14
телефонной линии для обеспечения пользователей услугами
широкополосного доступа. В технологию заложены основополагающие
принципы:
- объем работ минимальный;
- при нарушениях в сети, телефонная связь работает;
- используются существующие телефонные сети.
На этих принципах построена технология ADSL и процесс перехода
(рис 1.3).
В основе схемы подключения используется принцип частотного
разделения. Сигнал, в частотном диапазоне (рис.1.4)делится на 3 части:
- передача сигналов телефона;
- вверхняя линия ADSL;
- нижняя линия ADSL.
От абонента к узлу скорость передачи информации меньше, а от узла
больше. ADSL технология занимает диапазон до 1,1 МГц. Для данных
вверх по линии предусмотрен меньший диапазон.
Диапазон сигнала телефона от 0,3 до 20 кГц, линия вверх - от 30 кГц
до 140 кГц, линия вниз - от 140 до 1100 кГц.
Различают 2 стандарта ADSL:
1. При пользовании телефоном связь осуществляется от 300 до 3,4
кГц, ADSL находится выше 30 кГц.
2. При линии ISDN до 80 кГц, ADSL находится выше 138 кГц.
Сплиттеры имеют два фильтра высоких и низких частот.
15
АТС
Телефонная линия или ISDN
DSLAM
АТС
Сплиттер
Сплиттер
NGN
Телефонная
сеть
ADSL
модем
Телефонная
сеть
Рисунок 1.3 – Преобразование телефонного соединения в соединение ADSL
ADSL
линия вверх
4
20
100
400
1100
F, кГц
ADSL
линия вниз
Телефонный
сигнал
Рисунок 1.4 - Частотный диапозон для передачи сигналов
телефонии и ADSL
P,
дБ
16
Они разделяют линии ADSL и телефонной линии.
Изучим комплекс устройств в составе ADSL. Проследим, как
преобразовываются данные в протоколах от компьютера до сервера. На
рис 1.5 рассмотрены несколько устройств, которые участвуют в передаче
информации и взаимодействии протоколов.
Информация передаётся от пользователя через протокол верхнего
уровня HTTP. Кадры HTTP упаковывают в кадры TCP/IP и передают на
модем. При этом используются интерфейсы обмена – Ethernet или USB.
Роль модема состоит в преобразовании информации пользователя в
формат TCP/IP. Дальше передаёт по сети, модем создаёт 4 уровня ADSL:
первый - физический уровень, второй - канальный уровень, третий
контрольный - уровень РРР и четвёртый - протокол TCP/IP.
Созданные в модеме кадры ADSL передаются по телефонной линии
на DSLAM. К нему подключаются несколько модемов.
DSLAM представляет собой устройство, работающее с информацией
на уровне ATM и ADSL. Задача DSLAM - восстановление информации из
кадров и создание потока ATM. ADSL технология появилась в 1990-х,
когда основной концепцией построения сетей была технология ATM.
Сейчас технология ATM работает как служебная. Поэтому
необходимо ячейки ATM преобразовать в протокол TCP/IP. В
абонентскую цепь включено еще устройство, имеющее название сервера.
Это устройство - маршрутизатор IP для управления доступом. BRAS
управляет работой трафика сети от абонента по каналу передачи пакетного
трафика. Скорость передачи данны регулируется BRAS. Большинство
оператораторов ADSL сетей ограничивают трафик устанавливая на узлах
доступа ATM пониженные скорости. В будущем, для повышении гибкости
и увеличение скорости прохождения информации, будут применятся
краевые маршрутизаторы. Операторы сетей нуждаются в более гибкой
масштабируемости, здесь без BRAS не обойтись.
Кроме управления потоками, BRAS выполняет функцию по
17
преобразованию информации, поэтому BRAS выполняет краевую задачу:
передача информации в сеть
модем
ADSL
модем
ADSL
модем
ADSL
DSLAM
BRAS
Internet
ISP
HTTP
HTTP
PPP
PPP
ATM ATM ATM
ATM
ADSL ВОЛС/WDM
Разные технологии
TCP/IPTCP/IP
TCP/IPTCP/IP
TCP/IPTCP/IP
модем DSLAM
BRAS
ISP
Рисунок 1.5 – Полная схема подключений в ADSL
Отметим, что критичной является связка модем и DSLAM. Остальные
элементы (см.рис.1.5) относятся к устройствам NGN или частям сети.
Особенность ADSL – это применение модуляции 256DMT. Передача
данных осуществляется с помощью 256 несущих. В канале расположены
256 мини-модемов, каждый передает данные своей несущей.
Эффективность ресурса значительно повышается. Защитный интервал
4312,5 Гц находится между соседними несущими. Одна часть передает
информацию вверх, другая часть - вниз (рис.1.6). С помощью амплитудно-
фазовой модуляции осуществляется передача информации на несущей.
Количество информации на несущей относится как сигнал/шум, если
отношение сигнал/шум маленькое, то скорость уменьшается. повторяет В
18
зависимости от отношения сигнал/шум, распределяется скорость передачи
по частоте. При передачи 256DMT / QAM (рис. 1.7) амплитудно-
частотной характеристики и помехи. Уровней сигнала копирует
амплитудно-частотную характеристику, а помеха действует только на одну
несущую. Условия, влияющие качества ADSL
Выделяют два условия влияющие на качество ADSL:
- влияние проводов абонентской линии,
- влияние модем-DSLAM.
К базовым параметрам абонентской линии относятся:
- наличие электрического напряжения на линии;
- электрическое сопротивление проводов;
- электрическое сопротивление изоляции проводов;
- индуктивность проводов электрическая емкость ;
- на определенной частоте сопротивление линии;
- электрическая симметрия пары.
6
35
45 256
f, кГц
Линия вверх
Линия вниз
Телефония
Биты передачи
Несущие 6-35
Несущие 45-256
Рисунок 1.6 – Распределение несущих в алгоритме передачи 256 DМТ
19
200
400
600
800
1000
1200
f, кГц
-90дБ
-80дБ
-70дБ
-60дБ
-50дБ
-40дБ
-30дБ
-20дБ
дБм/Гц
Амплитудно-частотная характеристика линии
Частотная помеха в рабочем диапазоне частот
200 800
1000
1200
f, кГц
-90дБ
-80дБ
-70дБ
-60дБ
-50дБ
-40дБ
-30дБ
-20дБ
дБм/Гц
400
Рисунок 1.7 – Влияние шумов на распределение уровней передачи по
отдельным несущим
Эти параметры характеризуют качество телефонной сети, очень важны
при паспортизации проводов под ADSL.
Существуют ещё специализированные параметры провода. Для
диагностики телефонного провода необходимо подавать тестовый сигнал
и анализировать качество сигнала по телефонной сети.
К особенным сетевым параметрам относят:
- затухания в проводе;
20
- соотношение сигнал/шум и помехи;
- амплитудно-частотная характеристика;
- переходное затухание;
- различные помехи;
- потери;
- симметрия проводов.
- наличие неоднородностей в кабеле.
Неоднородности в кабеле отрицательно влияют на параметры
передачи. Через пайку сигнал разветвляется и отражается. В результате у
приемника 2 сигнала – прямой и отраженный.
Отраженный сигнал сильно зависит от качества пайки. Из теории
сигналов, отражение тем больше, чем больше частота сигнала.
Устройства широкополосной связи чувствительны к неоднородностям в
линиях передач информации. В технологии ADSL чувствительность
немного компенсируется подстройкой пары модем-DSLAM. В случае
отпайки скорость резко падает.
На параметры качества ADSL влияет работа пары модем-DSLAM.
1. Технология ADSL подразумевает независимость параметров
DSLAM и модема.
2. Фактор нестыковки может возникнуть при установитки не
эффективного режима работы модема и DSLAM.
3. Неправильная настройка эквалайзеров, так же понижает скорость
передачи.
4. Качество подключения ADSL ухудшается, при нестыковке канала,
нарушается кодирование и появляется сбой в работе SNR.
21
1.1.4 Технология ADSL2
Новый стандарт технология ADSL получила в 2002 г, получив название
ADSL2. Сделаны доработки, которые повысили эффективность в ADSL2.
Принятые доработки и изменения в технологии ADSL2:
- улучшена работа физического уровня и изменён алгоритм модуляции
и изменена схема кодирования;
- создан алгоритм управления потоков мощности;
- улучшение инициализации модема;
- добавлена функция диагностики линии в процессе работы;
- адаптация процесса передачи информации при нарушениях в
абонентской линии;
- создана работы ADSL2 без телефонного сигнала, только в цифровой
передаче;
- быстрый запуск модема.
Важной особенностью технологии ADSL2 является управление
мощностью передачи. В ADSL2 технологии имеется возможность работы
устройства в трех режимах:
- L0 – мощность передачи - максимальная;
- L2 – режим низкого энергопотребления;
- L3 – «спящий режим».
В ADSL2 добавлена диагностика телефонной линии. Появилась
возможность измерять параметры: шума, степень затухания сигнала,
соотношения сигнал / шум. Диагностика осуществляется с двух сторон
линии одновременно. Для диагностики существуют три режима:
- диагностика, при передачи информации;
- диагностика, при инициации модема;
- диагностика, в режиме, позволяющий выполнять все измерения.
Модем-DSLAM в паре диагностируют такие параметры телефонной
линии:
- на каждой несущей характеристику канала;
22
- на каждой несущей шум;
- на каждой несущей соотношение сигнал / шум;
- общее затухание в сети;
- уровень затухание сигнала цепи;
- запас отношения сигнал / шум;
- максимальная возможная скорость передачи информации;
- наведенную мощность.
Алгоритмы работают по единому принципу, подстраивают режим
передачи информации модем-DSLAM так, чтобы компенсировать влияние
появившейся помехи. Данные алгоритмы отличаются от 256DMT/QAM,
выполнявшего подстройку перед началом обмена модем-DSLAM. В
ADSL2 для адаптации сети разработаны дополнительно три алгоритма.
1. Первый алгоритм, переносит информацию с поврежденных несущих
на благополучные, заполняется резерв в канале передачи.
2. За счет настройки мультиплексоров второй алгоритм объеденяет
данные, компенсируя разницу в задержках информации.
3. Третий алгоритм выравнивает скорость трафика с помощью
настроек мультиплексора.
Первый алгоритм применяется обязательно в ADSL2 технологии.
Другие два алгоритма необязательные, вспомогательные.
Приведём работу первого алгоритма. Возникла помеха на верхнем
(рис.1.8) уровне, которая воздействует на несущие. Согласно алгоритму
адаптации 256DMT/QAM для ослабления помехи уменьшаем уровень
QAM на пораженных несущих. Для использовании модуляции двенадцать
битам на один символ, переходим на уровень, где скорость передачи
десять бит на символ. Это уменьшение SNR на несущей на шесть дБ.
Другое решение предлагает первый алгоритм. Существует резерв
пропускной способности из-за разницы реальной скорости передачи и
максимальной. Алгоритм перемещает пораженные биты на резервные
места (см. рис.1.8). Скорость обмена не изменяется, но адаптация
23
выполняется.
Технология ADSL2 улучшила борьбу переходными помехами за счет
ввода «спящего» режима в модеме. В случае слабой связи между линиями,
работа пользователя ADSL приводит к появлению шумового фона в
другой линии. Помогает первый алгоритм, перемещением битов в другие
диапазоны (рис.1.9)
Второй алгоритм устраняет задержку информации при помощи
управления в настройках мультиплексоров. Внутри потока данных он
создаёт каналы передачи информации для регулирования задержки
передачи канала (рис.1.10).
Передача речевой информации очень критична к задержке, передача
другой информации некритична. Третий алгоритм даёт возможность
использовать всю полосу передачи информации потоку LP1. При вызове
CVoDSL, голосу передаётся большая часть полосы, а полоса передачи
данных становится меньше. При отсутствии вызовов, снова вся полоса
отводится для передачи информации.
Распределение ресурсов в ADSL2 технологии реализовано с помощью
канала передачи информации между другими категориями в трафике.