Varianty přípojek VDSL2

Second generation VDSL lines versions

Abstract

Některé základní vlastnosti a odhadované přenosové rychlosti přípojek VDSL2 jsme již uvedli v článku Druhá generace VDSL2. Doporučení ITU-T G.993.2, nyní ve stavu před publikováním (pre-published), obsahuje na 252 stranách definici kmitočtových pásem, profilů, metody přenosu (modulace DMT), struktur rámců, způsob služební komunikace apod. Dosud nejsou normalizovány rozbočovače, metody testování modemů a další přílohy k doporučení. Lze předpokládat, že specificky evropské podmínky ošetří dokumenty ETSI, podobně jako je tomu u ADSL.

Profily a plány

Základní profily (tab. 1) se odvíjejí od horního kmitočtu pásma (kol. 8 MHz, 12; 17 nebo 30 MHz) a celkového maximálního výkonu (odlišeno písmeny a až d).

Tab 1. Kmitočtové plány a profily VDSL2

Profily konkrétně definují přílohy (Annex) k doporučení ITU-T G.993.2, přičemž přebírají základní kmitočtové schéma označované již u VDSL první generace 997 (vhodnější pro symetrické aplikace) a 998:

• Annex A – pro Severní Ameriku – plán 998
• Annex B – pro Evropu – plán 997 i 998
• Annex C – pro Japonsko – plán 998

Pro Evropu a Severní Ameriku jsou zatím definovány kmitočtové plány do 12 MHz, kdežto pro Japonsko až do 30 MHz. Základní varianty přípojek uvádí obr. 1. Počet použitých pásem ve směru k účastníkovi (DS1 až DS3) a směrem od účastníka (US0 až US3) se odvíjí na jedné straně od požadovaných přenosových rychlostí v obou směrech přenosu, na druhé straně od délky a útlumu vedení.

Obr. 1 Vybrané varianty VDSL2 v kmitočtovém spektru

Obr. 2 Dolní část kmitočtového spektra VDSL2

Nejnižší vzestupné pásmo

Jemněji lze varianty přípojek dělit ještě podle použití nespodnějšího pásma pro směr od účastníka k poskytovateli - US0 (obr. 2). Buď se toto pásmo nepoužije, nebo se využije podobně jako u ADSL2 v souvislosti s případným provozem analogové telefonní (POTS) či ISDN přípojky. Pro Evropu se zavádí celá řada masek PSD, které jsou v první řadě odlišené podle plánu 997 či 998. Plány označené M1 jsou pro vyšší úroveň EMC s nižšími hodnotami masek PSD, profily M2 mají vyšší hodnoty masek PSD pro dosažení vyšší propustnosti. Dále v symbolickém označení plánu (druhý sloupec tab. 2 a tab. 3) figuruje v návaznosti na přílohy doporučení ITU-T G.992.3/5:

• A – VDSL2 over POTS
• B – VDSL2 over ISDN
• M – VDSL2 over POTS Ext. – rozšířené pásmo upstream do 276 kHz
• NUS0 – bez pásma US0

Variant US0 s označením M je několik podle čísla nejvyššího využitého subkanálu (označení EU-32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64). Obdobně se označují i varianty pro plně digitální režim (ADM), který se ovšem zavádí jen pro Annex A (Severní Amerika) - ADLU-32 až 64. Zde se využívá spektrum US0 prakticky již od 4 kHz.

Tab. 2 Typy masek PSD pro Evropu (Annex B) – kmitočtový plán 997

Tab. 3 Typy masek PSD pro Evropu (Annex B) – kmitočtový plán 998

Vedle uvedených profilů jsou možné jejich modifikace podle uvážení provozovatele přípojek. Mohou si definovat masky PSD pomocí bodů uložených do databáze síťových prvků VDSL (MIB – Management Information Base) na základě udaných zlomových frekvencí a hodnot PSD (MIB PSD mask). To nabízí téměř neomezené možnosti pro správu spektra v kabelech.

Simulace propustnosti

V prostředí Matlab byly vypočítány přenosové rychlosti pro místní kabel čtyřkové konstrukce s průměrem jádra 0,4 mm. Obr. 3 uvádí výsledky pro jedinou přípojku v kabelu bez rušení přeslechy pro oba směry přenosu, variantu VDSL over ISDN (plán 998) a profily 8b (maximalizovaný výkon) a 12a. Obr. 4 pak pro stejné typy přípojek, ovšem pro rušení přeslechy od přípojek stejného typy, kterými je obsazeno 30% profilu kabelu.

Obr. 3 Odhad přenosové rychlosti pro jedinou přípojku v kabelu

Obr. 4 Odhad přenosové rychlosti pro 30% obsazení kabelu

Z výsledků je vidět, že profil 12a je vhodnější pro krátké přípojky a vyšší rychlosti ve vzestupném směru (širší pásmo US2). Rychlosti ve směru sestupném jsou stejné, nicméně v souběhu s ADSL/2+ by vyšla vyšší hodnota pro profil 8b (vyšší vysílací výkon), ale také vyšší rušení ADSL přípojek od VDSL2.

Ze simulací vyplývá možnost poskytovat nesymetrický přenos 20/5 Mbit/s do vzdálenosti cca 0,6 km nebo 16/4 Mbit/s na vzdálenost cca 1 km. V praxi lze předpokládat obsazení nižší než 30% VDSL2 v kabelu, resp. kombinaci s přípojkami ADSL, ADSL2+. Nutno podotknout, že simulace vycházejí z nejhoršího případu přeslechů v kabelu při souběhu v celé délce. V praxi budou systémy náhodně rozprostřeny v profilu kabelu a budou v souběhu na menší vzdálenost z důvodu větvení kabelového stromu, což povede k vyšším rychlostem. Na druhou stranu se projeví odrazy na rozvaděčích či další případné nehomogenity.

Perspektivy VDSL2 v ČR

Úkolem Českého Telecomu bude vybrat základní kmitočtové schéma a zásady správy spektra pro provoz VDSL přípojek druhé generace v České republice. Pro použití v síti Českého Telecomu je z důvodu kompatibility s existujícími přípojkami FDD ADSL over ISDN možný plán B8-2 a B8-6 podporující koexistenci s ISDN.

Zároveň je však možné na přípojkách, kde není provozována základní přípojka ISDN použít profil B8-5 označený POTS Ext. s rozšířeným pásmem US0 (konkrétně variantu do 64. subkanálu EU-64), protože ten splňuje podmínku začátku pásma DS1 na kmitočtu 276 kHz, takže nedojde k překryvu mezi US přípojky ADSL over ISDN a DS1 přípojky VDSL2. Zároveň přenosová rychlost dosahovaná v pásmu US0 bude vyšší úměrně větší šířce pásma. V případě konvenční varianty VDSL2 over POTS by docházelo k znehodnocení přenosu ve vzestupném pásmu ADSL over ISDN (138 až 276 kHz) přeslechem na blízkém konci.

Skutečnost, že pouze plán 998 podporuje variantu VDSL2 over ISDN (pokud nebudou profily v budoucnu rozšířeny), jednoznačně definuje výchozí dělení pásem, nedává provozovateli možnost výběru a umožňuje použít pouze dělení pásem vhodnější pro asymetrické varianty přípojek (vyšší rychlost směrem k účastníkovi). Nicméně i plán 997, vhodnější pro symetrické aplikace, by byl spektrálně kompatibilní s existujícími přípojkami FDD ADSL over ISDN, a to opět ve variantě POTS Ext. (B7-2; 3; 4; 6). Znamenalo by to více volnosti v celkové šířce pásma (horním kmitočtu pásma – 8,832 nebo 12 MHz), na druhou stranu by nebylo možné provozovat VDSL2 na přípojkách ISDN, což by ovšem nemuselo vzhledem k ústupu technologie ISDN znamenat vážnější problém.

Příspěvek vznikl v rámci projektu č. 1ET300750402 za podpory Grantové Agentury Akademie věd České republiky.

Literatura

[1] Doporučení ITU-T G.993.2. Very high speed digital subscriber line transceivers 2 (VDSL2).