Metalické účastnické přípojky VDSL2 lze provozovat při
použití modulace VDMT značnými přenosovými rychlostmi, ovšem jen na krátkou
vzdálenost. Na větší vzdálenost lze použít hybridní opticko-metalickou síť (FTTC)
nebo aktivní plně metalickou síť.Hierarchical active network with VDMT - abstract
The classical access networks consist of digital
subscriber lines (xDSL) on metallic as well as optical lines in FTTx
architecture. The VDSL2 line systems with VDMT modulation and line bounding
will be used for a data bit rates of hundreds Mbps and distance between active
nodes can be measured in hundreds meters. The original all-metallic concept is
hierarchic active access network (HAAN).
Zásadním vlivem omezujícím dosažitelnou přenosovou rychlost na
metalických vedeních jsou přeslechy, které lze potlačovat při použití modulace
VDMT (Vectored Discreete Multitone) - viz článek Vektorová
modulace DMT. Přípojky VDSL2 (Very-high-speed Digital Subscriber Line) lze
přitom provozovat při rychlostech dle článku Teoreticky
dosažitelné přenosové rychlosti u přípojky VDSL2 s potlačováním přeslechů.
Pokud je požadována vyšší přenosová rychlost na větší vzdálenost, je možné
využít hybridní přístupovou síť, viz např. článek Základy FTTx.
Není-li možné či ekonomické realizovat optické sekce přístupové sítě, lze
ponechat metalická vedení a využít principu sdružování více vedení pro navýšení
přenosové rychlosti a aktivních prvků v síti, které zajistí regeneraci
signálu a vícestupňové multiplexování, včetně statistického multiplexu pro
redukci přenosové rychlosti směrem k centrálnímu prvku sítě.
Navržená koncepce hierarchické
aktivní přístupové sítě řeší značně omezenou překlenutelnou vzdálenost u
metalických vedení při požadavku účastnických přenosových rychlostí řádově
desítek Mbit/s. Zvýšení dosahu je možné pomocí aktivních prvků umístěných ve
struktuře kabelového stromu, podobně jako u hybridní přístupové sítě FTTC
(FTTCab) ovšem s tím rozdílem, že aktivní prvek není připojen
k centrálnímu prvku provozovatele optickým vláknem, ale svazkem
metalických vedení v existujícím místním kabelu na principu tzv. inverzního
multiplexu (též zkratka IM či označení Multi-Pair Bonding).
Model hierarchické aktivní
přístupové sítě
Pro maximalizaci přenosové rychlosti je vhodné použít
potlačování přeslechů ve svazku např. 10 párů (5 čtyřek), což odpovídá jedné
podskupině místního kabelu. V traťovém rozváděči, příp. i v síťových rozváděčích
je umístěn aktivní prvek (externí jednotka DSLAM) připojená k centrálnímu
DSLAM svazkem vedení pro zvýšení celkové přenosové rychlosti. V aktivních
síťových prvcích navíc dochází ke sdružování toků od více účastníků a lze
uplatnit koncentraci provozu a výhody statistického multiplexu, případně
vysílání společného toku více účastníkům (broadcast). Obecně je možno
uspořádání hierarchické přístupové sítě zobrazit strukturou na obr. 1. Na
účastnický multiplexor DSLAM je připojen svazkem m0 párů
externí DSLAM umístěný v mezilehlém rozvaděči. Přenos ve svazku vedení je
zajišťován pomocí přípojek VDSL2 s modulací VDMT, tedy s kompenzací
přeslechů FEXT uvnitř svazku vedoucí k maximalizaci přenosové rychlosti.
Za předpokladu stejných rychlostí přípojek ve svazku R(d0)
pracujících na vzdálenosti d0 je přenosová rychlost této
sekce R0 = m0 . R(d0),
což je rychlost, kterou je připojena externí jednotka DSLAM k centrálnímu
multiplexoru DSLAM.

Obr. 1 Obecná struktura hierarchické přístupové sítě
Na externí DSLAM mohou být připojeni přímo účastníci, nebo
může následovat další hierarchický stupeň aktivních prvků DSLAM v počtu s1
připojených svazkem m1 párů na vzdálenost d1
rychlostí R1 = m1 . R(d1).
Přitom se využívá koncentrace provozu, takže R0 ≤
s1.R1.
Zavádíme koncentrační činitel K1, takže lze vyjádřit:
a obecně pro p stupňů hierarchie:
a dále platí:
Pro rychlost v místě p lze psát:
Výsledná rychlost pro účastníka bude limitována propustností
všech sekcí.
Pro telekomunikační aplikace v přístupové síti není
praktické vytvářet více než dvě úrovně hierarchie. Koncentrační (agregační)
poměr je možné volit v určitém rozmezí v závislosti na typech
provozovaných služeb, např. poměr 1:K1, kde K1
je z intervalu 2 až 20 u jednoúrovňové hierarchie, příp. poměr
1:K1:K2,
kde K1 je z intervalu 2 až 5 a K2 z intervalu 2 až 8 u
dvouúrovňové hierarchie.
Odhadované přenosové rychlosti
Pro odhad dosažitelné přenosové rychlosti budeme uvažovat,
že je použito potlačování přeslechů ve svazku 10 párů (5 čtyřek; příp. ve
větším svazku, pokud je to účelné), což odpovídá jedné podskupině místního
kabelu.
Zaměříme se tedy na přenosovou rychlost dosažitelnou na
svazku deseti vedení. Pokud bude použito úplné potlačení přeslechů FEXT, bude
působit pouze zbytkový šum pozadí AWGN (uvažována hodnota -130 dBm/Hz) a
dostaneme rychlosti ve směru vzestupném a sestupném podle obr. 2 pro
kmitočtový plán 997 a podle obr. 3 pro kmitočtový plán 998 znázorněné
čárkovaně. Výpočty jsou provedeny pro místní kabel čtyřkové konstrukce
s průměrem měděného jádra 0,4 mm.
Obr. 2 Celkové přenosové rychlosti svazku pro plán 997
s úplnou (čárkovaně) a částečnou (plnou čarou) koordinací VDMT
(sestupný směr modře, vzestupný směr červeně)
Obr. 3 Celkové přenosové rychlosti svazku pro plán 998
s úplnou (čárkovaně) a částečnou (plnou čarou) koordinací VDMT
(sestupný směr modře, vzestupný směr červeně)
Podle vzdálenosti externích prvků DSLAM od centrálního účastnického
multiplexoru a dále v závislosti na délkách přípojek od posledního
aktivního prvku k účastnickým modemům můžeme dospět k různým
výsledkům a zejména k široké škále kombinací přenosových rychlostí.
Uvedeme si některé příklady scénářů řešení jednoúrovňové aktivní přístupové sítě.
Tab. 1 Dosažitelné přenosové rychlosti pro různé
scénáře hierarchické aktivní přístupové sítě pro kmitočtový plán 997
Nejprve v tab. 1 pro plán 997. Jsou uvažovány tři délky
sekcí d0 od centrálního k externímu aktivnímu prvku DSLAM. Pro
každý případ dále dvě varianty délky d1 a v posledním sloupci
celková délka od centrálního DSLAM k účastnickému modemu d. Výsledná
přenosová rychlost pro účastníka bude vždy menší z hodnot R(d1)
a R1 pro příslušný směr provozu. Snahou je, aby parametry
hierarchické přístupové sítě d0, d1, m0, m1,
s1, K1 byly nastaveny tak, aby se rychlosti R(d1)
a R1 příliš nelišily.
V praxi je nutné vycházet ze skutečné situace
v síti, protože zejména vzdálenost d0 bude určena polohou
traťového či síťového rozváděče. Vzdálenosti d1 pak budou nabývat různých
hodnot pro různě vzdálené účastníky v intervalu, který bude omezen
minimálními přípustnými hodnotami přenosových rychlostí pro požadovanou službu.
Dosah je možno prodloužit sdružením více vedení i na poslední sekci
k účastnickému modemu (poslední řádek tabulky). Obdobná tabulka je
připojena i pro plán 998 (tab. 2).
Tab. 2 Dosažitelné přenosové rychlosti pro různé scénáře
hierarchické aktivní přístupové sítě pro kmitočtový plán 998
Volba plánu 997 či 998 záleží na převažujících typech
služeb. Pro stejné přenosové rychlosti v obou směrech je vhodnější
kmitočtový plán 997. Charakter služeb v přístupové síti pro převažující
segment domácností hovoří spíše pro vyšší přenosovou rychlost ve směru
k účastníkovi a tedy pro kmitočtový plán 998. Jeho použití
v hierarchické jednoúrovňové přístupové síti umožní dosáhnout přenosových
rychlostí přibližně 50/15 Mbit/s do vzdálenosti 1,4 km. Při dvouúrovňové hierarchii by se dosažitelná
vzdálenost prodloužila na cca 2 km. Pro symetrický přenos zejména pro podnikatelské subjekty s nižšími
požadavky na přenosovou
rychlost je vedle toho k dispozici přípojka SHDSL, u jejíž rozšířené
verze za použití sdružování vedení lze dosáhnout rychlostí přes 10 Mbit/s na
vzdálenost až několika km. Spektrálně jsou přípojky VDSL2 a SHDSL velice dobře
slučitelné.
Závěr
Koncepce hierarchické aktivní
přístupové sítě je originálním přínosem autora k řešení značně omezené
překlenutelné vzdálenosti u metalických vedení při požadavku účastnických
přenosových rychlostí řádově desítek Mbit/s. Zvýšení dosahu je možné pomocí
aktivních prvků umístěných ve struktuře kabelového stromu, podobně jako u
hybridní přístupové sítě FTTC (FTTCab) ovšem s tím rozdílem, že aktivní
prvek není připojen k centrálnímu prvku provozovatele optickým vláknem,
ale svazkem metalických vedení v existujícím místním kabelu na principu
tzv. inverzního multiplexu (Multi-Pair Bonding).
Pro maximalizaci přenosové rychlosti je vhodné použít
potlačování přeslechů ve svazku vedení. V traťovém rozváděči, příp. i v
síťových rozváděčích je umístěn aktivní prvek (externí jednotka DSLAM)
připojená k centrálnímu DSLAM svazkem vedení pro zvýšení přenosové
rychlosti. V aktivních síťových prvcích navíc dochází ke sdružování toků
od více účastníků a lze uplatnit koncentraci provozu.
Tento příspěvek vznikl
za podpory grantového projektu GACR 102/07/1503.
Odkazy
[1] Šimák, B. – Vodrážka, J. – Svoboda, J.: Digitální
účastnické přípojky xDSL, 1. díl, Metody přenosu, popis přípojek HDSL, SHDSL,
ADSL, VDSL. Sdělovací technika, Praha 2005.
[2] Vodrážka, J. – Šimák, B.:
Digitální účastnické přípojky xDSL, 2. díl, Vlastnosti přenosového prostředí a
jejich měření. Sdělovací technika, Praha 2008.
[3] Brady, M. H. – Cioffi, J. M.:
TheWorst-Case Interference in DSL Systems Employing Dynamic Spektrum
Management. Hindawi Publishing Corporation EURASIP Journal on Applied Signal
Processing. Volume 2006, Article ID 78524, p. 1–11.
[4] Cendrillon, R. – Ginis, G. –
Bogaert, E. – Moonen, M.: A Near-Optimal Linear Crosstalk Canceler for VDSL.
Submitted to IEEE Transactions on Signal Processing 2004. on-line (10.11.2006) http://eprint.uq.edu.au/archive/00001831
/01/linear_canc.pdf