Přehled systémů pro metalické přípojky

Stručný přehled systémů nasazovaných na metalické páry v přístupových sítích - xDSL systémy.

Obsah

Systémy pro koaxiální páry
Systémy pro symetrické páry
Účastnické přenosové systémy
HDSL
ADSL
VDSL

Systémy pro koaxiální páry

Sítě kabelové televize (CATV) - provozovatelé zavádějí poskytování dalších služeb (hovorové, přenos dat, multimediální) Za tím účelem je nutno řešit:

• vytvoření vysokorychlostní zásobovací úroveň sítě od poskytovatele (páteřní sítě) do distribučního místa - perspektivně optickou technologií
• individuální kabelovou přípojku uživatele od distribučního místa k uživatelskému terminálu (kabelový modem)
• obousměrný přenos kmitočtovým dělením
• přenos signálů v přeloženém pásmu (modulace QAM)

Techniky přenosu a sdružování signálu:

• analogová, TV signál přenášen analogově, ve vyšší kmitočtové poloze pak modulovaný datový signál
• digitální, digitalizovaný TV signál (např. komprimovaný pomocí standardu MPEG-2) je časově multiplexovan s přenášenými daty

Systémy pro symetrické páry

Účastnické přenosové systémy

DLC - Digital Loop Carier - digitální málokanálová přenosová zařízení (2-30 tel. kanálů). Používají se v přístupových sítích, nasazovány k rozšíření kapacity přípojných vedení - symetrických párů

Systém PCM 30 - odpovídá primární přípojce ISDN-PRA

• standardní přenosová rychlost 2048 kbit/s, linkový kód pseudotrojkový HDB3, rozhraní 4-drátové
• typicky překlenutelný útlum 40 dB na 1 MHz
• dosah s průměrem žil 0,4 ... 1 až 2 km

Základní přípojka ISDN

Kanály typu 2B+D, což odpovídá přenosové rychlosti 2x64 + 16 kbit/s, celkově včetně služební informace pak 160 kbit/s.

• čtyřstavový kód 2B1Q - modulační rychlost sníží na 1/2 oproti přenosové, tedy 80 kBd.
• duplexní přenos po 2-drátovém vedení (1 pár) s použití vidlice s potlačením ozvěn
• typicky překlenutelný útlum 37 až 50 dB na 80 kHz
• dosah s průměrem žil 0,4 ... 5 km; s průměrem žil 0,6 ... 7 km

Možnosti využití:

• základní přístup BRA-ISDN 2B+D
• digitální přípojka s celkovou přenosovou rychlostí až 144 kbit/s označovaná DSL (Digital Subscriber Line) či IDSL
• připojení více telefonních účastníků
  - 2 kanály (2x64 kbit/s) standardní PCM
  - 4 kanály (4x32 kbit/s) ADPCM (G.721)
  - 8 kanálů (8x16 kbit/s) LD-CELP (G.728)
  

Pro efektivní využití symetrických párů v přístupové síti byly vyvinuta rodina technologií označovaná xDSL (Digital Subscriber Line). Základními omezujícími faktory je zejména útlum vedení a přeslechy na blízkém (NEXT) i vzdáleném (FEXT) konci, které omezují počty systémů nasaditelných na mnohapárové kabely. Aktuální je tedy problém vzájemné koexistence systémů v přístupové síti.

Přehled systémů xDSL

Tab. 1 Přehled systémů xDSL

HDSL

(High bit rate Digital Subscriber Line) dle doporučení ETSI ETR 152 či ITU-T G.991.1 Při vývoji byly aplikovány zkušenosti s digitálním přenosem na základních přípojkách ISDN (DSL).

• kód 2B1Q v základním pásmu
• potlačení ozvěn ECH (Echo Cancellation Hybrid)
• přenosové rychlosti n x 64 kbit/s až do 2048 kbit/s
• dva nebo tři páry duplexně
• spojení bod-bod, LTU (Line Termination Unit) a NTU (Network Termination Unit)

Použití zejména pro připojení pobočkové ústředny (náhrada PRA-ISDN s kódem HDB3), podnikové sítě, vzdálený přístup a propojení LAN, spojení vysílačů celuárních služeb, přístup k multimediálním službám.

Možno použít opakovačů pro překlenutí větší vzdálenosti.

Obr. 1 Blokové schema systému HDSL

Struktura rámce

Tok E1 s přenosovou rychlostí 2048 kbit/s je mapován do kontejneru C-12 (multiplexní jednotka známá z SDH), přidáním záhlaví cesty POH vzniká virtální kontejner VC-12 a dále příspěvková jednotka TU-12 (Tributary Unit) s přenosovou rychlostí 2304 kbit/s (blok 4 x 9 bajtů s délkou 125 mikrosekund). Před přenosem se proádí demultiplexování po bajtech na 2 nebo 3 dílčí datové toky (podle počtu použitých párů).

Rámec HDSL je sestaven pro každý pár zvlášť (blok C - společné obvody). Obsahuje:

• blok = bit Z (identifikace bloku a páru) + dílčí část TU-12
• pomocné signály - rychlost 16 kbit/s
• synchroskupina
• záhlaví skupin bloků H - poplachové a stavové bity, zabezpečení CRC-6 a provozní kanál EOC (Embedded Operations Channel) s kapacitou 164 bit/s
• oboustranný stuffing - vyrovnání přenosových rychlostí

Tab. 2

Tab. 3 Srovnání přenosu HDSL na 2 a 3 párech z hlediska přenosových a modulačních rychlostí a překlenutelného útlumu na kmitočtu 150 kHz

Komunikace jednotek a inicializace:

• řídicí stanice při komunikaci je LTU (master)
• komunikace probíhá po kanálech EOC
• inicializace jednotek spočívá zejména v testování přípojných vedení (nastavení potlačovače ozvěn postupně na obou koncích vedení)

ADSL

(Asymmetric Digital Subscriber Line) standardováno v ITU-T G.992.1 Určeno zejména pro: připojení na Internet, distribuci digitálního televizního signálu, zprostředkování videa na přání, vzdálený přístup k LAN, přístup k dalším multimediálním službám, souběžný analogový telefonní provoz.

Způsob přenosu

• Přenos probíhá po jednom páru - na straně uživatele modem ADSL-R (ADSL Terminal Unit - Remote), na straně provozovatele centrální jednotka ADSL-C (ADSL Terminal Unit - Central Office), obvykle jako součást bloku účastnického přístupového multiplexoru (DSLAM).
• Asymetrie přenosu - rozdílné přenosové rychlosti od poskytovatele k uživateli (downstream - sestupně - vysoká rychlost typicky až 8 Mbit/s např. pro digitální přenos obrazu) a od účastníka k poskytovateli (upstream - vzestupně - nízká rychlost do 0,6 Mbit/s). Přenosové rychlosti se nastavují podle potřeby s krokem po 32 kbit/s.
• Přenos v přeloženém pásmu od 26 kHz do 1,1 MHz v subpásmech se šířkou přibližně 4 kHz.
• Standardizována modulace DMT (Discrete Multi-Tone) - v každém z max. 256 subpásem použita modulace QAM. Modulace se provádí pomocí DSP v kmitočtové oblasti a po superpozici subkanálů se přejde do časové oblasti pomocí IFT, čímž se vytoří linkoý signál přenášený vedením.
• Analogový hovorový signál přenášen v pásmu 300 až 3400 Hz (případně BRA-ISDN do kmitočtu 138 kHz). Pro oddělení použit nejčastěji pasivní kmitočtový filtr (splitter).

Obsazení spektra

Obr. 2 Obsazení spektra

Počet subkanálů: max. 256
Přenosová rychlost: standardně downstreem 8,1 Mbit/s

Uspořádání na straně účastníka

Obr. 3 Uspořádání na straně účastníka

Typy datových kanálů

• synchronní mód
• asynchronní mód ATM
• rychlé (optimalizovány na rychlost) x pomalé (zabezpečení prokládáním dat - Interleaving)
• jen vzestupný směr x duplexní

Inicializace spojení spočívá v testování vedení, nastavení korektorů, potlačení ozvěny pokud se používá překryv pásem v obou směrech přenosu, výběru a přiřazení kmitočtů, alokaci bitů v subkanálech, nastavení vysílacích úrovní na základě učícího procesu (dig. zpracování signálu - FFT procesor).

Pozn:
Varianta ADSL Lite je určena pro nižší přenosové rychlosti - typicky do 1,5 Mbit/s - používá polovinu subkanálů a pásmo do 552 kHz.
ADSL realizovali dříve někteří výrobci pomocí modulace CAP (Carrierless Amplitude and Phase) - QAM s potlačenou nosnou - méně náročná na technologii, aplikuje se ve VDSL.

VDSL

(Very high-speed Digital Subscriber Line)
určeno zejména pro:

• multimediální přístup na Internet
• distribuci digitálního televizního signálu s vysokým rozlišením (HDTV)
• vzdálený přístup k ATM přepínači (12, 25, 52 Mbit/s)
• přenos multiplexních jednotek SDH (VC-3 ... 48,960 Mbit/s)
• souběžný analogový telefonní provoz

Principy

• Kmitočtové pásmo 300 kHz až 30 MHz, omezuje se na 1,1 MHz (nad spektrem ADSL) až 10, příp. 17 MHz (nižší útlumy vedení)
• Přenos pomocí modulace DMT s časovým dělením směrů přenosu nebo CAP s kmitočtovým dělením.
• Omezování vysílacích výkonů (Power Back-off) - nastavuje se minimální nezbytná hodnota pro bezchybný přenos (dodržení odstupu signál-šum a požadované chybovosti s šumovou rezervou - Noise Margin)
• Možno konfiguroat pro asymetrický i symetrický provoz
• Analogový hovorový signál se přenáší podobně jako u ADSL v pásmu 300 až 3400 Hz (případně BRA-ISDN).

Je možno využít 4 datové kanály

• vzestupně: rychlý + pomalý
• sestupně: rychlý + pomalý

Každý kanál - zpětnovazební mechanizmus pro opravu chyb (FEC)