Výsledky výzkumu a další informace nejen
z oblasti přístupových telekomunikačních sítí.
Access server ISSN 1214-9675
Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR.
15. ročník
Dnešní datum: 24. 09. 2017  Hlavní stránka | Seznam rubrik | Ke stažení | Odkazy  

Doporučujeme
Knihu o FTTx

Matlab server - on-line výpočty a simulace

E-learning - on-line kurzy

Trainingpoint - školení z oblasti TELCO a ICT

Kontakt
KTT FEL ČVUT
Napište nám

Redakční rada - pokyny pro autory a recenzenty

Copyright

ADSL/ADSL2+

* Vliv omezování vysílacího výkonu na propustnost ADSL

Vydáno dne 22. 05. 2005 (6785 přečtení)

Příspěvek ukazuje důsledky omezování vysílacího výkonu ve směru k účastníkovi (downstream) pomocí modelování propustnosti vysokorychlostních digitálních účastnických přípojek ADSL na základě situace v síti Českého Telecomu a na základě podmínek správy spektra vydaných v souvislosti se zpřístupněním místních vedení (LLU).


Transmitted output power limitation to ADSL performance
Abstract
This paper show consequences of transmitted output limitation in direction to user (downstream) with use of simulation, in which channel capacity of high-speed digital user lines ADSL in Czech Telecon network is measured and based on requirements for spectrum managing released because of local lines availability (LLU).


Správa spektra v kabelech použitá na základní element metalické přístupové sítě představovaný postupně rozvětvovaným kabelem opouštějícím hlavní rozvod ústředny (tzv. kabelový strom) má zajistit maximální propustnost provozovaných přípojek. Cílem je maximalizovat počet provozovatelných přípojek a velikosti jejich přenosových rychlostí. Protože se přípojky vzájemně ruší přeslechy, je třeba hledat cestu k optimálnímu využití přenosového média a maximalizovat vzdálenost od hlavního rozvodu, aby se zajistilo pokrytí co největšího počtu zájemců o vysokorychlostní přípojky. Vzdálenější přípojky jsou ovšem znevýhodněny větším útlumem vedení, a proto je snaha o kompenzaci použitím vyššího vysílacího výkonu, zejména v rychlejším, sestupném směru od poskytovatele k účastníkovi (downstream). Protože maximální vysílací výkon je limitován v příslušných doporučení, např. [1], maskami výkonové spektrální hustoty (PSD), je možno u delších přípojek použít masku PSD z doporučení a pro kratší přípojky stanovit masku přísnější. Uvedený princip omezování vysílacího výkonu se označuje u ADSL anglickým termínem power cutback, jinak u přípojek SHDSL a VDSL i zkratkou PBO (Power-back-off).

Podmínky modelování

Modelová situace vychází z technických podmínek správy spektra v kabelech Českého Telecomu zveřejněných v souvislosti s LLU [2], [3], kde je stanoveno celkem 6 vzdálenostních pásem, přičemž ADSL lze provozovat v pásmu 1 až 5. Limitní vzdálenosti účastníků v jednotlivých pásmech jsou uvedeny v tab. 1. Zároveň odpovídají vzdáleností uzlů (Node) použitého modelu kabelového stromu. V pásmu 1 a 2 je snížena maska PSD pro downstream (od 276 do 1104 kHz) o uvedené hodnoty v dB. Je uvažována varianta přípojky ADSL s frekvenčním dělením přenosových směrů uzpůsobená pro koexistenci se základní přípojkou ISDN na jednom vedení (FDD ADSL over ISDN).

Parametr

Pásmo (Node)

1

2

3

4

5

Hranice [km]

1,7

2,4

3

3,4

3,8

Pokles masky PSD [dB]

6

3

0

0

0

Tab. 1: Vzdálenostní pásma

(Pozn. vedle vzdálenosti jsou stanoveny i hranice pro útlum, takže pro klasifikaci se použije buď limit vzdálenosti nebo útlumu podle toho, který je překročen dříve)

Pro modelování byl uvažován homogenní kabelový strom s místním kabelem čtyřkové skupinové konstrukce s průměrem měděného jádra 0,4 mm a izolací PE: měrný útlum 14,3 dB/km, útlum přeslechu NEXT 68 dB a FEXT 67 dB na referenčním kmitočtu 300 kHz. Hodnoty odpovídají výchozímu omezení pro instalaci digitálních účastnických přípojek, kdy v jedné čtyřce může být provozována pouze jediná taková přípojka (tj. na druhém páru čtyřky může být např. instalována analogová telefonní přípojka). Jak naznačuje zpráva [6], mohli bychom se dočkat v brzké době prodloužení pro kabely s větším průměrem žíly.

Rozvětvená struktura stromu byla zjednodušena do elementární podoby znázorněné na obr. 1.

strom

Obr. 1 Modelová situace kabelového stromu

Přípojky z jednotlivých pásem jsou soustředěny do uzlů tak, jako by byly zakončeny v jediném místě (rozvaděči). Délky úseků jsou nastaveny tak, aby uzly ležely v limitní vzdálenosti pro dané pásmo:

l1 = 1500 m, l2 = 200 m, l3 = 700 m, l4 = 200 m, l5 = 800 m, l6 = 400 m, l7 = 400 m.

Dalším krokem bylo stanovení počtu systémů n1n5 provozovaných v jednotlivých pásmech. Východiskem byla tab. 2 vymezující počty systémů ADSL a SHDSL v kabelovém stromu. Asymetrické přípojky ADSL budou ve většině případů použity pro domácnosti, přípojky SHDSL se stejnými rychlostmi v obou směrech přenosu spíše pro podnikatelské subjekty. Zároveň je uvedena maximální rychlost ADSL ve směru sestupném (DS) a vzestupném (US), které by mělo být dosaženo v jednotlivých pásmech. Z uvedených procent je odvozena referenční konfigurace kabelového stromu.

Technologie

Pásmo

1

2

3

4

5

SHDSL

0,4

0,4

0,4

0,2

0,2

ADSL

5

5

5

1

0,4

Max. rychlost

DS/US [kbit/s]

1024/256

1024/256

1024/256

512/128

256/64

Tab. 2 Procentuální využití párů v kabelovém profilu

Porovnání přenosových rychlostí

Bližší popis modelování a grafické výstupy uvádí článek Modelování kabelového stromu. Výpočet modelu kabelového stromu si můžete vyzkoušet též na Matlab serveru.

Výpočet přenosových rychlostí na modelu kabelového stromu byl proveden nejen pro referenční konfiguraci, ale i pro další varianty. Bylo uvažováno zvýšení počtu digitálních systémů v kabelu oproti referenční konfiguraci vycházející z tab. 2 (obsazení 18% profilu), a to na pětinásobek SHDSL (8% přípojek SHDSL – označení v grafech +SHDSL), dva a půl násobek ADSL (41% přípojek ADSL – označení v grafech +ADSL), až téměř na maximálních 50%, tj.v každé čtyřce jeden digitální systém (označení v grafech +ADSL/SHDSL). Vedle kombinace těchto systémů byl proveden i test bez koexistující přípojky SHDSL (tj. 50% přípojek ADSL – označeno v grafech ++ADSL). Obr. 2 ukazuje porovnání výsledků oproti referenční konfiguraci pro směr sestupný (DS). Je zřejmé, že přidání dalších přípojek SHDSL příliš nesníží přenosové rychlosti ADSL v sestupném směru, určitý pokles je patrný jen v pásmu 1 a 2. Naopak výrazný je vliv nárůstu přípojek ADSL.

grafDS

Obr. 2 Porovnání přenosových rychlostí pro různé obsazení kabelového stromu ve směru sestupném

Obr. 3 ukazuje porovnání výsledků oproti referenční konfiguraci pro směr vzestupný (US). Je zřejmé, že přidání dalších přípojek SHDSL sníží přenosové rychlosti ADSL výrazněji u vzdálenějších přípojek, a sice od pásma 3 více než přidání ADSL. Tato skutečnost je způsobena přeslechem na blízkém konci (NEXT) v důsledku plného překryvu vzestupného pásma ADSL s pásmem SHDSL. Absence SHDSL (++ADSL) znamená výrazné zvýšení přenosové rychlosti ADSL ve směru vzestupném pro vzdálenější přípojky.

Pozn.: V grafech jsou uvedeny teoretické hodnoty přenosové rychlosti na fyzické vrstvě. Modemy prakticky připouštějí maximální rychlosti US nejčastěji mezi 0,8 a 1 Mbit/s.

grafUS

Obr. 3 Porovnání přenosových rychlostí pro různé obsazení kabelového stromu ve směru vzestupném

Podíváme se podrobně na důsledky redukce vysílací ho výkonu PBO (snížení masek downstream podle podmínek správy spektra v pásmu 1 a 2). Jak je patrné z obr. 4, kde je vliv PBO demonstrován na referenční konfiguraci a plně obsazenému kabelovém stromě (++ADSL), snížení masek pomůže pouze systémům v pásmu 3, a to nepříliš výrazně. Pro vzdálenější přípojky se rychlosti téměř neliší. Naopak přenosová rychlost přípojek v pásmu 1 a 2 je snížením masek podstatně redukována. Zdá se tedy, že přínos v pásmu 3 nevyváží úbytky přenosové rychlosti v pásmu 1 a 2, a to ani ve skutečné přístupové síti, která má podstatně složitější strukturu, než zjednodušený modelový případ. Nicméně v zájmu provozovatele je uspokojit maximální počet účastníků alespoň přípojkou s nižší přenosovou rychlostí.

grafDS_PBO

Obr. 4 Porovnání přenosových rychlostí při použití omezovaní výkonu (PBO) a bez omezování vysílacího výkonu (-PBO) ve směru sestupném

Uvedené skutečnosti vyplývají z toho, že každou přípojku ruší nejvíce přeslechy od přípojek ve stejném pásmu, protože mají souběh na největší vzdálenosti kabelu. Obdobný souběh může nastat i s delšími přípojkami zakončenými v pásmech s vyšším pořadovým číslem, ale takto vznikající přeslechový signál není tak závažný, jelikož je již značně zeslaben útlumem vedení, ještě než se dostane do souběhu.

Dále byl zkoumán vliv uspořádání modelu v extrémní situaci, kdy l2 = 0 a l4 = 0. V takovém případě jsou přeslechy mezi systémy v různých pásmech největší. Vliv na přenosovou rychlost oproti referenční konfiguraci však byl nízký (pokles do 5%).

Závěr

Výše uvedené grafické porovnání ukazuje výpočet přenosových rychlostí ADSL pro různé případy. Prakticky využitelná přenosová rychlost by se získala po odečtení režie záhlaví ADSL, popř. dalších vyšších vrstev komunikace. Přesto lze konstatovat, že v pásmu 1 až 3, tj. do vzdálenosti 3 km od ústředny, by měla být dosažitelná rychlost 2 Mbit/s v sestupném směru i při 50% obsazení profilu kabelu.

Dále se na uvedeném modelu ukazuje, že snížení masek PSD pásmech 1 a 2 pomůže jen přípojkám zakončeným v pásmu 3 a to nepříliš výrazně, ovšem za cenu výrazného úbytku přenosové rychlosti v pásmu 1 a 2. Z hlediska maximalizace propustnosti kabelového stromu se zdá efektivnější snižování masek neprovádět a raději nabídnout bližším účastníkům vyšší přenosové rychlosti. Z pohledu provozovatele však může být významným argumentem uspokojení maximálního počtu účastníků přípojkami ADSL. Mechanismus omezování vysílacího výkonu PBO je nevyhnutelný pro sestupný směr tam, kde ústřednové jednotky nejsou umístěny v jednom bodě, např. v případě nehomogenního kabelového stromu. Dále je používán ve vzestupném směru (UPBO) např. u VDSL.

Nejefektivnější pro využití kabelového stromu a omezení přeslechů je provoz přípojek s nastavenou šumovou rezervou (Fixed Noise Margin) pro dané přenosové rychlosti, kdy každá přípojka vysílá s minimálním výkonem pro dasažení požadované šumové rezervy, takže pro nižší přenosové rychlosti a vzdálenosti se pohybujeme hluboko pod maskou PSD.

Příspěvek vznikl za podpory projektu „Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy“, GA102/03/0434.

Program pro výpočet kabelového stromu naleznete zde.

Odkazy

[1] ETSI TS 101 388 V1.3.1 (2002-05) - Technical Specification - Transmission and Multiplexing (TM); Access transmission systems on metallic access cables; Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) - European specific requirements.
[2] Referenční nabídka zpřístupnění metalického účastnického vedení (RUO), platné od 30.7.2004 - příloha 15: Technická specifikace.
[3] Referenční nabídka zpřístupnění metalického účastnického vedení (RUO), platné od 30.7.2004 - příloha 16: Správa spektra.
[4] ETSI TR 101 830-1 V1.3.1 (2002-12): Transmission and Multiplexing (TM); Access networks; Spectral management on metallic access networks; Part 1: Definitions and signal library.
[5] Jirouš, J.: Omezení rušení v kabelech se symetrickými páry pomocí filtrů. Diplomová práce. ČVUT, FEL. Praha 2005.
[6] Tisková zpráva: Český Telecom výrazně rozšiřuje dosah a pokrytí vysokorychlostním Internetem (17.03.2005).



Autor:        J. Vodrážka
Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL

Informační e-mail Vytisknout článek
Projekty a aktuality
01.03.2012: PROJEKT
Výzkum a vývoj nového komunikačního systému s vícekanálovým přístupem a mezivrstvovou spoluprací pro průmyslové aplikace TA02011015

01.01.2012: PROJEKT
Vývoj adaptabilních datových a procesních systémů pro vysokorychlostní, bezpečnou a spolehlivou komunikaci v extrémních podmínkách VG20122014095

09.10.2010: PROJEKT
Výzkum a vývoj datového modulu 10 Gbit/s pro optické a mikrovlnné bezdrátové spoje, FR-TI2/621

09.01.2010: PROJEKT
Sítě s femtobuňkami rozšířené o řízení interference a koordinaci informací pro bezproblémovou konektivitu, FP7-ICT-2009-4 248891

09.11.2008: PROJEKT
Ochrana člověka a techniky před vysokofrekvenčním zářením, FI-IM5/202

20.06.2008: Schválení
Radou pro výzkum a vývoj jako recenzovaný časopis

01.04.2007: PROJEKT
Pokročilá optimalizace návrhu komunikačních systémů pomocí neuronových sítí, GA102/07/1503

01.07.2006: Doplnění sekce pro registrované

12.04.2005: Zavedeno recenzování článků

30.03.2005: Výzkumný záměr
Výzkum perspektivních informačních a komunikačních technologií MSM6840770014

29.11.2004: Přiděleno ISSN

04.11.2004: Spuštění nové podoby Access serveru

18.10.2004: PROJEKT
Optimalizace přenosu dat rychlostí 10 Gbit/s, GA102/04/0773

04.09.2004: PROJEKT
Specifikace kvalitativních kritérií a optimalizace prostředků pro vysokorychlostní přístupové sítě, NPV 1ET300750402

04.06.2004: PROJEKT
Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy, GA102/03/0434

Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

NAVRCHOLU.cz

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.