взаимное влияние, отражения от неоднородностей и отводов)

ѕ использование для оказания тех же видов услуг, что и HDSL

ѕ надежную и устойчивую передачу на реальных линиях со всеми присущими им дефектами

ѕ "сосуществование" с другими технологиями (HDSL, ISDN, ADSL)

ѕ снижение эксплуатационных затрат по сравнению с HDSL.