Міністерство освіти та науки України
З Н Т У
Кафедра КСС
Реферат
з дисципліни : «Периферійні пристрої»
на тему : «Технология xDSL . Применение технологий
ADSL и HDSL- 2»
Виконав ст. гр. ІОТ – 613
Чепіков О.С
Прийняв Рибін В.О
м. Запоріжжя
2005
Содержание
1 . Судьба медной абонентской линии в цифровом мире: переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети …………………………....3
2. Технологии DSL…………………………………………………………….8
2.1 Так что же такое технология DSL?.................................................8
2.2 Как работает DSL ? ………………………………………………..9
2.3 Различные типы технологий DSL и краткое
описание их работы……………………………………………………………9
3. Общее описание технологии ADSL………………………………………12
4. Область применения и особенности технологии HDSL2……………….16
4.1 Структурная схема модема HDSL2……………………………...18
5 . Литература…………………………………………………………………21
1 . Судьба медной абонентской линии в цифровом мире: переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети
Современный мир характеризуется наличием глобальных деловых связей, поэтому соединение компьютерных сетей между собой, а также с сетью Интернет, является настоятельной необходимостью. Традиционные технологии, которые были до настоящего времени разработаны для высокоскоростной передачи данных или доступа в сеть Интернет, достаточно дороги, причем не только на этапе внедрения, но и при эксплуатации, в то время как эффективные с экономической точки зрения технологии не обеспечивали необходимой пользователям скорости передачи данных. Большинство пользователей все еще вынуждены использовать для получения доступа в сеть Интернет аналоговые модемы, предназначенные для использования на телефонных линиях.
Телефонные компании начали «аналого-цифровое преобразование» своих магистральных сетей еще в 1960-е годы. Начав с использования относительно простых трактов передачи Т1/Е1 (обеспечивалась скорость передачи до 1,5 Мбит/с) на медных соединительных линиях между телефонными станциями, телефонные компании в наши дни пришли к организации оптико-волоконных систем передачи, объединяющих, например, телефонные сети разных городов и обеспечивающих передачу со скоростью до нескольких гигабит в секунду. Те же технологии, которые раньше использовались только для соединения телефонных станций между собой, теперь используются для соединения этих станций с абонентами, которым необходима высокая скорость передачи данных.
Эти возможности, однако, долгие годы не распространялись на миллионы представителей мелкого бизнеса и частных абонентов, которые по понятным экономическим соображениям не могут себе позволить содержать выделенную оптико-волоконную линию. И хотя потребность этих групп абонентов в технологиях цифровой передачи постоянно росла и растет, до последнего времени им оставалось полагаться только на те средства передачи данных, которые используют линии телефонной сети общего пользования. Технологии DSL являются одним из главных средств решения проблем такого рода.
Медная абонентская телефонная линия находится в стадии эволюционного перехода от аналоговой сети, предназначенной только для обеспечения телефонной связи, к широкополосной цифровой сети, способной обеспечить передачу голоса, высокоскоростную передачу данных, а также работу других не менее важных коммуникационных служб. Поддержание работы такой сети требует не только наличия соответствующего современного оборудования, но и совершенно нового подхода к управлению работой кабельной абонентской телефонной сети.
Медная абонентская двухпроводная линия становится цифровой. Сеть, состоящая из пар витых проводов, которая изначально предназначалась только для обеспечения телефонной связи между различными абонентами (рисунок 1), постепенно превращается в сеть широкополосных каналов, способных поддержать высокоскоростную передачу данных и другие широкополосные телекоммуникационные службы. До наших дней абонентская телефонная линия была тем препятствием, которое не позволяло индивидуальным абонентам дотянуться до магистральной сети высокоскоростной передачи данных. Разработанная для аналоговых телефонных линий технология (аналоговые модемы, предназначенные для передачи по телефонным линиям) имеет очень ограниченную скорость передачи данных — до 56 Кбит/с. Но, благодаря использованию на абонентской кабельной сети современных технологий, разработанных специально для витых пар проводов, те же самые линии, которые ранее использовались для традиционной телефонной связи и передачи данных со скоростью до 56 Кбит/с (в лучшем случае, причем с доступом по коммутируемой линии, т.е. с обязательным набором номера для установки соединения) могут поддерживать экономически эффективную высокоскоростную передачу данных, при этом сохраняя возможность одновременного использования абонентской линии и для традиционной телефонной связи. Новую ступень развития удалось преодолеть благодаря использованию технологий
Рисунок 1
Рисунок 2
Для конечных пользователей технологии DSL обеспечивают высокоскоростное и надежное соединение между сетями или с сетью Интернет, а телефонные компании получают возможность исключить потоки данных из своего коммутационного оборудования, оставляя его исключительно для традиционной телефонной связи.
Обеспечение высокоскоростной передачи данных по медной двухпроводной абонентской телефонной линии достигается установкой оборудования DSL на абонентском конце линии и на «конечной остановке» магистральной сети высокоскоростной передачи данных, которая должна находится на телефонной станции, к которой подключена данная абонентская линия. Если на абонентской линии с использованием технологии DSL организована высокоскоростная передача данных, информация передается в виде цифровых сигналов в полосе гораздо более высоких частот, чем та, которая обычно используется для традиционной аналоговой телефонной связи. Это позволяет значительно расширить коммуникационные возможности существующих витых пар телефонных проводов.
Использование технологий DSL на абонентской телефонной линии позволило превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Телефонные компании получили возможность увеличить свои прибыли, используя существующую кабельную телефонную сеть для предоставления своим абонентам возможности высокоскоростной передачи данных по доступной цене.
Кроме обеспечения высокоскоростной передачи данных, технологии DSL являются эффективных средством организации многоканальных служб телефонной связи. С помощью технологии VoDSL (голос по DSL) можно объединить большое количество каналов телефонной (голосовой) связи и передать их по одной абонентской линии, на которой установлено оборудование DSL.
Обычно многоканальные службы телефонной связи организуются с использованием технологии временного разделения каналов. В таких системах существует жесткое закрепление каналов и, если какой-либо из каналов не используется, полоса частот, отведенная для работы данного канала, не может быть использована для передачи данных. Технология VoDSL позволяет реализовать передачу данных и голосовые службы на базе одной медной линии. Получается, что та же самая линия, которая обычно обеспечивает один канал голосовой связи, может обеспечить работу гораздо большего количества телефонных каналов и плюс к этому высокоскоростную передачу данных. Кстати, данную технологию можно использовать и тогда, когда на телефонной станции имеется свободная номерная емкость, а каким-то абонентам необходимо обеспечить телефонную связь. Прокладывать новый кабель до этих абонентов достаточно дорого, но если имеется хотя бы одна свободная пара проводов, ее можно использовать для организации нужного количества телефонных каналов.
Более того, широкополосные сети, построенные на базе технологии DSL, не ограничены только организацией многоканальной голосовой связи или высокоскоростной передачи данных. Они представляют собой базовую сеть для внедрения других служб, непременно требующих для своей работы широкой полосы частот.
Приведем лишь несколько примеров.
Обеспечение доступа в сеть Интернет является одной из основных функций современных цифровых сетей. Ширина используемой полосы частот зависит от применяемой технологии высокоскоростной передачи данных.
Организация видеоконференций требует симметричной передачи данных. Так как при организации видеоконференций необходимо передавать и голос и видеосигнал, то такая служба требует наиболее широкой частотной полосы по сравнению с другими службами. При этом минимальная задержка в передаче или потеря части информации могут быть замечены немедленно.
Организация службы видео по запросу требует установки асимметричного соединения. Восходящий поток передачи данных (от пользователя в сеть) используется для передачи пользователем сигналов управления (таких, как воспроизведение, остановка, пауза, перемотка и т.п.). Нисходящий поток передачи данных используется для передачи пользователю запрошенного видеосигнала.
Сетевые игры обычно требуют использования не очень большой полосы частот (обычно это зависит от используемой игры), но при этом выдвигают достаточно жесткие требования к задержке. При этом очень часто все операции, необходимые для ведения игры, выполняются на компьютере одного из пользователей, а между сетью и другими участниками передается только та информация, которая касается именно этих участников.
Для обеспечения возможности организации новых служб сеть абонентских двухпроводных телефонных линий должна пройти определенный этап развития от аналоговой узкополосной сети, предназначенной для передачи только телефонных разговоров, до цифровой широкополосной сети, предназначенной не только для передачи голоса, но и для передачи данных и видеосигналов.
Традиционная аналоговая сеть абонентских линий позволяет передавать аналоговые сигналы между абонентами и коммутационным оборудованием телефонных станций (входящих в состав коммутационной телефонной сети общего пользования). Данная сеть оптимизирована для передачи сигналов голоса и имеет ограниченную полосу пропускания (рисунок 3).
Рисунок 3
Со стороны абонента сигналы голоса передаются в линию как стандартные аналоговые сигналы традиционной телефонной связи. Данные подаются в ту же самую линию через модем DSL, позволяющий передавать их в виде высокочастотных цифровых сигналов. Эти сигналы передаются от абонента к оборудованию, установленному на телефонной станции.
На телефонной станции сигналы проходят через сплиттер и оборудование, позволяющее обеспечить контроль и управление использованием абонентской линии, и затем попадают на мультиплексор доступа цифровой абонентской линии (DSLAM). Сплиттер представляет собой фильтр, выделяющий сигналы обычной телефонной связи и направляющий их на коммутационное оборудование телефонной станции. Высокочастотные цифровые сигналы направляются на мультиплексор доступа, который объединяет трафик большого количества абонентских телефонных линий. Оборудование управления и контроля абонентской линии может находиться как до сплиттера, так и после него. Оно обеспечивает защиту коммутационного оборудования, физический доступ, тестирование телефонного оборудования и тестирование широкополосного цифрового оборудования, что необходимо для организации данной системы, ее обслуживания, поиска и устранения неисправностей. С мультиплексора доступа трафик подается на маршрутизатор, направляющий его в сеть Интернет.
Для организации на одной абонентской линии нескольких каналов телефонной связи и канала высокоскоростной передачи данных в сеть должно быть интегрировано дополнительное оборудование (рисунок 4).
Рисунок 4
На абонентской стороне линии, идущие от телефонных аппаратов и, например, компьютеров, подключаются к устройству интегрированного доступа, позволяющего преобразовать аналоговый сигнал телефонной связи в цифровую форму, объединить его с данными, поступающими от компьютеров, и все это передать в виде цифрового высокочастотного сигнала на телефонную станцию.
На телефонной станции сигнал проходит через оборудование, позволяющее обеспечить контроль и управление использованием абонентской линии, и попадает на мультиплексор доступа цифровой абонентской линии. Мультиплексор доступа цифровой абонентской линии объединяет трафик большого количества абонентских телефонных линий. С мультиплексора доступа данные в виде пакетов передаются в сеть Интернет и поступают по назначению.
В цифровой сети абонентских линий характеристики трафика, передаваемого между абонентом и коммутационной станцией, отличаются от характеристик узкополосной аналоговой абонентской сети. Трафик передается в спектре более высоких частот и занимает значительно более широкую частотную полосу. Информация, относящаяся к различным службам, например, многоканальной телефонной связи, высокоскоростной передачи данных или передачи видеосигнала, передается в виде цифрового сигнала. Для эффективного управления такой сетью телефонным компаниям (провайдерам) необходимы новые средства и совершенно новые стратегии управления сетью.
Постепенный переход от аналоговой абонентской телефонной линии к цифровой абонентской линии рождает несколько новых аспектов управления.
Прежде всего, это ускорение ввода системы в действие и ее обслуживания. Настоятельная потребность в высокоскоростной передаче данных привела к созданию технологий и соответствующего оборудования DSL. Для обеспечения должного уровня обслуживания, например, в городах, оборудование доступа должно быть установлено на сотнях телефонных станций. Только после установки необходимого оборудования можно предлагать данную услугу потенциальным пользователям. Предоставление абонентам услуги высокоскоростной передачи данных включает в себя установку необходимого оборудования у абонента, правильное подключение и подготовку линии, соединяющей оборудование пользователя с тем оборудованием, которое установлено на телефонной станции, и начало обслуживания. При этом существует и потребность в подготовке кадров, обладающих умением работать с оборудованием и технологиями DSL, для всех организаций, участвующих в предоставлении данной услуги. Время, которые техники затратят на перемещения между станцией и абонентом для установки оборудования и подготовку линии, может задержать начало обслуживания абонента, а для провайдера — задержать получение прибыли и налаживание весьма доходной службы. Время, которое уходит на подготовку физических линий, т.е. на их тестирование и ремонт, также замедляет предоставление данной услуги. Значительно снизить затраты и ускорить сроки предоставление услуги позволит использование оборудования, обеспечивающего автоматическое тестирование линий и устранение на них всех обнаруженных повреждений.
Технология DSL предусматривает передачу высокочастотного сигнала по абонентской кабельной сети, состоящей из медных двухпроводных физических линий, которая, как уже говорилось выше, изначально оптимизирована для передачи низкочастотных аналоговых сигналов. Поэтому необходимо иметь приборы, позволяющие анализировать характеристики линии именно в области высоких частот и искать не только явные неисправности, но и те неисправности, которые оказывают отрицательное влияние именно на высокоскоростную передачу данных. Не все линии поддерживают технологии DSL. Технические специалисты телефонных компаний должны уметь квалифицировать линии не только с точки зрения возможности их использования для высокоскоростной передачи данных с использованием технологии DSL, но и для определения конкретной технологии DSL, которая может использоваться на данной абонентской линии. Идеально, если хотя бы проверка линий потенциальных пользователей будет проведена заранее, что позволит после поступления от любого из этих пользователей запроса на обслуживание практически без задержки предоставить ему требуемую услугу.
Провайдеры должны иметь физический доступ к абонентским линиям и проверочное оборудование, позволяющее дистанционно анализировать цифровые высокочастотные сигналы и состояние физической линии, что позволит контролировать работу абонентской линии, искать и устранять появляющиеся неисправности.
При использовании стандартной аналоговой телефонной службы абонент набирает номер, который позволяет коммутационному оборудованию телефонной сети установить соединение с другим абонентом или модемом. В случае неисправности, например, модема провайдера, происходит разъединение и для установки соединения абонент должен снова набрать телефонный номер. Соединение DSL является постоянно включенным соединением, которое соединяет оборудование пользователя с мультиплексором доступа. В случае повреждения на станции оборудования, обеспечивающего соединение с данным пользователем, последний не будет получать обслуживание до устранения провайдером неисправности в своем оборудовании. Поэтому на случай повреждения оборудования обеспечения доступа провайдер должен иметь возможность быстро переключить пользователя на резервное оборудование и устранить неисправность.
Гонка предоставления услуг нового поколения по абонентской телефонной линии началась. Провайдеры вкладывают средства в технологии DSL, позволяющие значительно расширить полосу пропускания абонентских линий и передавать по этим линиям не только высокоскоростные потоки данных, но и видеосигналы. Для успешного развертывания и управления новыми широкополосными цифровыми абонентскими линиями необходимо оборудование и приборы, позволяющие дистанционно квалифицировать абонентскую телефонную линию с точки зрения проверки ее способности поддерживать работу технологии DSL, обеспечить физический доступ к абонентской линии и анализ высокочастотных сигналов с поиском неисправностей и изолированием повреждений, дают возможность переключения физической линии абонента на другое оборудование в случае неисправности оборудования доступа, а также обеспечивают возможность переключения физической линии абонента при изменении обслуживания.
Существующая на настоящий момент ситуация с поиском и устранением неисправностей с помощью того оборудования, которое предназначено для работы на аналоговых узкополосных телефонных линиях, не отвечает потребностям современных провайдеров, основная задача которых заключается в быстром развертывании широкополосной сети цифровых абонентских линий и эффективном управлении этой сетью.
По мере того, как сеть становятся все более сложными с точки зрения предоставляемых услуг и выполняемых функций, системы управления также должны развиваться. Усовершенствованные средства и инструменты управления снижают общие расходы на контроль состояния сети и управление. Такие операции, как контроль частотного спектра кабельной сети для определения ее совместимости с технологией DSL, а также определение уровня ошибок для конкретного соединения, могут быть автоматизированы.
Обеспечение спектральной совместимости является очень важной задачей для поддержания работоспособности служб, базирующихся на технологии DSL. По мере возрастания количества пар кабелей, используемых для высокоскоростной передачи данных по технологии DSL, возрастает и уровень помех. Линии, используемые другими системами передачи, а также внешние источники помех, такие как радиопередатчики, а также другие источники радиочастотных помех, могут снизить отношение сигнал-шум отдельных линий DSL. Тестирование уровней помех на кабельной сети на постоянной или регулярной основе является очень важным фактором предотвращения появления повреждений, потому что позволяет идентифицировать изменение уровня помех до того, как они приведут к прерыванию обслуживания. Возможность контроля уровня ошибок в линиях DSL также может использоваться для выявления обстоятельств, приводящих к ухудшению работы кабельной сети.
В наши дни технологии, обеспечивающие высокоскоростной доступ в сеть Интернет и соединение сетей между собой, доступны как никогда. Технологии DSL позволяют расширить использование таких услуг на те сегменты рынка, которые ранее не были охвачены. Однако широкомасштабное внедрение новых технологий приводит к постепенному переходу от аналоговой абонентской сети к цифровой абонентской сети. Переход на новую ступень развития приводит не только к созданию оборудования нового поколения, но и требует использования соответствующих приборов, обучения обслуживающего персонала новым методам работы и совершенно другого подхода к вопросам управления сетью абонентских телефонных линий.
2 . Технологии DSL
Современный мир созрел для использования технологий DSL. Увеличение потоков информации, передаваемых по сети Интернет компаниями и частными пользователями, а также потребность в организации удаленного доступа к корпоративным сетям, породили потребность в создании недорогих технологий цифровой высокоскоростной передачи данных по самому «узкому» месту цифровой сети — абонентской телефонной линии. Технологии DSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам телефонных проводов без необходимости модернизации абонентских телефонных линий. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий в высокоскоростные каналы передачи данных и является главным преимуществом технологий DSL.
2.1 Так что же такое технология DSL?
Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия). DSL является достаточно новой технологией, позволяющей значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Любой абонент, пользующийся в настоящий момент обычной телефонной связью, имеет возможность с помощью технологии DSL значительно увеличить скорость своего соединения, например, с сетью Интернет. Следует помнить, что для организации линии DSL используются именно существующие телефонные линии; данная технология тем и хороша, что не требует прокладывания дополнительных телефонных кабелей. В результате вы получаете круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Никто из ваших друзей больше не пожалуется, что часами не может к вам прозвониться. Благодаря многообразию технологий DSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных — от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Данные технологии позволяют также использовать обычную телефонную линию для таких широкополосных систем, как видео по запросу или дистанционное обучение. Современные технологии DSL приносят возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет в каждый дом или на каждое предприятие среднего и малого бизнеса, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.
2.2 Как работает DSL ?
Телефонный аппарат, установленный у вас дома или в офисе, соединяется с оборудованием телефонной станции с помощью витой пары медных проводов. Традиционная телефонная связь предназначена для обычных телефонных разговоров с другими абонентами телефонной сети. При этом по сети передаются аналоговые сигналы. Телефонный аппарат воспринимает акустические колебания (являющиеся естественным аналоговым сигналом) и преобразует их в электрический сигнал, амплитуда и частота которого постоянно изменяется. Так как вся работа телефонной сети построена на передаче аналоговых сигналов, проще всего, конечно же, использовать для передачи информации между абонентами или абонентом и провайдером именно такой метод. Именно поэтому вам пришлось прикупить в дополнение к вашему компьютеру еще и модем, который позволяет демодулировать аналоговый сигнал и превратить его в последовательность нулей и единиц цифровой информации, воспринимаемой компьютером.
При передаче аналоговых сигналов используется только небольшая часть полосы пропускания витой пары медных телефонных проводов; при этом максимальная скорость передачи, которая может быть достигнута с помощью обычного модема, составляет около 56 Кбит/с. DSL представляет собой технологию, которая исключает необходимость преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую форму и наоборот. Цифровые данные передаются на ваш компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии. При этом существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов.
2. 3 Различные типы технологий DSL и краткое описание их работы
DSL представляет собой набор различных технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию. Для того, чтобы понять данные технологии и определить области их практического применения, следует понять, чем эти технологии различаются. Прежде всего, всегда следует держать в уме соотношение между расстоянием, на которое передается сигнал, и скоростью передачи данных, а также разницу в скоростях передачи «нисходящего» (от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в сеть) потока данных.
DSL объединяет под своей крышей следующие технологии.
ADSL
(Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия)
Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленного соединения» (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 — 8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.
R-ADSL
(Rate-Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения)
Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.
G . Lite
(ADSL.Lite) представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость «нисходящего» потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных до 512 Кбит/с или по 256 Кбит/с в обоих направлениях.
IDSL
(ISDN Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия IDSN)
Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL, также как и ISDN, использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является «постоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.
HDSL
(High Bit-Rate Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия)
Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 — 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения УАТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.
SDSL
(Single Line Digital Subscriber Line — однолинейная цифровая абонентская линия)
Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL2.
VDSL
(Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)
Технология VDSL является наиболее «быстрой» технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо
Технологии DSL, позволяющие передавать голос, данные и видеосигнал по существующей кабельной сети, состоящей из витых пар телефонных проводов, наилучшим образом отражают потребность пользователей в высокоскоростных системах передачи.
Во-первых, технологии DSL обеспечивают высокую скорость передачи данных. Различные варианты технологий DSL обеспечивают различную скорость передачи данных, но в любом случае эта скорость гораздо выше скорости самого быстрого аналогового модема.
Во-вторых, технологии DSL оставляют вам возможность пользоваться обычной телефонной связью, несмотря на то, что используют для своей работы абонентскую телефонную линию. Используя технологии DSL вам больше не надо беспокоиться о том, что вы не получите вовремя важное известие, или о том, что для обычного телефонного звонка вам прежде потребуется выйти из сети Интернет.
И, наконец, линия DSL всегда работает. Соединение всегда установлено, и вам больше не надо набирать телефонный номер и ждать установки соединения, каждый раз, когда вы хотите подключиться. Не придется больше беспокоиться о том, что в сети произойдет случайное разъединение, и вы потеряете связь именно в тот момент, когда загружаете из сети данные, которые вам просто жизненно необходимы. Электронную почту вы будет получать в момент поступления, а не тогда, когда решите ее проверить. В общем, линия будет работать всегда, а вы будете всегда на линии.
3 . Общее описание технологии ADSL
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line — Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line — Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.
Общее название технологий DSL возникло в 1989 году, когда впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).
Так что же такое ADSL? Прежде всего, ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет два модема ADSL, которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля (смотрите рисунок 1). При этом организуются три информационных канала — «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (смотрите рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL
DSL является асимметричной технологией — скорость «нисходящего» потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость «восходящего» потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Фактически же она также значительно выше, чем ISDN (Integrated Services Digital Network — Интегральная цифровая сеть связи).
Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста — создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.
Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM) (смотрите рисунок 3). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.
Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS — Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в «простую» (Plain), но и в «старую» (Old); получилось что-то вроде «старой доброй телефонной связи». Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная «старая добрая» телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас никаких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL. Даже одна эта возможность дает системе ADSL значительное преимущество перед ISDN.
Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, «наложенную сеть». При этом дорогостоящей и отнимающей много времени модернизации коммутационного оборудования (как это необходимо для ISDN) не требуется.
ADSL является технологией высокоскоростной передачи данных, но насколько высокоскоростной? Учитывая, что буква «А» в названии ADSL означает «asymmetric» (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: «нисходящий» поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и «восходящий» поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).
Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 — 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Общая тенденция развития данной технологии обещает в будущем увеличение скорости передачи данных, особенно в «нисходящем» направлении.
Для того, чтобы оценить скорость передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с на канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 144 Кбит/с (IDSL), 1,544 и 2,048 Мбит/с (HDSL), «нисходящий» поток 1,5 — 8 Мбит/с и «восходящий» поток 640 — 1500 Кбит/с (ADSL), «нисходящий» поток 13 — 52 Мбит/с и «восходящий» поток 1,5 — 2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с (при этом следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к данной линии, поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них). Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.
При использовании технологии ADSL полоса пропускания той линии, с помощью которой конечный пользователь связан с магистральной сетью, принадлежит этому пользователю всегда и целиком. Нужна ли вам линия ADSL? Решать вам, но для того, чтобы вы приняли правильное решение, рассмотрим некоторые преимущества ADSL.
Прежде всего, скорость передачи данных. Цифры были указаны двумя абзацами выше. Причем эти цифры не являются пределом. В новом стандарте ADSL 2 реализованы скорости 10 Мбит/с «нисходящего» и 1 Мбит/с «восходящего» потока при дальности до 3 км, а в технологии ADSL 2+, стандарт которой должен быть утверждён в 2003 году, фигурируют скорости «нисходящего» потока в 20, 30 и 40 Мбит/с (соответственно по 2,3 и 4 парам).
Для того, чтобы подключиться к сети Интернет или к ЛВС, не нужно набирать телефонный номер. ADSL создает широкополосный канал передачи данных, используя уже существующую телефонную линию. После установки модемов ADSL вы получаете постоянно установленное соединение. Высокоскоростной канал передачи данных всегда готов к работе — в любой момент, когда вам это потребуется.
Полоса пропускания линии принадлежит пользователю целиком. В отличие от кабельных модемов, которые допускают разделение полосы пропускания между всеми пользователями (что в значительной мере оказывает влияние на скорость передачи данных), технология ADSL предусматривает использование линии только одним пользователем.
Технология ADSL позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.
Многофункциональность данной системы является не самым последним аргументом в ее пользу. Так как для работы различных функций выделены различные частотные каналы полосы пропускания абонентской линии, ADSL позволяет одновременно передавать данные и говорить по телефону. Вы можете звонить по телефону и отвечать на звонки, передавать и принимать факсы, одновременно с этим находясь в сети Интернет или получая данные из корпоративной сети ЛВС. Все это по одной и той же телефонной линии.
ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).
Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером.
Не следует забывать и о затратах. Технология ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. То есть, если у вас дома или в офисе есть подключенный телефонный аппарат, вам не нужно прокладывать дополнительные провода для использования ADSL. (Хотя есть и ложка дегтя. Компания, обеспечивающая вам возможность обычной телефонной связи, должна при этом предоставлять и услугу ADSL.)
Для того, чтобы линия ADSL работала, необходимо не так уж много оборудования. На обоих концах линии устанавливаются модемы ADSL: один на стороне пользователя (дома или в офисе), а другой на стороне сети (у провайдера Интернет или на телефонной станции). Причем пользователю совсем не обязательно покупать свой модем, но достаточно взять его у провайдера в аренду. Кроме того, пользователю для того, чтобы модем ADSL работал, необходимо иметь компьютер и интерфейсную плату, например, Ethernet 10baseT.
По мере того, как телефонные компании постепенно вступают на еще неосвоенное поле передачи данных форматов видео и мультимедиа конечному пользователю, технология ADSL продолжает играть большую роль. Разумеется, через какое-то время широкополосная кабельная сеть охватит всех потенциальных пользователей. Но успех этих новых систем будет зависеть от того, какое количество пользователей будет вовлечено в процесс использования новых технологий уже сейчас. Принося кинофильмы и телевидение, видеокаталоги и Интернет в дома и офисы, ADSL делает данный рынок жизнеспособным и прибыльным как для телефонных компаний, так и для других компаний, предоставляющих услуги в различных областях.
4 . Область применения и особенности технологии HDSL2
В середине 90-х годов на основе уже накопленного опыта работы систем HDSL операторы связи поставили перед разработчиками оборудования xDSL задачу создания новой системы, получившей в дальнейшем название HDSL2. Основные требования к этой новой системе были сформулированы следующим образом:
• Та же длина РУ (рабочего участка), что и в двухпарной HDSL;
• Физическая линия того же качества (величина затухания, число и длина параллельных перемычек, величина переходных влияний, продольная асимметрия линии и др.), что и в двухпарной HDSL;
• Поддержка услуг, обеспечиваемых двухпарной HDSL;
• Обеспечение столь же высокой отказоустойчивости, что и в случае двухпарной HDSL;
• Снижение стоимости услуг по сравнению с двухпарной HDSL.
Поставленная задача оказалась весьма сложной, в первую очередь из-за резко выраженной неоднородности физических линий местной сети (наличия в пределах одной абонентской линии пар с жилами разного диаметра, а также сильных отражений в местах соединения кабелей с жилами разного диаметра. Кроме того, условия работы линий местной сети также часто резко ухудшаются во времени из-за наличия множества переходных влияний, величины которых изменяются во времени и поэтому реально их трудно учесть. В итоге трёх лет работы комитетом T1E1.4 ANSI был разработан временный стандарт T1.E1.4/99—006, определивший первую версию технологии HDSL2, обеспечившей транспортирование потока Т1 1,544 Мбит/с по одной абонентской паре.
Поставленные перед разработчиками задачи были решены, и благодаря применению специальных корректирующих линейных кодов и методов коррекции были получена система передачи, близкая к теоретическому пределу пропускной способности.
Недавно на рынке технологий xDSL появилась новая разработка, получившая название HDSL2. Следует отметить, что HDSL2 — это не второе поколение HDSL и не замена HDSL с кодом 2B1Q, а скорее дополнение существующей HDSL, которое позволяет передать первичный цифровой поток T1 по одной паре, а также используется в тех случаях, когда, например, требуется перекрыть большую длину линии без применения промежуточных регенераторов.
В оборудовании HDSL2 применены новейшие концепции формирования спектра и коды с коррекцией ошибок, что позволяет приблизиться к теоретическому порогу пропускной способности по Шэннону.
Технология HDSL2 имеет следующие преимущества по сравнению с HDSL типа 2B1Q:
1. Лучшие характеристики (большую длину линии и больший запас по шумам за счёт применения более эффективного кода, механизма предкодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров аналогового интерфейса).
2. Спектрально совместима с другими технологиями xDSL. Поскольку система HDSL2 использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал HDSL2 занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому помехи от систем HDSL2 на другие системы xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами, создаваемыми HDSL типа 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала HDSL2 имеет такую форму, которая обеспечивает его спектральную совместимость с сигналами ADSL.
Рассмотрим более детально особенности оборудования HDSL2.
Для обеспечения работы по одной паре в режиме Т1/Е1 необходимо расширение полосы частот относительно HDSL. Однако только расширение полосы с некоторым повышением мощности сигнала не может обеспечить требуемых характеристик из-за влияния других систем HDSL2, работающих в том же кабеле, или других систем типа xDSL (например, ADSL) . Как известно, такое взаимное влияние однотипных систем на ближнем конце в соответствии с принятой терминологией называют self NEXT. Повышение мощности сигнала не передаче естественно увеличит мощность сигнала на приёме. Однако пропорционально возрастёт не только величина self NEXT, но и величина переходного влияния на ближнем конце на системы другого типа (например, HDSL или ADSL).Напомним, что это последнее влияние на ближнем конце между системами разного типа, работающими в одном кабеле, обычно называют NEXT.
Как известно, в системах xDSL используются два способа передачи — способ передачи с эхокомпенсацией и способ передачи с частотным разделением сигналов противоположных направлений передачи (FDM). При первом способе величина перекрываемого затухания ограничена self NEXT. В противоположность методу эхо-компенсации метод FDM снимает ограничения, связанные с переходным влиянием self NEXT. Однако такой сигнал подвержен влиянию сигналов других систем (например, HDSL или ADSL) и в свою очередь может влиять на эти системы из-за более широкой занимаемой полосы частот. Поэтому способ передачи FDM в некоторых случаях даже менее желателен, чем способ эхокомпенсации.
В связи с этим для системы HDSL2 был принят новый способ передачи OPTIS (Overlapped Pulse Amplitude Modulated (PAM) Transmission with Interlocked Spectra). В основе этого способа лежит 16-и уровневая амплитудно-импульсная модуляция, причём спектры мощности сигналов каждого из направлений передачи при одинаковой скорости передачи, имеют различную ширину и форму частотного спектра. Можно сказать, что в HDSL2 по существу используется комбинированный метод передачи, представляющий собой сочетание метода эхо компенсации и метода частотного разделения сигналов. Первоначально предполагалось использовать линии HDSL-2 в основном для передачи речи, в связи с чем максимально допустимое время передачи линии было ограничено величиной 500 мкс. Именно поэтому в качестве метода модуляции был выбран метод амплитудно-импульсной модуляции PAM (Pulse Amplitude Modulation).
Рисунок 5. Структурная схема линии HDSL2
Система HDSL2 транспортирует сигналы T1(E1) между узлом доступа, который обычно совпадает с местной АТС, и помещением пользователя. Модем узла доступа (по аналогии с прототипом HDSL) обозначается H2TU-C, а модем пользователя — H2TU-R. При необходимости между узлом доступа и помещением пользователя может быть установлен промежуточный регенератор R. На узле доступа модемы H2TU-C множества систем HDSL-2 располагаются в конструктиве мультиплексора доступа DSLAM, т.е., пространственно сближены, в отличие от пространственно разнесённых модемов пользователей H2TU-R. Поэтому переходное влияние на ближнем конце NEXT, которое является определяющим типом помех в системах типа HDSL, использующим метод эхо компенсации, будет практически проявляться только в узле доступа. При этом сигнал нисходящего направления передачи (от сети к пользователю) D/S (downstream) будет основной помехой для сигнала восходящего направления передачи U/S (upstream) на приёме H2TU-C от пользователя. Таким образом, при прочих равных условиях мощность переходных помех, действующих на HTU-C, больше мощности помех, которые влияют на работу HTU-R. Именно поэтому сигналы D/S и U/S системы HDSL2, представленные на рис.2, имеют различную ширину и форму частотного спектра. Тем самым учитывается наихудший случай применения модемов HDSL-2, который может иметь место в реальных условиях.
Рисунок 6 . Спектр мощности сигналов HDSL-2
В диапазоне частот А примерно до 200 кГц, в котором переходное влияние минимально, спектральные плотности PSD (Power Signal Density) сигналов D/S и U/S одинаковы. В диапазоне частот В, занимающем полосу частот (200 -250) кГц, спектральная плотность сигнала D/S выбрана меньше спектральной плотности этого сигнала в диапазоне А, чтобы уменьшить величину переходного влияния NEXT на сигнал U/S в этой области частот. Благодаря этому переходные влияния NEXT в диапазонах частот А и В оказываются одинаковыми. В свою очередь PSD сигнала U/S в диапазоне частот В уменьшена по сравнению с PSD этого сигнала в диапазоне А. Это даёт дальнейшее улучшение отношения сигнал/помеха в области частот В. Следует отметить, что уменьшение PSD сигнала U/S в диапазоне В практически не ухудшает отношения сигнал/помеха сигнала D/S на входе модема H2TU-R по двум причинам: во-первых, полоса частот сигнала D/S увеличена по сравнению с полосой частот сигнала U/S, что уменьшает чувствительность сигнала D/S к переходному влиянию со стороны сигнала U/S, и во-вторых, модемы H2TU-R пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи. В диапазоне частот С спектральная плотность сигнала D/S максимальна, поскольку сигнал U/S в этой области практически равен нулю. Поэтому отношение сигнал/помеха для сигнала D/S на входе модема H2TU-R пользователя оказывается высоким. Показанная на рис.2 форма спектра сигнала HDSL2 является оптимальной в том случае, когда все системы xDSL, работающие в данном кабеле, также являются системами типа HDSL2, т.е., когда определяющей помехой является переходная помеха типа selfNEXT. Она будет оптимальна и в том случае, когда в этом пучке кабеля вместе с системами HDSL-2 работают системы ADSL, поскольку спектр сигнала U/S HDSL-2 выше частоты 250 кГц, где сосредоточена основная мощность составляющих нисходящего (D/S) потока ADSL, практически подавлен. Предварительные расчёты также показывают, что помехи от системы HDSL2 в нисходящем тракте системы ADSL (от сети к пользователю) меньше помех от системы HDSL, работающей по двум парам, и существенно меньше помех от системы HDSL, использующей код 2B1Q и работающей по одной паре на полной скорости Т1. Спектральная совместимость систем ADSL и HDSL2 позволяет оператору связи максимально использовать инфраструктуру его местной телефонной сети, а также размещать станционные платы модемов обоих типов на одном мультиплексоре доступа DSLAM.
Заметим, что именно такая своеобразная форма спектров сигналов в области частот 200 — 250 кГц, когда спектральная плотность сигнала U/S поднята, а спектральная плотность сигнала D/S опущена по сравнению с соседними частотами, и послужила причиной появления в названии этой достаточно экзотической системы слова «interlocking», что можно перевести как «сцепленный» или «сблокированный» спектр.
4.1 Структурная схема модема HDSL2
Структурная схема модема HDSL2, которая является общей для модемов H2TU-C и H2TU-R, представлена на рис.
Рисунок 7
Модем H2TU состоит из трёх основных частей: — формирователя цикла (Framer), формирователя битового потока (Bit Pump) и внешнего аналогового интерфейса (Analog front End — AFE).
Формирователь цикла (Framer)
Формирователь цикла принимает стандартный цифровой поток T1 1544 кбит/с и передаёт формирователю битового потока (Bit Pump) сигнал 1544 кбит/с плюс служебный цифровой поток HDSL2 8 кбит/с с суммарной скоростью 1552 кбит/с. Сигнал Т1 может быть структурированным или неструктурированным и содержать данные или речь в цифровой форме. Формирователь цикла может работать также в в прозрачном режиме и использовать всю нагрузку 1544 кбит/с как один канал передачи данных. Служебные биты HDSL2 позволяют формирователю цикла формировать цикл сигнала, выполнять контроль ошибок, управление системой и её измерения, цикловую синхронизацию и цифровое выравнивание (стаффинг) скорости цифрового сигнала.
Формирователь битового потока (Bit Pump)
Функции передачи
Формирователь битового потока (BP) принимает последовательно циклы HDSL-2 от формирователя цикла и преобразует каждые три бита принимаемого сигнала в одиночные символы, называемые кортежами (tupples). В «решётчатом» (trellis) кодере (TCM Encoder) к трём битам каждого кортежа добавляется избыточный бит и в результате операции свёртки образуется «решётчатый» код, представляющий собой 16-и уровневый сигнал. Этот избыточный бит используется далее приёмником сигнала для уменьшения ошибок при декодировании. Таким образом, каждый 16-и уровневый сигнал с амплитудно-импульсной модуляцией передаёт три информационных бита.
Далее логика предкодера комбинирует информацию в передатчике в соответствии с состоянием корректора с решающей обратной связью (Decision Feedback Equalizer — DFE) приёмника удалённого конца системы HDSL2. Благодаря этому приёмник удалённого конца становится менее чувствительным к любому эффекту размножения ошибок, который может ухудшить параметры DFE. Информация, загружаемая в предкодер, выбирается в процессе запуска системы HDSL2. Логика предкодера местного передатчика запускает его собственный DFE и оптимизирует его параметры. В конце процесса запуска модемы H2TU-R и H2TU-C обмениваются информацией о параметрах каждого из них. Таким образом местный предкодер может работать с информацией о DFE удалённого конца.
Фильтр передатчика Tx Filter (TxF) gпринимает символы с выхода предкодера и формирует сигнал в соответствии со стандартной маской спектральной плотности HDSL2, представленной на рис. 2
Наконец, внешний аналоговый интерфейс AFE формирует аналоговый сигнал, передаваемый по линии HDSL-2. Он содержит цифроаналоговый блок и усилитель мощности линейного сигнала на передаче, а также аналого-цифровой блок на приёме.
Функции приёма
Из-за перекрытия спектров сигналов противоположных направлений передачи и использования метода полного дуплекса по двухпроводной линии модем HDSL-2 должен подавлять компоненты сигнала передачи в принимаемом сигнале. Часть этой задачи выполняет интегральная дифференциальная система внешнего аналогового интерфейса AFE. Большую же часть отражённого сигнала передачи компенсирует на приёме эхо компенсатор (ЕС). Сигнал приёмника после эхо компенсации поступает на устройство цифровой автоматической регулировки усиления DAGC, которое компенсирует медленные колебания уровня принимаемого сигнала. Причиной этих колебаний обычно являются температурные изменения затухания абонентской линии.
Далее межсимвольные искажения (МСИ) принятого сигнала компенсируются логикой корректора. В результате прохождения широкополосного сигнала через медную линию он оказывается размытым во временной области, причём типичный принимаемый сигнал содержит энергию до и после точки его правильного временного положения. Поэтому МСИ могут служить причиной нарушения надёжной связи, если они не корректируются на приёме. Корректор принимаемого сигнала обычно выполняется как адаптивный фильтр, поскольку помехи и состояние абонентской линии изменяются во времени, а также от линии к линии. Корректор состоит из предварительного корректора (Feed Forward Equalizer — FFE) и корректора с решающей обратной связью (Decision Feedback Equalizer — DCE), работающих совместно. Корректор также помогает минимизировать мощность переходных помех NEXT на его выходе.
После того как сигнал откорректирован, квантователь выполняет пробную идентификацию принятых символов 16-и уровневой амплитудно-импульсной модуляции.
Декодер ТСМ обеспечивает существенные преимущества HDSL2 по сравнению со стандартом HDSL. Выигрыш кодирования зависит от кодеров передачи дальнего конца и декодеров приёма, использующих одинаковый свёрточный код (т.е., трёхбитовые кортежи с одним дополнительным кодированным избыточным битом). Рекомендованный ANSI код обеспечивает выигрыш в 5 дБ, что позволяет иметь большую длину линии HDSL2 или обеспечить работу линии HDSL2 при худших шумовых условиях.
Декодирование TCM выполняется с помощью алгоритма Витерби. TCM сравнивает разрешённые символы с принятыми и выявляет точку сигнального созвездия, минимизирующую коэффициент ошибок. Без использования алгоритма Витерби модем принимает решение при приёме одного символа. Алгоритм Витерби позволяет модему принять решение на основе последовательности символов, называемой «путём слежения» и минимизирующей вероятность ошибочного решения.
Литература
1. Материалы сайта http://www.xdsl.ru
2. Материалы сайта http://ixbt.com
3. Михаил Гук « Аппаратные средства IBM PC »