ИСЛЕДОВАНИЕ РАЗНОВИДНОСТЕЙ XDSL-ТЕХНОЛОГИИ

Впервые    технология    xDSL    появилась    в    период    становления    ISDN-сетей, предполагающих подключение абонентских  устройств (телефон, компьютер) в формате 2B+D. Передача  такого  сигнала  по  городскому  кабелю  в  обычном  бинарном  виде  на  расстояния единиц километров да еще по одной паре является проблематичной. Эта проблема была решена за  счет  применения  линейного  кодирования  2B1Q  и  в  результате  появилась  технология  IDSL (ISDN  DSL).  IDSL-модемы  подключаются  к  коммутационной  системе  узла  связи  и  сетевому окончанию (NT1) пользователя по U-интерфейсу и работают по одной паре медного кабеля.

Далее,  когда  возникла  необходимость  подключения  пользовательского  оборудования (мини-АТС) к сети ISDN по первичному доступу, потребовалось уже организовывать канал Е1 между   узлом   оператора   и   помещением   абонента.   Для   этого   необходимо   было   иметь компактные, недорогие устройства, работающие по городскому медному кабелю. В результате

появились модемы с технологией HDSL (High bit rate DSL). HDSL-технология предусматривает использование одного из двух видов линейного сигнала – 2B1Q и CAP64/CAP128. 

HDSL-системы  передачи  могут   работать  как  в  однопарном,  так  и  в  двухпарном режимах.   При   этом   пары   медного   кабеля   являются   одновременно   и   приемными,   и передающими.   Это   достигается   за   счет   использования   дифференциальных   систем   с эхокомпенсаторами.  В  однопарном  режиме  используется  CAP128  со  скоростью  передачи  в  линии  2320  Кбит/с  (полезный  цифровой  поток  Е1  +  сигналы  цикловой  синхронизации  и управления).  В  двухпарном  режиме  используется  САР64  с  распределением  цифрового  потока по парам со скоростью 1168 Кбит/с. 

Имеется  оборудование  HDSL,  в  котором  пары  передачи  и  приема  разделены.  Такое оборудование   специально   создано   для   работы   в   магистральных   кабелях   и   допускает совмещение  с  многоканальными  аналоговыми  системами  передачи  типа  К-60  при  работе  в двухкабельной  схеме.  Примером  такого  оборудования  служит  оборудование  Watson  Links,

разработанное швейцарской компанией Schmid Telecom.

HDSL-системы  постоянно  совершенствовались  в  направлении  увеличения  дальности, пропускной  способности  и  повышения  плотности  DSL-линий  в  одном  кабеле.  В  результате, пройдя  стадии  HDSL2/HDSL2+,  появилась  технология  SHDSL/SHDSLbis  (Single  pair  High speed  DSL).  SHDSL/SHDSLbis-технология  использует  линейные  сигналы  TC-PAM16  и  TC-PAM32 (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation  с 16 или 32 сигнальными точками). Скорость передачи  по  каждой  паре  может  изменяться  с  шагом  64  Кбит/с  в  пределах  192…2304  Кбит/с для SHDSL, и 192…5696 Кбит/с для SHDSLbis. Также как и в случае HDSL,  пары передачи и приема  SHDSL-систем  являются  совмещенными.  Количество  используемых  пар  колеблется  от 1 до 4.

В  системах  HDSL  и  SHDSL  предусмотрена  подача  постоянного  напряжения  в  линию для   обеспечения   дистанционного   питания   цепочки   удаленных   устройств   (регенераторов, модемов).  Дистанционное  питание,  кроме  своей  основной  функции,  имеет  и  дополнительную, сопутствующую  функцию,  а  именно  -  обеспечивает  осушение  контактов  в  распределительных шкафах и других коммутационных устройствах кабельной сети. В модемах, где дистанционное питание   не   предусмотрено,   используется   опция   Wetting   Current.   При   ее   активации   в кабельную   линию   подается   небольшой   ток,   при   прохождении   которого   через   замокшие контакты происходит их нагрев и быстрое  осушение.

Для  доступа  к  услугам  Интернет  и  медийным  услугам  наиболее  оптимальным,  как  уже говорилось,   является   организация   асимметричных   каналов.   Для   этого   была   разработана технология ADSL (Asymmetric DSL), которая имеет следующие разновидности:

·   ADSL – uplink –до 0,8Мбит/с; downlink – до 8 Мбит/с;

·   ADSL lite – uplink – до 0,512 Мбит/с; downlink – до 1,536 Мбит/с;

·   ADSL2 – downlink – до 12 Мбит/с;

·   ADSL2+ - downlink – до 24 Мбит/с.

ADSL-технология использует линейный сигнал DMT и работает по одной паре медного кабеля.  Подача  дистанционного  питания  в  линию  не  предусмотрена.  ADSL-системы  часто работают совместно с частотными разделителями (Splitter), обеспечивая совместную передачу в одной паре речевого сигнала коммутируемой телефонии и данных сети Интернет.

Последние  версии  технологии  ADSL,  а  именно  ADSL2/ADSL2+,  кроме  увеличенной пропускной способности, имеют еще несколько отличительных качеств.

Это,  во-первых,  возможность  перераспределения  пропускной  способности  между  Up Link  и  Dpwn  Link  (Annex  M),  и,  во-вторых,  возможность  управления  мощностью  передачи  в зависимости от информационной нагрузки (рис. 1). Последнее, кроме тривиальной экономии электроэнергии  на  узлах  доступа,  позволяет  уменьшить  взаимные  помехи  при  организации ADSL-линий в одном кабеле. Также, если модемы ADSL2 и ADSL2+ поддерживают Annex L к соответствующим   рекомендациям   МСЭ-Т   (RE-ADSL2/ADSL2+   -   Reach   Extended   ADSL   - увеличенная дальность), то дальность связи может быть  увеличена примерно на 25…30%. Это достигается  за  счет  увеличения  мощности  в  низкочастотной  части  спектра  сигнала.  Однако,  в ряде случаев, это приводит и к росту взаимных помех между линиями в одном кабеле.

Рис. 1.  Управление мощностью передачи в модемах ADSL2/ADSL2+.

Кроме  того,  существует  высокоскоростная  технология  VDSL/VDSL2  (Very  high  bit  rate DSL),   обеспечивающая   на   коротких   расстояниях   (до   1,3/0,3км)   скорость   передачи   в симметричном режиме  до 26/100 Мбит/с по одной паре. В асимметричном режиме агрегатная скорость (Uplink +  Downlink) составляет 52 и 200 Мбит/с для  VDSL и VDSL2  соответственно. Агрегатная  скорость  распределяется  между  Uplink  и  Downlink  в  зависимости  от  требований  к пропускной   способности   этих   направлений.   Эта   технология   может   использоваться   для высокоскоростного  доступа  к  услугам  Интернет,  IPTV,  а  в  симметричном  режиме  –  для объединения  локальных  сетей.  Так  как  дальность  связи  не  высока,  то  VDSL/VDSL2  обычно используется  в  комбинации  с  другими  видами  доступа,  например  на  завершающем  участке  к абоненту  в  системе  FTTB/FTTC  (Fiber  To  The  Building/Fiber  To  The  Curb  –  волокно  к зданию/волокно к микрорайону).

Компания  Paradyne  (сейчас  Zhone)  разработала  фирменную  технологию  Reach  DSL, которая   использует   весьма   узкополосный   линейный   сигнал,   что   обеспечивает   передачу цифрового потока Е1 на расстояние до 10 км по кабелю сечением жилы 0,5 мм.

Практически  все  рассмотренные  выше  технологии  xDSL  стандартизированы      МСЭ-Т (табл. 1).

Таблица 1. Стандарты технологий xDSL.

Сравнительная   характеристика   ряда   технологий   xDSL  по   критерию   «скорость   – дальность» при работе по одной паре приведена на рис. 2.

Рис. 2. Сравнительная оценка технологий xDSL.

Из  рисунка  2  следует,  что  все  технологии  обеспечивают  примерно  одинаковую скорость  передачи,  начиная  с  расстояния  порядка  4  км.  Внутри  4-километрового  интервала расстояний    технологии    существенно    разняться     по    скоростям,    что    определяется  преимущественно  областью  применения    этих  технологий.  Дело  в  том,  что   технологии G.SHDSL    и   G.SHDSLbis    ориентированы    на    организацию    симметричных    каналов    с фиксированной пропускной способностью на максимальные расстояния, а технологии ADSL и VDSL,  наоборот,  должны  работать  в  широком  диапазоне  скоростей  и  дальностей  с  их взаимным обменом.

Цифровой поток поступает в модем через пользовательский интерфейс, где

производится преобразование линейного сигнала в униполярный сигнал с логическими уровнями используемых микросхем. Далее в формирователе цикла xDSL происходит объединение цифровых потоков (если их несколько), организация служебных внутриаппаратурных каналов и канала управления удаленными устройствами (EOC – Embedded Operation Channel – встроенный эксплуатационный канал). 

 Основным элементом модема является процессор цифровых сигналов, который выполняет функции скремблирования/дескремблирования, формирования линейного сигнала TC-PAM16/32, адаптации его к импульсной характеристике кабеля (Томлинсон-прекодер) и формирования спектра выходного сигнала в соответствие с маской, определенной стандартом. Также процессор содержит эхокомпенсатор для подавления сигналов собственного передатчика в тракте приема вследствие остаточной несбалансированности дифференциальной системы модема и отражений от неоднородностей кабеля.

Линейное устройство обеспечивает формирование сигнала с линейными уровнями, гальваническую развязку электроники модема и линии, линейную защиту и выдачу дистанционного питания.

Дифференциальная система обеспечивает совмещение трактов передачи и приема в одной паре без расширения занимаемой полосы частот.

Список литературы:

1.        Балашов В.А., Лашко А.Г., Ляховецький Л.М. Технологии широкополосного доступа xDSL. – М.: Эко-Трендз, 2009. – 95 с.

2.        Парфенов Ю.А. Медным кабелям – жить. – М.: НПП «Техника связи», 2008

3.        Парфенов Ю.А. Цифровые сети доступа. – М.: Эко-Трендз, 2005

4.         Стандарты МСЭ-Т: G.991.1; G.991.2; G.992.1