Zvyšování efektivnosti přenosu po kabelových přenosových médiích v přístupových sítích

Autor: B. Šimák <simak(at)feld.cvut.cz>, Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL, Téma: Řešené projekty, Vydáno dne: 03. 11. 2003

Projekt řešený za podpory Grantové agentury České republiky v letech 2000 až 2001 pod číslem GA102/00/1650
Řešitel: Doc. Ing. Boris Šimák, CSc. - ČVUT v Praze, FEL


Výzkumný úkol má v náplni návrh a optimalizaci struktur přístupových sítí s kombinací optického a metalického přenosového média z hlediska technického při zohlednění otázek ekonomických s cílem minimalizace nákladů na budování infrastruktury sítě.

Shrnutí výsledků za celou dobu řešení projektu

Během řešení projektu byl získán značný soubor poznatků, z nichž některé byly průběžně publikovány již v průběhu řešení. Pro širokou veřejnost jsou určeny webové stránky, kde jsou publikovány základní informace o problematice přístupových sítí. Je využit webový server katedry telekomunikační techniky ČVUT FEL na adrese http://access.comtel.cz.

Dosažené výsledky v jednotlivých oblastech:

Výzkum a využití symetrických metalických vedení

Výzkum se zaměřil na vlastnosti telefonních místních, vnitřních a datových kabelů při vysokých kmitočtech až řádově do 100 MHz. Byly změřeny parametry metalických párů v běžných kabelech u nás používaných z produkce společnosti PRAKAB. Parametry z modelů získaných měřeními byly použity pro simulaci vedení v prostředí MatLab. Byly navrženy modely pro simulaci vlastností symetrických párů i modely pro simulaci přeslechového rušení FEXT a NEXT mezi páry v kabelu.

Byl proveden rozbor zdrojů rušení a provedena simulace přeslechových vazeb z různých systémů v prostředí MatLab s návazností na generátor rušení pro praktické testování. Omezování vlivu negativních jevů v kabelech je možné s využitím kompenzace přeslechových vazeb, v omezené míře pasivním balancováním či pomocí elektronických obvodů potlačování přeslechů. Byl také uvažován vliv impulsního rušení na chybovost při přenosu, kde byla zjišťována účinnost korekčních protichybových mechanismů implementovaných u xDSL systémů.

Na základě získaných poznatků byla navržena koncepce funkčního modelu symetrického vedení s nastavitelnými parametry. Byly realizovány dílčí bloky (analogová rozhraní, diferenciální sondy, elektronické vidlice, D/A a A/D převodníky) a navrženy algoritmy pro digitální zpracování signálu pro vybrané řešení pomocí signálových procesorů TI. Zásadním problémem se jeví jediný EMIF (External Memory InterFace) port signálových procesorů řady TMS320C62x a TMS320C67x. Další úsilí ve směru implementačním se po získaných zkušenostech bude soustřeďovat na procesor nové řady TMS320C6414, který poskytuje dva EMIF porty i vyšší rychlost.

S použitím navržených modelů byla zkoumána teoretická maximální informační propustnost symetrických párů v mnohapárových kabelech. Ukazuje se, že i původní telefonní kabely jsou využitelné pro vysokorychlostní přenos digitálních signálů rychlostmi až desítek Mbit/s v kmitočtových pásmech až do desítek MHz na vzdálenost stovek m až jednotek km.

Výzkum optických sítí a prvků

Byly zmapovány současné trendy jak v systémové tak součástkové oblasti s ohledem na aplikace v přístupových sítích. Na základě získaných informací byl proveden rozbor aplikovatelnosti optických prvků a byly vytvořeny podklady pro modelování optických prvků (vysílače, multiplexory, optické zesilovače) a byla provedena simulace různých variant uspořádání optické sítě (metropolitní síť, přenosový trakt STM-16, DWDM systém) v prostředí OptSim.

Teoreticky byla zkoumána problematika omezujících vlastností optických vláken, zejména útlumu, nelineárních jevů a disperze a na základě zjištění poznatků i provedených měření byl navržen model s odpovídajícími parametry pro simulační prostředí OptSim.

Byla provedena analýza optických komponent a navržena koncepce pro vícenásobné využití optických vláken v sítích LAN a MAN prostřednictvím optických rozhraní typu Ethernet. Podrobně byla rozpracována problematika vlnového multiplexu DWDM a navazujících optických vrstev sítě. Byla zkoumána praktická použitelnost řešení DWDM v přístupových sítích na základě ekonomicko-technického rozboru.

Rozbor vlastností a využitelnosti jednotlivých technologií v přístupové síti

Během řešení byly vytvořeny simulační programy pro zjišťování dosažitelné přenosové rychlosti přípojek ADSL a přípojek VDSL v závislosti na vlastnostech přenosového prostředí. Postupně se dospělo k simulátoru xDSL přístupové sítě, který zahrnuje vedle uvedených technologií i HDSL, SDSL, SHDSL, BRA-ISDN a PRA-ISDN jako potenciální zdroje rušení s možností nadefinovat požadovanou strukturu sítě. Na základě toho byly získány poznatky pro implementaci xDSL technologií v síti, které byly ověřeny i praktickými měřeními.

Byl proveden rozbor vlastností a služeb ISDN v návaznosti na prostředky přístupové sítě a navrženy způsoby dalšího efektivního využití existující sítě ISDN a její návaznosti na jiné prostředky přístupové sítě. V souvislosti s tím byly zkoumány možnosti kompresních metod pro nízkorychlostního připojení a zprostředkování tzv. multimediálních služeb. Zejména byly rozvíjeny metody komprese obrazového signálu, metody kódování a segmentace.

Zabývali jsme se podrobným zhodnocením existujících přístupových prostředků i z hlediska jejich dostupnosti a konkurence na trhu v ČR. Byla zjištěna východiska pro stanovení vhodného poměru optických a metalických přenosových médiích v přístupových sítích s tím, že je nutné věnovat zvýšenou pozornost bezdrátovým řešením, která přispívají k tvorbě konkurenčního prostředí na liberalizovaném telekomunikačním trhu.

Na základě praktických zkušeností s konkrétními technologiemi byly navrženy strategie pro řešení efektivního vysokorychlostního přístupu pomocí aktivních optických sítí založených na technologii SDH a xDSL systémů, které jsou použitelné i pro podniková řešení a lokální sítě.