Цифровые абонентские линии

Модемы

Последовательность прямоугольных импульсов (биты), которые необходимо передать в линию связи, имеют широкий спектр частот (для восстановления нужны гармоники с большими номерами). Поэтому, передавать прямоугольные импульсы с большой скоростью по линиям связи с ограниченной полосой пропускания на большие расстояния невозможно. Их можно передавать на малые расстояния с низкой скоростью. Задача: как передать в линию связи прямоугольные импульсы (биты) с максимально большой скоростью. В качестве метода решения этой задачи: амплитудная модуляция, частотная модуляция, фазовая модуляция. Т.е. Идея: цифровые сигналы прямоугольной формы преобразуются в аналоговые сигналы, которые можно передавать с большой скоростью по линиям связи.

Амплитудная модуляция — используются 2 различные амплитуды сигнала (1- высокий, 0 — низкий уровень), частотная (1 — одна частота передачи, 0 — другая частота передачи ), фазовая модуляции (1- сдвиг фазы гармонического сигнала, 0 — другой сдвиг фазы гармонического сигнала).

Устройство, преобразующее поток цифровых импульсов (битов) в выходной аналоговый сигнал называется модемом. Следует отметить, что один передаваемый аналоговый символ может состоять из нескольких цифровых импульсов (бит). Под передаваемым символом понимают отсчет, в котором передается информация от цифровой последовательности. Кол-во передаваемых битов в единицу времени, скорость передачи измеряется в битах \ с. Кол-во передаваемых отчетов (символом) измеряется в бодах. Скорость передачи бит \ с не равняется скорости передачи в бодах. За 1 бод передается 1 символ.

Пример:

1. Символ состоит из 4 состояний с амплитудой 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 В (вольт).

Тогда можно считать комбинацию битов 0 — 0.1 В, 01 — 0.25В, 10 — 0.5В, 11 — 0.75В. Скорость бодов = 2*скорость битов.

1. Символ состоит из 4 состояний: амплитуда (0.1, 0.25, 0.5, 0.75) и фаза (90,120,150,180). Тогда 00 00 — 0.1В+90град, 00 01 -... 11 11 — 0.75В + 180 граф.

Скорость в бодах = 4 * скорость битов.

Модели используют комбинированные методы компоновки битов в 1 бод (отчет).

Например:

квадратурная фазовая модуляция (QPSK) — комбинируется фаза и амплитуда.

Квадратурная амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

В QAM64 в один символ вписывается 6 бит.

Диаграммы, показывающие комбинации амплитуда и фаза — амплитудно-фазовые диаграммы (диаграммы созвездий). У каждого высокоскоростного модема есть своя диаграмма созвездий. Модемы могут функционировать друг с другом с одними и теми же диаграммами. Необходимо отметить, что есть модемы, которые могут эмулировать любую диаграмму.

Пример. 16 состояний = 8 амплитуда + 8 фаза

На практике реально используется:

QAM16: =2400, =9600

QAM64: =2400, =19200

У каждой скорости модема есть своя диаграмма.

Чем больше точек на диаграмме — больше вероятность ошибки. Для этого разработаны методы коррекции ошибок. В состав каждого отчета включают биты коррекции.

Протокол V32 имеет 32 точки на диаграмме для передачи 4 бит \ отчет и 1 контрольный бит над линией 2400 бод что позволяет достич скорости передачи сигнала 4*2400 = 9600 бит \ с.

Протокол V32 biz - 6 битов на отчет + 1 контрольный разряд. Скорость 2400 бод, скорость информационная 14 400 бит \ с.

Протокол V34 — 12 символов \ отчет. Скорость 28 800 бит \ с.

Протокол V34 biz — 14 символов \ отчет. Скорость 33 600 бит \ с.

Для дальнейшего повышения скорости передачи используется методы сжатия.

Модемы передают данные в 3 режимах: симплексный (1 направ), полудуплексный (в двух направлениях по 1 линии связи), дуплексный (2 направления одновременно по 1 линии связи).

Наконец стандарт V90 передает исходящий со скоростью 33.6 кБит \ с, входящий принимает 56 кБит \ с. Возможно так же использование на входящем и исходящем канале диаграммы разные (поэтому и скорость разная). V92 — скорость 48 кбит \ с.

Следует отметить, все модемы прослушивают линию и определяют ее качество. Если качество линии невысокое — снижают скорость.

Системы связи, использующие каналы с расширенной пропускной способностью, иногда называются широкополосными сетями или цифровыми абонентскими линиями (DSL).

В настоящие время используется ADSL (Assimetric). Принцип действия ADSL основан на том, что фильтр, стоящий на входе-выходе абонентской линии АТС, ограничивающий частоту канала ТЧ, отсутствует. Абоненты подключаются к специальному коммутатору, который используется для разделения телефонного сигнала и данных. С точки зрения скорости передачи, ограничивающим фактором является длинна абонентской линии, ее толщина, а не искусственно вырезанная полоса.

График зависимости от длины линии:

График зависимости скорости от длинны абонентской линии — 1 \ x.

Скорость уменьшается, насколько далеко они от АТС. Чем ниже скорость — тем больше радиус охвата ADSL. Как правило, абонентская линия (смотри выше) полоса пропускания 1 МГц делится по частоте на 3 диапазона: диапазон телефонной сети POTS, исходящий от абонента канал и входящий канал от АТС к абоненту.

В технологии ADSL используется так называемая дискретная мульти тоновая модуляция DMT. В этом случае, полоса частот всего спектра разделяется на 256 частей — независимых каналов. При этом, нулевой канал — канал для телефонной связи POTS. 1-5 не используется, чтобы голосовой сигнал в нулевом канале был как можно дальше от полос старших каналов по которым передается информация (не было интерференции с ними).

Таким образом, для передачи информации остается 250 частотных участков. Из 250 частотных участков 2 участка отводится для контрольной информации исходящего трафика и 1 — для контроля информации входящего трафика. Таким образом, для передачи используется 248 частотных участков.

Метод называется частотным уплотнением. Сколько выбрать каналов на входящий \ исходящий трафик, провайдер определяет для конкретного абонента сам. В зависимости от кол-ва выбранных каналов, скорость на входящем и исходящем трафике может быть различной. В каждом канале, используется схема модуляции QAM. Кол-во битов на бод — 15. Скорость передачи отчетов в бодах — 4000 бод. Максимальная скорость, например входящего трафика, при 224 каналах 15 бит на отчет со скоростью 4000 = 224*14*4000 = 13.44 Мбит \ с. На практике не более 8 Мбит \ с.

Организация ADSL следующая:

В помещении у абонента — NID устройство сопряжения с телефонной линией. Разветвитель может находиться вместе с NID. Аналоговый фильтр, отделяет полосу POTS (0-4 кГц) от остальных каналов, по которым передаются данные.

Сигналы полосы POTS - на телефон, сигналы передачи данных - на ADSL модем. ADSL модем может работать с QAM модуляцией на 250 частотных каналов. Со стороны АТС, тоже разветвитель с NID отделяют голосовую составляющую, которая идет на телефонный коммутатор (телефонный центр), где телефонная связь обслуживается в штатном режиме. Сигналы передачи данных поступают на мультиплексор доступа DSL (DSL LAM). В его состав входит ADSL модем, как у абонента, отсылает пакеты к провайдеру сетевых услуг.

Дата добавления: 2015-01-03