Protokol prenosu dát g shdsl. O technológii SHDSL

SHDSL je symetrická vysokorýchlostná technológia, ktorá je ďalším vývojom technológie SDSL. Existuje množstvo odrôd tejto technológie, z ktorých G.SHDSL možno považovať za jednu z najsľubnejších. G.SHDSL umožňuje vytvorenie štandardu, ktorý zabezpečuje interoperabilitu medzi rôznymi typmi zariadení od rôznych poskytovateľov služieb. V súčasnosti je G.SHDSL jedinou symetrickou technológiou DSL štandardizovanou Medzinárodnou telekomunikačnou úniou (ITU).

Ako každá symetrická technológia xDSL, aj G.SHDSL je zameraná predovšetkým na firemný sektor, pretože práve tento sektor potrebuje symetrický prístup – hlasové kanály, vzdialený prístup do podnikovej siete, internetové pripojenia (web servery) a ďalšie aplikácie v niektorých prípadoch vyžadujú prenos prichádzajúcich a odchádzajúcich tokov rovnakého objemu.

G.SHDSL vychádza zo základných myšlienok HDSL2, ktoré boli ďalej rozvíjané. Táto technológia využíva aj typ lineárneho signálu TC-PAM 16 Pri kódovaní sa v jednom hodinovom intervale signálu TC-PAM 16 prenesú 4 bity, z toho 3 informačné bity pôvodného binárneho signálu a signál so 16 kódom. sa generuje stavy. Proces tvorby sa nazýva pulzná amplitúdová-fázová modulácia s takzvaným trellisovým kódovaním (Trellisova kódovaná modulácia).

Kódovanie Trellis je použité ako interný kód mikroprocesora, ktorý generuje signál TC-PAM 16. Jeho výhodou je zvýšená odolnosť proti šumu a zníženie oneskorenia signálu pri jeho spracovaní. Skúsenosti s implementáciou tejto technológie ukázali, že pomer signálu k šumu sa zvyšuje v porovnaní s prenosovými systémami využívajúcimi HDSL o 3 dB - 6 dB.

Táto transformácia umožňuje 16-násobné zníženie prenosovej rýchlosti, čo umožňuje zodpovedajúcim spôsobom 4-násobne zvýšiť dĺžku regeneračného úseku pri zachovaní štandardizovaných požiadaviek na jeho prevádzkový útlm a úroveň prechodových vplyvov. Okrem toho, keď systémy využívajúce signál TC-PAM 16 a iné DSP pracujú cez jeden viacpárový kábel, vzájomné vplyvy sa znižujú. Treba brať do úvahy, že v tomto prípade musia byť striktne dodržané požiadavky na obmedzenie úrovne signálu a potlačenie jeho vyšších harmonických zložiek. To všetko nám umožňuje dospieť k záveru, že použitie TC-PAM 16 v technológii „poslednej míle“ je sľubné. V tomto prípade si dve digitálne koncové zariadenia vymieňajú dáta cez bežnú telefónnu linku rýchlosťou až 2,3 Mbit/s.

Použitie kódovacieho systému TC-PAM a frekvenčného posunu pre downstream a upstream prevádzku umožňuje optimálne využitie prideleného frekvenčného pásma. Predpokladá sa, že tento spôsob modulácie zaručuje takmer maximálnu prenosovú rýchlosť. Na rozdiel od kódovania 2B1Q alebo CAP, ktoré sa používajú v HDSL, je spektrum signálu lokalizované v užšom frekvenčnom pásme. To pomáha predchádzať presluchom (pri spoločnej práci na rovnakom kábli) so zariadeniami fungujúcimi na iných technológiách DSL aj na samotnom G.SHDSL.

G.SHDSL efektívne využíva prispôsobenie bitovej rýchlosti, ktorá sa v tomto prípade môže meniť v krokoch 8 kbit/s od minima 192 kbit/s po maximum 2,32 Mbit/s, pri ktorej je možná rýchlosť spojenia E1. Na tento účel pomocou špeciálneho protokolu počas procesu vytvárania spojenia modemy na oboch koncoch linky testujú podmienky prenosu signálu. Po prijatí výsledkov testu si modemy vymieňajú správy a určia maximálnu prenosovú rýchlosť povolenú za daných podmienok (toto je dôležité najmä pre určenie typu služby pre prenášanú prevádzku a formátu prenášaných rámcov). Maximálna dĺžka pripojenia (7,5 km pri rýchlosti 192 kbit/s a viac ako 3 km pri 2,32 Mbit/s) je väčšia ako pri iných symetrických xDSL technológiách pracujúcich pri rovnakých prenosových rýchlostiach. Použitie potlačenia ozveny zaisťuje plne duplexnú komunikáciu pri všetkých prenosových rýchlostiach.

G.SHDSL poskytuje možnosť použiť dva páry na prenos informácií súčasne, čo umožňuje zvýšiť maximálnu prenosovú rýchlosť na 4624 kbit/s a poskytuje požadovaná úroveň rezervácie. Ale čo je najdôležitejšie, môžete zdvojnásobiť maximálnu rýchlosť a to sa dá dosiahnuť pri prenose cez štandardný symetrický kábel, ku ktorému je účastník pripojený. Norma obmedzuje maximálne oneskorenie digitálne informácie v prenosovom kanáli - nie je viac ako 500 ms. Oneskorenia kanálov je možné ďalej znížiť prostredníctvom optimálneho výberu protokolu. Napríklad pre IP prevádzku je vytvorený protokol, ktorý vám umožňuje odmietnuť prenos redundantných informácií.

Na rozdiel od ADSL a VDSL je G.SHDSL ideálne vhodný pre organizáciu „poslednej míle“. Teda pri maximálnej prenosovej rýchlosti skupinového signálu môže byť multiplexovaný 36 hlasovými kanálmi. Zatiaľ čo ADSL, kde je limitujúcim faktorom nízka prenosová rýchlosť od účastníka do siete (640 kbit/s), umožňuje organizovať iba 9 hlasových kanálov, pričom nezostáva priestor na prenos dát. Ďalším problémom, ktorý bol v G.SHDSL úspešne vyriešený, je zníženie spotreby energie zariadenia. Keďže jeden pár sa používa na diaľkové napájanie medziľahlého a účastníckeho zariadenia, zníženie jeho spotreby môže výrazne zlepšiť prevádzkové parametre linky.

V porovnaní s možnosťami konštrukcie linky pomocou dvojpárového (alebo štvorvodičového) obvodu poskytujú jednopárové možnosti významný nárast nákladov na hardvér a teda aj spoľahlivosť produktu. Zdroj zníženia nákladov je až 30% pre modemy a až 40% pre regenerátory - koniec koncov, každý z párov vyžaduje zahrnutie HDSL transceivera, lineárnych obvodov, ochranných prvkov atď že nová technológia rieši väčšinu nahromadených problémov a s jej implementáciou zmizne dopyt po všetkých ostatných symetrických riešeniach DSL. Väčšina odborníkov však poznamenáva, že G.SHDSL nemožno považovať za úplnú náhradu existujúcich symetrických technológií. S najväčšou pravdepodobnosťou je to ich doplnok. Z tohto dôvodu možno v blízkej budúcnosti považovať za najlepšiu možnosť využiť hardvérové ​​platformy, ktoré dokážu implementovať možnosť využitia všetkých hlavných technológií v rámci jednotný systém. Poskytovateľovi služby umožnia vybrať si riešenie pripojenia účastníka, ktoré optimálne zodpovedá existujúcim podmienkam a riešeným úlohám. Asi netreba dokazovať, že pre bežnú sieťovú prevádzku je potrebné zabezpečiť kompatibilitu zariadení od rôznych výrobcov. To zase umožňuje operátorovi a užívateľovi jednoducho zmeniť dodávateľa alebo zakúpiť účastnícke a staničné zariadenia od rôznych výrobcov. G.SHDSL je teda pomerne efektívny a cenovo výhodný spôsob riešenia problému poslednej míle a pomocou tejto technológie sa dajú úspešne vyriešiť rôzne špecifické problémy.

S najväčšou pravdepodobnosťou v súčasnom stave prejde technológia G.SHDSL zmenami – je známe, že ITU a International Standards Institute ETSI teraz pracujú na špecifikácii G.SHDSL.bis, ktorá zvýši rýchlosť prenosu dát na pár od r. 2 312 Mbit/ od až 3 840 Mbit/s (vylepšený modulačný kód TC-PAM16) a neskôr - až 5 700 Mbit/s (TC-PAM32). Navyše v reálnych prevádzkových podmienkach (berúc do úvahy rušenie pôsobiace na vedenia, spolupráce s inými prenosovými systémami a pod.), prevádzkový dosah pri maximálnej rýchlosti zariadení s moduláciou TC-PAM16 by mal byť asi 1,7 km (pri toku 3,8 Mbit/s) a s moduláciou TC-PAM32 - asi 800 m (5,7 Mbps).

Technológie poskytujú symetrický duplexný prenos dát cez pár medených vodičov. Používa sa predovšetkým na pripojenie účastníkov k prístupovému bodu poskytovateľa (tzv. posledná míľa). Hlavné myšlienky sú prevzaté z technológie HDSL2.

Technológia SHDSL poskytuje podľa štandardu prenos dát rýchlosťou od 192 Kbit/s do 2,3 Mbit/s (v prírastkoch 8 Kbit/s) po jednom páre vodičov, respektíve od 384 kbit/s do 4,6 Mbit/s.m. v dvoch pároch.
Pri použití metód kódovania TC-PAM 128 bolo možné zvýšiť prenosovú rýchlosť na 15,2 Mbit/s pri jednom páre a až na 30,4 Mbit/s pri dvoch pároch. [ ]

Práce na G.shdsl sa začali v roku 1998 v Medzinárodnej telekomunikačnej únii (ITU-T) a vo februári 2001 bol prijatý ako štandard G.991.2. ETSI tiež pracuje na európskej verzii tejto normy, ktorá je teraz formalizovaná vo forme špecifikácie TS 101524.

Vlastnosti technológie

G.shdsl vychádzal z myšlienok HDSL2, ktoré sa ďalej rozvíjali. Pomocou kódovania a modulácie liniek HDSL2 bolo možné znížiť vplyv na susedné linky ADSL pri rýchlostiach nad 784 Kbps. Pretože nový systém používa efektívnejšie kódovanie liniek (TC-PAM) v porovnaní s 2B1Q, potom pri akejkoľvek rýchlosti signál SHDSL zaberá užšie frekvenčné pásmo. V dôsledku toho je rušenie z nového systému na iné xDSL menej silné ako rušenie z HDSL 2B1Q. G.shdsl má tiež tvar spektrálnej hustoty signálu, ktorý poskytuje takmer dokonalú kompatibilitu so signálmi ADSL.

Možnosti SHDSL, ktoré používajú jeden pár vodičov, poskytujú výrazné zvýšenie nákladov na hardvér a teda aj spoľahlivosť produktu v porovnaní s možnosťami s dvoma pármi. Náklady sú znížené o 30% pre modemy a 40% pre regenerátory, pretože každý pár vyžaduje HDSL transceiver, lineárne obvody, ochranné prvky atď.

Pre zákaznícku podporu rôznych úrovniach bolo rozhodnuté umožniť výber rýchlosti prenosu signálu. Vďaka tomu môžu operátori vybudovať marketingovú politiku, ktorá je najbližšie k potrebám zákazníkov. Navyše je možné zväčšiť dosah prevodovky bez použitia regenerátorov znížením otáčok. Pri maximálnej rýchlosti (pre 0,4 mm drôt) je prevádzkový dosah približne 3,5 km a pri minimálnej rýchlosti je viac ako 6 km. Je tiež možné použiť dva páry súčasne, čo umožňuje zdvojnásobiť maximálnu rýchlosť. V súčasnosti dosahuje maximálna stabilná rýchlosť prenosu dát cez jeden medený pár 15296 Kbps.

pozri tiež

Poznámky

Odkazy

• Odporúčanie ITU-T G.991.2: Jednopárové vysokorýchlostné digitálne účastnícke linky (SHDSL) transceivery (anglicky)

1. Čo znamená SHDSL?

SHDSL (Symmetric High Speed ​​​​Digital Subscriber Line) - symetrická vysokorýchlostná digitálna účastnícka linka, najmodernejší typ technológie DSL, je zameraná predovšetkým na zabezpečenie garantovanej kvality služby, to znamená pri danej rýchlosti a rozsahu prenosu dát, aby sa zabezpečila úroveň chyby nie horšia ako 10 -7 aj v tých najnepriaznivejších podmienkach hluku.
Tento štandard je vývojom HDSL, pretože umožňuje prenos digitálneho prúdu cez jeden pár.
Technológia SHDSL má oproti HDSL niekoľko dôležitých výhod. V prvom rade toto najlepšie vlastnosti(pokiaľ ide o maximálnu dĺžku riadku a šumovú rezervu) vďaka použitiu efektívnejšieho kódu, mechanizmu predkódovania, pokročilejších metód korekcie a vylepšených parametrov rozhrania. Táto technológia je tiež spektrálne kompatibilná s inými technológiami DSL. Pretože nový systém používa efektívnejší linkový kód ako HDSL, pri akejkoľvek rýchlosti zaberá signál SHDSL užšiu šírku pásma ako zodpovedajúci signál HDSL pri rovnakej rýchlosti. Preto je rušenie generované systémom SHDSL do iných systémov DSL menej silné ako rušenie z HDSL. Spektrálna hustota signálu SHDSL je tvarovaná tak, aby bola spektrálne kompatibilná so signálmi ADSL. Výsledkom je, že v porovnaní s jednopárovou verziou HDSL umožňuje SHDSL zvýšiť prenosovú rýchlosť o 35-45% pri rovnakom rozsahu alebo zvýšiť dosah o 15-20% pri rovnakej rýchlosti.

2. Prenosová rýchlosť cez linku SHDSL

Na organizáciu prístupu cez SHDSL je potrebná vyhradená linka (fyzická dvojvodičová linka) Pri pripájaní cez SHDSL je určená rýchlosť prístupu technické vlastnosti, dĺžke konkrétnej komunikačnej linky a konkrétnej značky modemu je v priemere možné dosiahnuť plnú rýchlosť na dvojdrôtových linkách s dĺžkou 1,5 km. s priemerom medeného drôtu asi 0,4 mm.
Technológia SHDSL poskytuje symetrickú prevádzku cez jeden krútený pár v rozsahu rýchlosti: od 192 Kbps do 2,3 Mbps a cez dvojitý pár - od 384 kbps do 4,6 Mbps.
SHDSL umožňuje spojiť rôznorodé lokálne siete do jednej podnikovej siete, čo výrazne ušetrí peniaze a čas pri výmene informácií medzi podnikovými pobočkami a zabezpečí dostatočnú úroveň informačná bezpečnosť firemná sieť. SHDSL vám umožňuje organizovať videokonferencie, keď potrebujete zachovať rovnaké dátové toky v oboch smeroch.
Jednou z hlavných výhod technológie SHDSL je možnosť využiť už existujúce (uložené a skutočne fungujúce) medené páry vodičov pre účastnícke telefónne linky, ktorých je po svete obrovské množstvo.

3. Rozdiely medzi SHDSL a SDSL.

SDSL -Symmetric Digital Subscriber Line - symetrická digitálna účastnícka linka.
Rovnako ako technológia HDSL, aj technológia SDSL poskytuje symetrický prenos dát rýchlosťou zodpovedajúcou rýchlostiam liniek T1/E1, no technológia SDSL má dva dôležité rozdiely. Po prvé, používa sa iba jeden krútený pár drôtov a po druhé, maximálna vzdialenosť prenos je obmedzený na 3 km. Táto technológia poskytuje výhody potrebné pre obchodných zástupcov: vysokorýchlostný prístup k internetu, organizovanie viackanálovej telefónnej komunikácie (technológia VoDSL) atď.
SHDSL - G.shdsl, Singlepair Highspeed Digital Subscriber Line – vysokorýchlostná symetrická digitálna účastnícka linka pre 1 pár.
Táto technológia umožňuje zväčšiť dĺžku DSL linky na 20 km (s regenerátormi) v porovnaní so štandardmi používanými v súčasnosti (ktoré obmedzujú dĺžku účastníckej linky na cca 5 - 6 km). Poskytuje prenos dát cez 1 pár rýchlosťou 192 Kbps - 2,320 Mbps alebo cez 2 páry rýchlosťou 2x vyššou.

4. Čo znamená štandard SHDSL?

Dnes existujú tri hlavné kategórie noriem SHDSL: ANSI (T1E1.4/2001-174) pre Severnú Ameriku, ETSI (TS 101524) pre Európu a ITU-T (G. 991.2) na celom svete. Všetky tieto normy boli zverejnené a sú udržateľné. Všetky štandardné varianty ADSL (ITU G.992.1, G.992.2 a ANSI T1.413-I2) sú postavené na rovnakej technike – diskrétnej multifrekvenčnej modulácii (DMT).

5. Aký je rozdiel medzi severoamerickými a európskymi normami?

Po prvé, SHDSL je medzinárodný štandard. Štandard je teda definovaný ako špeciálne podmienky digitálne slučky, ktoré zodpovedajú regionálne definovaným doplnkové služby(napr. T1). Väčšina zariadení však bude podporovať všetky medzinárodné požiadavky.

6. Čo znamená modulácia TC-PAM?

Technológia TC-PAM je základom prvého celosvetového štandardu ITU pre vysokorýchlostný symetrický prenos cez jeden pár – G.shdsl. Umožňuje voliť rýchlosti linky v rozsahu od 144 Kbps do 2,3 Mbps (8 Kbps prírastky) a má užšie frekvenčné spektrum ako jeho predchodcovia - 2B1Q a CAP. To zaisťuje väčší dosah a elektromagnetickú kompatibilitu s inými technológiami DSL, ako je ISDN, ADSL, G.lite a analógovými systémami, ako je PCM 15x2 (na rozdiel od HDB3 a 2B1Q).
Typ kódovania TC-PAM má doteraz najlepší dosah a charakteristiky elektromagnetickej kompatibility pri prevádzke na jednopárových účastníckych linkách. TC-PAM znamená Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation. Podstatou túto metódu kódovanie spočíva vo zvýšení počtu úrovní (stavov kódu) zo 4 (ako v 2B1Q) na 16 a použití špeciálneho mechanizmu na opravu chýb.

7. Aká je prenosová vzdialenosť cez linky SHDSL?

Rýchlosť prenosu dát pomocou zariadenia SHDSL môže dosiahnuť 2,3 Mbit/s cez jeden krútený pár (pre „bežné“ DSL pripojenia - 1,5 Mbit/s). Navyše, rozsah nového štandardu je údajne o 30 % vyšší ako DSL, a keďže štandard podporuje opakovače, latencia širokopásmových aplikácií (ako je streamovanie hlasu a médií) by mala byť veľmi nízka.
Táto technológia umožňuje zväčšiť dĺžku DSL linky na 20 km (s regenerátormi) v porovnaní so štandardmi používanými v súčasnosti (ktoré obmedzujú dĺžku účastníckej linky na cca 5 - 6 kilometrov). SHDSL poskytuje prenos dát cez jeden pár rýchlosťou 192 Kbps - 2,320 Mbps alebo cez 2 páry rýchlosťou 2x vyššou. Použitie potlačenia ozveny poskytuje plne duplexnú komunikáciu pri všetkých rýchlostiach.

8. Je možné použiť opakovače v SHDSL linkách?

Áno. Dodatočné opakovače môžu byť použité pre dvojpárový aj jednoduchý pár. Štandard ITU podporuje až osem opakovačov v každom páre, čo znižuje rušenie a regeneruje signály pred ich prenosom do ďalšieho segmentu, čo zase zvyšuje prenosovú vzdialenosť.

9. Čo znamená „4-drôtový režim“?

Štandard SHDSL podporuje takú dodatočnú funkciu, ako je schopnosť zvýšiť rýchlosť a vzdialenosť prenosu dát pri použití dvoch párov vodičov - „4-drôtový režim“. Zaťaženie je rozdelené v rovnakých pomeroch medzi dva páry, ale prenos údajov sa vykonáva súčasne.

10. Je štandard SHDSL kompatibilný s inými štandardmi DSL, okrem ADSL?

Absolútne. „Symetrické“ možnosti DSL (SDSL a HDSL) možno použiť na pripojenie spoločností k internetu a na prenos prevádzky medzi segmentmi sietí Fast Ethernet. Moderné technológie xDSL uľahčujú riešenie tých problémov, ktoré vyžadujú vysokorýchlostné pripojenie: vytvorenie intranetovej siete v geograficky distribuovanej spoločnosti, organizácia prístupu k transportným dátovým sieťam atď.

11. Aký typ protokolu podporuje technológia SHDSL?

Technológia SHDSL podporuje protokoly ako TDM, ATM, Frame Relay, ako aj iné sieťové protokoly. To umožňuje budovať geograficky distribuované podnikové siete a tiež ich využívať ako súčasť riešení súvisiacich so zabezpečením garantovanej kapacity kanála prenosu dát (VoIP, videokonferencie a pod.).

12. Môžu byť technológie SHDSL použité v PBX?

Pomocou vysokofrekvenčných kanálových zdrojov a paketových technológií, ako sú ATM alebo IP, integrované prístupové zariadenia s funkciami VoDSL umožňujú organizáciu viacerých (povedzme, 4, 8, 16 alebo 24) telefónnych kanálov súčasne s vysokorýchlostným dátovým tokom. VoDSL systémy pomôžu tradičným operátorom vyriešiť problém s inštaláciou telefónov v rezidenčnom sektore (ako je známe, telefónna inštalácia je často nemožná z dôvodu nedostatku voľného medeného páru) a vytvárať atraktívne ponuky pre firemných používateľov.

13. Kompatibilita zariadení

Technológia SHSDL zabezpečuje vzájomnú kompatibilitu zariadení od rôznych výrobcov. Aby sa to dosiahlo, štandard G.hs.bis (G.844.1) bol zahrnutý do G.shdsl, ktorý popisuje postup inicializácie pripojenia. Existujú dve možnosti postupu. V prvom prípade LTU zariadenie (inštalované na PBX) diktuje parametre pripojenia k NTU (klientskemu zariadeniu), v druhom sa obe zariadenia „dohodnú“ na prenosovej rýchlosti s prihliadnutím na stav linky. Pri neznámych počiatočných podmienkach sa pri inicializácii na zaručenie nadviazania spojenia výmena dát vykonáva nízkou rýchlosťou a prenos sa uskutočňuje jednou z klasických modulačných metód (DPSK).

14. Výhody technológie SHDSL

Technológia SHDSL umožňuje ako vysokorýchlostný prístup k internetu, tak aj rýchly a kvalitný prenos veľká kvantita informácie. Taktiež pomocou technológie SHDSL je možné nielen prijímať informácie z internetu, ale aj využívať IP telefóniu (mestské, medzimestské, medzinárodné hovory) a videokonferencie.

Evgeniy Chepusov, zamestnanec spoločnosti SvyazKomplekt

Nie je to tak dávno, čo boli vysokorýchlostné digitálne prenosové systémy cez medené účastnícke linky kuriozitou. Prešlo len desaťročie a nie každý telekomunikačný špecialista je presvedčený o rozmanitosti ich charakteristík. Nedávno sa objavila ďalšia technológia G.shdsl. Rodilo sa dlho, no okamžite sa objavilo v podobe globálneho štandardu ITU-T (G.991.2) už bol každý dávno unavený z chaosu nekompatibilných zariadení od rôznych výrobcov.

Trochu pozadia

Začiatkom 90. rokov viedol rozvoj metód digitálneho spracovania signálu k vytvoreniu HDSL. Táto technológia kombinovala kódovanie riadkov 2B1Q a sofistikované algoritmy na potlačenie ozveny. Prvé verzie fungujúce cez dva páry vznikli v USA a rýchlo nahradili staré digitálne prenosové systémy T1 ANSI (1544 Mbit/s), ktoré mali prevádzkový dosah niečo cez kilometer. To všetko sa stalo vďaka tomu, že HDSL, poskytujúce väčší dosah (3,5 km na 0,4 mm drôte), umožnilo opustiť regenerátory a výrazne znížiť náklady na inštaláciu a prevádzku novozavedených liniek.

Podobný obraz sa v tomto čase objavil aj v Európe: HDSL varianty sa rozšírili a poskytovali prenos E1 ETSI streamu (2048 Kbps). Najprv sa objavila možnosť, ktorá využívala tri páry na získanie vyššej rýchlosti v rovnakom rozsahu. Prenosová rýchlosť pre každý pár bola rovnaká ako pri americkej verzii (748 Kbps). Potom bola štandardizovaná dvojpárová verzia, v ktorej bola rýchlosť pre každý pár vyššia (1168 Kbps) s kratším prevádzkovým dosahom (asi 3 km na 0,4 mm drôte). Ale aj v tomto prípade sa ukázalo, že dosah je vyšší ako u zariadení s lineárnym kódom HDB3 (obr. 1).

Ryža. 1. Evolúcia prenosových sústav.

Vďaka všetkým prevádzkovým skúsenostiam HDSL dokázalo svoje vysoké výkonové charakteristiky. Vo veľkej väčšine prípadov sa inštalácia HDSL zariadení vykonáva bez dodatočného párovania alebo úpravy linky. Vďaka tomu je dnes väčšina liniek E1 prepojená pomocou HDSL zariadení. Navyše samotná skutočnosť vzniku technológie, ktorá poskytovala možnosť nákladovo efektívnych riešení organizácie digitálnych pripojení pre predplatiteľov, viedla k tomu, že počet takýchto pripojení začal rýchlo rásť. Inými slovami, bol to vznik HDSL, ktorý sa stal katalyzátorom rozvoja digitálnych sietí.

Rozvoj digitálnych sietí zase vytvoril dopyt po digitálnych prenosových systémoch xDSL s inými charakteristikami. Tak sa objavila relatívne nízkorýchlostná technológia IDSL, ktorej hlavnými výhodami bola prevádzka nad jedným párom a nízka cena vďaka použitiu štandardných komponentov vyrábaných pre účastnícke zariadenia ISDN. Tak sa zrodilo vysokorýchlostné a asymetrické ADSL, VDSL so všetkými druhmi, ktoré bolo vytvorené na prepojenie jednotlivých rezidenčných účastníkov prostredníctvom ich existujúcej telefónnej linky a bez opustenia používania tejto linky na analógovú alebo digitálnu (ISDN BRI) telefóniu. Nakoniec boli vyvinuté varianty HDSL s inými metódami kódovania liniek (CAP) a adaptívne varianty HDSL so schopnosťou meniť prenosovú rýchlosť linky a prispôsobovať ju charakteristikám linky, aby sa zabezpečil zvýšený prevádzkový rozsah.

Výrobcovia, každý svojím spôsobom, začali uvažovať o implementácii variantov HDSL systémov, ktoré by fungovali po jednom páre na plné obrátky. Faktom je, že súbežne s rozvojom technológií xDSL rástol aj počet liniek, ktoré využívajú. Z tohto dôvodu už väčšina operátorov na celom svete zaznamenáva akútny nedostatok medi v účastníckej oblasti – takmer všetku ju „zožerú“ xDSL linky. Digitalizácia však ešte neskončila. Okolo roku 1996 sa objavili možnosti HDSL s jedným párom. Problém však nedokázali vyriešiť kvôli nekompatibilite s ADSL spektrum signálu takýchto systémov sa čiastočne prekrývalo so spektrom signálu ADSL z ústredne ku klientovi.

Americkí operátori boli prví, ktorí bili na poplach a už začiatkom roku 1996 dostal výbor ANSI (T1E1.4) za úlohu vybrať pre ďalší vývoj technológiu, ktorá by pri symetrických dátových tokoch a pri použití jedného páru poskytovala:

. pracovný rozsah nie menší ako HDSL;

. odolnosť voči rovnakým fyzikálnym vlastnostiam vedenia ako HDSL (útlm, vzájomné ovplyvňovanie, odrazy od nehomogenít a odbočiek);

. používať na poskytovanie rovnakých typov služieb ako HDSL;

. spoľahlivý a stabilný prenos na reálnych linkách so všetkými ich prirodzenými chybami;

. „koexistencia“ s inými technológiami (HDSL, ISDN, ADSL);

. nižšie prevádzkové náklady v porovnaní s HDSL.

Nová technológia, ktorá vznikla ako výsledok obrovskej trojročnej práce, dostala názov HDSL2 (treba podotknúť, že práce na jej štandardizácii pre isté nezhody medzi hlavnými výrobcami ešte neboli ukončené a štandard existuje v r. vo forme pracovnej verzie T1.4182000). Symetrické potlačenie ozveny (SEC) a multiplexovanie s frekvenčným delením (FDM) boli pôvodne považované za základ pre implementáciu HDSL2, ale obe boli zamietnuté kvôli ich prirodzeným nevýhodám. Prvý z nich má vážne obmedzenia v prostrediach blízkeho rušenia, takže nie je vhodný na masové nasadenie. Druhý, aj keď bez nevýhod prvého, vyžaduje využitie širšieho spektra a neposkytuje požiadavky na vzájomné ovplyvňovanie s prenosovými systémami iných technológií.

V dôsledku toho bol ako základ prijatý prenosový systém s prekrývajúcim sa, ale asymetrickým rozložením spektrálnej hustoty signálu prenášaného v rôznych smeroch, využívajúci 16-úrovňovú moduláciu PAM (Pulse Amplitude Modulation). Zvolená metóda modulácie PAM-16 poskytuje prenos troch bitov užitočná informácia a dodatočný bit (kódovanie na ochranu pred chybami) v jednom symbole. Samotná modulácia PAM neprináša nič nové. Známa 2B1Q je tiež PAM modulácia, ale štvorstupňová. Použitie mriežkových (Trellis) kódov, ktoré zavedením redundancie prenášaných dát umožnilo znížiť pravdepodobnosť chýb, prinieslo zisk 5 dB. Výsledný systém sa nazýva TC-PAM (Trellis coded PAM). Pri dekódovaní prijímač využíva veľmi efektívny Viterbiho algoritmus. Dodatočný zisk sa dosiahne použitím skreslenia Tomlinsonovho predkódovacieho signálu vo vysielači na základe znalosti kanálovej impulznej odozvy. Celkový zisk vďaka použitiu takejto pomerne zložitej technológie kódovania signálu je až 30 % v porovnaní s doteraz používanými systémami HDSL/SDSL.

Ryža. 2. Spektrálna hustota signálu G.shdsl.

Kľúčovým prvkom úspechu novej technológie je však myšlienka asymetrického prideľovania spektra, nazývaného OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocking Spectra) a ktorá slúžila ako základ pre HDSL2 a následne G.shdsl. Pri výbere rozloženia spektrálnej hustoty pre OPTIS sa riešilo niekoľko problémov súčasne (obr. 2). V prvej oblasti frekvenčného rozsahu (0 x 200 kHz), kde je prechodový vplyv minimálny, sú spektrálne hustoty signálov prenášaných v oboch smeroch rovnaké. V druhom frekvenčnom rozsahu (200 x 250 kHz) je spektrálna hustota signálu z LTU do NTU znížená, aby sa znížil jeho vplyv na signál v opačnom smere v tomto frekvenčnom rozsahu. Vďaka tomu sú prechodové vplyvy na blízkom konci rovnaké v oboch frekvenčných rozsahoch. Na druhej strane sa zníži výkon signálu z NTU na LTU v druhom frekvenčnom rozsahu, čo ďalej zlepšuje pomer signálu k šumu v tomto frekvenčnom rozsahu. Je potrebné poznamenať, že toto zníženie nezhoršuje pomer signálu k šumu na vstupe NTU z dvoch dôvodov: po prvé, šírka pásma signálu z LTU na NTU je zvýšená v porovnaní so šírkou pásma signálu v opačnom smere a po druhé, NTU účastnícke modemy priestorovo oddelené, čo tiež znižuje úroveň presluchov. V treťom frekvenčnom rozsahu je spektrálna hustota signálu z LTU na NTU maximálna, pretože v tejto oblasti nie je takmer žiadny signál v opačnom smere a pomer signálu k šumu pre signál na vstupe NTU je vysoký. . Zvolený tvar spektra je optimálny nielen vtedy, keď v kábli fungujú iba systémy HDSL2. Optimálne to bude aj pri práci s ADSL, keďže HDSL2 signál z NTU na LTU nad frekvenciou 250 kHz, kde sa sústreďuje hlavný výkon ADSL downstream komponentov, je prakticky potlačený. Predbežné výpočty ukázali, že rušenie zo systému HDSL2 na výstupnej ceste systému ADSL (z LTU na NTU) je menšie ako rušenie zo systému HDSL pracujúceho na dvoch pároch a výrazne menšie ako rušenie zo systému HDSL využívajúceho kód 2B1Q a funguje na jednom páre plnou rýchlosťou.

G.shdsl vstupuje do arény

V roku 1998 bola iniciatíva ANSI prijatá zvyškom sveta. ITU-T začala pracovať na celosvetovom štandarde G.shdsl (štandard G.991.2 bol schválený vo februári 2001) a ETSI pracuje aj na európskej verzii tohto štandardu (teraz je formalizovaný ako špecifikácia TS 101524).

G.shdsl vychádzal zo základných myšlienok HDSL2, ktoré sa ďalej rozvíjali. Úloha bola stanovená pomocou metód kódovania liniek a technológie modulácie HDSL2 znížiť vzájomné ovplyvňovanie susedných liniek ADSL pri prenosových rýchlostiach nad 784 Kbps.

Keďže nový systém používa efektívnejší lineárny kód v porovnaní s 2B1Q, pri akejkoľvek rýchlosti signál G.shdsl zaberá užšie frekvenčné pásmo ako zodpovedajúci signál 2B1Q pri rovnakej rýchlosti. Preto je rušenie zo systémov G.shdsl do iných systémov xDSL menej silné ako rušenie z HDSL typu 2B1Q. Navyše, spektrálna hustota signálu G.shdsl je tvarovaná tak, aby poskytovala takmer dokonalú spektrálnu kompatibilitu so signálmi ADSL.

Poznamenané vlastnosti G.shdsl sú mimoriadne dôležité na zabezpečenie stabilnej prevádzky v kontexte širokého prijatia technológií xDSL v budúcnosti. Výsledky analýzy stability, ktorá bola vykonaná na základe predtým používaných modelov hluku (vrátane modelov popísaných v normách), sa môžu ukázať ako nespoľahlivé. Telekomunikačný operátor, ktorý dnes nasadí prenosové systémy, teda nebude mať záruku, že zostanú stabilné aj v budúcnosti, keď iné systémy budú fungovať na susedných pároch.

Hlukové modely, ktoré presnejšie odrážajú Aktuálny stav implementáciu digitálnych prenosových technológií na účastníckej sieti navrhla medzinárodná iniciatívna organizácia FSAN (Full Service Access Networks), ktorá od roku 1995 vyvíja požiadavky a hľadá konsenzus medzi záujmami operátorov a rôznych výrobcov telekomunikačných zariadení pôsobiacich v oblasti budovanie multiservisných sietí úzkopásmového a širokopásmového účastníckeho prístupu . Organizácia FSAN vyvinula štyri modely hodnotenia hluku, ktoré sa líšia počtom a zložením prenosových systémov prevádzkovaných v jednom kábli (tabuľka 1). Výpočty založené na nových modeloch sú pomerne zložité, ale môžu poskytnúť predstavu o skutočnom výkone xDSL technológií v štádiu masového nasadenia digitálneho účastníckeho prístupu. S ohľadom na túto skutočnosť stojí za to byť veľmi kritický k výsledkom hodnotenia stability práce, ak používajú, hoci zastarané modely hluku poskytované normami.

Tabuľka 1. Modely hodnotenia vplyvu hluku navrhnuté FSAN.

Model A, vysoká úroveň implementácie technológie xDSL
		asi 90 párov
		asi 90 párov
HDSL/2B1Q (2 páry)		asi 40 párov
ADSL na analógovej telefónnej linke		asi 90 párov
ADSL na ISDN BRI		asi 90 párov
Model B, stredná úroveň prijatia technológie xDSL
		asi 15 párov
		asi 10 párov
HDSL/2B1Q (2 páry)		asi 4 páry
		asi 10 párov
ADSL na ISDN BRI		asi 5 párov
Model C, stredná úroveň implementácie xDSL technológií v prítomnosti starých digitálnych prenosových systémov s HDB3 kódom
		asi 15 párov
		asi 10 párov
HDSL/2B1Q (2 páry)		asi 4 páry
		asi 10 párov
ADSL na ISDN BRI		asi 5 párov
		asi 4 páry
Model D, referenčný
		asi 49 párov

Aby ste mohli zhodnotiť rozdiely vo výsledkoch získaných pre starý a nový model a overiť výhody technológie G.shdsl opísanej vyššie, môžete použiť výsledky publikované spoločnosťou Schmid Telecom vo svojej prezentácii venovanej uvedeniu rodiny Watson 5 , realizované na báze technológie G shdsl (tab. 2). Keďže medzi zariadeniami, ktoré táto spoločnosť predtým vyrábala, boli použité takmer všetky hlavné typy technológií xDSL, výsledok je veľmi jasný. Kdekoľvek sú hodnoty šumu záporné, príslušné zariadenie nebude fungovať v situácii špecifikovanej hlukovým modelom. Prínos, ktorý má G.shdsl oproti iným technológiám, je veľmi citeľný. Pozornosť by sa mala venovať aj významným nezrovnalostiam medzi výsledkami získanými pomocou nového modelu FSAN a starej, všeobecne akceptovanej metodiky hodnotenia ETSI. Samozrejme, výsledky hodnotenia zariadení od iných výrobcov sa môžu líšiť od výsledkov prezentovaných spoločnosťou Schmid Telecom, ale vzhľadom na všeobecne známu kvalitu modemov Watson budú rozdiely s najväčšou pravdepodobnosťou zanedbateľné.

Tabuľka 2. Porovnanie limitov hluku zariadení Schmid Telecom na základe výpočtov pomocou modelov hluku FSAN.

					Hluková rezerva pre modely FSAN (dB)
Vybavenie	Počet párov/kód riadku		Tx (dBm)	Model hluku ETSI (dB)
							2,4 2,5
	1/PAM4 (2B1Q)***
			15,53 15,98
			12,73 15,67

Poznámky:
Porovnanie bolo urobené pre rýchlosť 2,032 Mbit/s s vedením dlhým 2400 m, vodič D=0,4 mm v PE izolácii.
* Pre zvýšenú úroveň prenosu NT.
** Downstream pomocou PAM8.
*** Na porovnanie bolo použité zariadenie od iného výrobcu.

Existujú aj ďalšie výhody G.shdsl. V porovnaní s dvojpárovými možnosťami poskytujú jednopárové možnosti výrazné zvýšenie nákladov na hardvér a tým aj spoľahlivosť produktu. Zdroj zníženia nákladov je až 30% pre modemy a až 40% pre regenerátory, pretože každý z párov vyžaduje HDSL transceiver, lineárne obvody, ochranné prvky atď.

Pre podporu klientov rôznych úrovní sa G.shdsl rozhodla poskytnúť možnosť voľby rýchlosti v rozsahu 192 Kbps 2320 Kbps s prírastkom 8 Kbps. Rozšírením rozsahu prenosových rýchlostí môže operátor vybudovať marketingovú politiku, ktorá je viac zosúladená s potrebami zákazníkov. Okrem toho je možné znížením rýchlosti zvýšiť dojazd v prípadoch, keď je inštalácia regenerátorov nemožná. Ak je teda pri maximálnej rýchlosti pracovný dosah cca 2 km (pre drôt 0,4 mm), tak pri minimálnej rýchlosti je to viac ako 6 km (obr. 3). To však nie je všetko. G.shdsl poskytuje možnosť použiť dva páry súčasne na prenos dát, čo umožňuje zvýšiť maximálnu prenosovú rýchlosť na 4624 Kbps. Ale čo je najdôležitejšie, môžete zdvojnásobiť maximálnu rýchlosť, ktorú je možné dosiahnuť na skutočnom kábli, cez ktorý je účastník pripojený.

Ryža. 3. Schopnosti prenosových systémov G.shdsl.

Pre zabezpečenie vzájomnej kompatibility zariadení od rôznych výrobcov bol do štandardu G.shdsl zakomponovaný štandard G.hs.bis (G.844.1), ktorý popisuje postup inicializácie spojenia. Existujú dve možnosti postupu. V prvom si LTU zariadenie (inštalované na PBX) diktuje parametre pripojenia NTU (klientskeho zariadenia), v druhom sa obe zariadenia „dohodnú“ na prenosovej rýchlosti s prihliadnutím na stav linky. Vzhľadom na neznáme počiatočné podmienky sa pri inicializácii používa nízka prenosová rýchlosť a jedna z klasických modulačných metód (DPSK) na zabezpečenie nadviazania spojenia.

Okrem nastavenia rýchlosti G.hs popisuje aj spôsob výberu protokolu počas procesu nastavovania pripojenia. Pre zabezpečenie kompatibility so všetkými dnes používanými službami musí byť modemový framer G.shdsl schopný pracovať s protokolmi ako E1, ATM, IP, PCM, ISDN. Na zabezpečenie zaručeného výkonu aplikácií v reálnom čase štandard G.shdsl obmedzuje maximálne oneskorenie dát v prenosovom kanáli (nie viac ako 500 ms). Najpoužívanejšími aplikáciami tohto typu pre G.shdsl sú VoDSL hlas vo všetkých jeho variantoch (PCM - konvenčná digitálna telefónia, VoIP - hlas cez IP a VoATM - hlas cez ATM) a videokonferencie.

Vďaka optimálnej voľbe protokolu počas inicializácie môže G.shdsl ďalej znížiť oneskorenia v prenosovom kanáli. Napríklad pre IP prevádzku je vytvorený vhodný protokol, ktorý umožňuje vyhnúť sa prenosu redundantných informácií v porovnaní s IP paketmi zapuzdrenými v bunkách ATM. A na prenos digitálnych telefónnych kanálov vo formáte PCM je priamo pridelená časť šírky pásma kanála DSL.

Stojí za zmienku, že vyššie uvedený prenos hlasu a videokonferencie vyžadujú prenos symetrických dátových tokov v oboch smeroch. Na spojenie je potrebný aj symetrický prenos lokálnych sietí podnikových používateľov, ktorí využívajú vzdialený prístup k serverom s informáciami. Preto je G.shdsl na rozdiel od iných vysokorýchlostných technológií (ADSL a VDSL) ideálne vhodný pre organizáciu poslednej míle. Pri maximálnej rýchlosti teda poskytuje prenos 36 štandardných hlasových kanálov. Zatiaľ čo ADSL, kde je limitujúcim faktorom nízka prenosová rýchlosť od účastníka do siete (640 Kbps), umožňuje organizovať iba 9 hlasových kanálov, pričom nezostáva priestor na prenos dát.

Ďalšou úlohou, ktorá bola v G.shdsl úspešne vyriešená, je zníženie spotreby energie. Keďže jeden pár sa používa na diaľkové napájanie, význam tejto úlohy nemožno preceňovať. Ďalšia pozitívna stránka, zníženie straty energie, otvára cestu k vytvoreniu vysoko integrovaného zariadenia závodu.

Nové možnosti vybavenia sloboda výberu operátora

Ako vyplýva z vyššie uvedeného, ​​G.shdsl má oproti iným xDSL technológiám množstvo výhod. Z hľadiska základných ukazovateľov môžeme povedať, že G.shdsl v porovnaní s jednopárovou verziou 2B1Q HDSL umožňuje zvýšiť prenosovú rýchlosť o 35 x 45 % pri rovnakom rozsahu alebo zvýšiť dosah o 15 x 20 %. rovnakou rýchlosťou. Okrem toho G.shdsl spočiatku obsahuje základné možnosti pre jeho použitie v poslednej míli v sieťach PCM (PCM), ATM, IP, FR. Vďaka tomu má G.shdsl najširšie možnosti použitia (obr. 4).

Ryža. 4. Príklady použitia zariadenia G.shdsl.

Zdalo by sa, že nová technológia sa stane všeliekom a dopyt po všetkých ostatných symetrických xDSL technológiách zmizne a dopyt po asymetrických výrazne klesne. Avšak väčšina špecialistov na prevádzku zariadení a väčšina výrobcov zariadení G.shdsl to poznamenávajú Nová technológia nemožno považovať za úplnú náhradu za rodiny HDSL/SDSL/MSDSL. Všetci sa zhodujú, že nemôže slúžiť ako náhrada, ale je doplnkom. Preto v blízkej budúcnosti začnú víťaziť hardvérové ​​platformy, ktoré si uvedomia možnosť využitia všetkých hlavných technológií v rámci jedného systému (obr. 5). Umožnia operátorovi zvoliť si technológiu xDSL na pripojenie účastníka, ktorá je optimálne vhodná pre existujúce podmienky a riešené úlohy.

Ryža. 5. Príklad použitia univerzálnej xDSL platformy.

Tento koncept je potvrdený vážnym úspechom zariadenia WATSON od SchmidTelecom, ktoré je dobre známe na ruskom trhu. Táto univerzálna platforma vždy obsahovala komponenty, ktoré posúvajú všetky hlavné technológie kódovania liniek (2B1Q a CAP) na svoje hranice. Teraz zahŕňa rodinu WATSON5, ktorá plne implementuje všetky požiadavky štandardu G.shdsl vrátane G.hs.bis. Pre takéto krátke vývojové časy existuje jednoduché vysvetlenie: Schmid Telecom úzko spolupracuje s výrobcami komponentov a podieľal sa na vývoji prototypových zariadení vo všetkých záverečných fázach tvorby štandardu G.shdsl. Je potrebné poznamenať, že iba niekoľko výrobcov zariadení xDSL, ktorí sú lídrami v tejto oblasti, si môže dovoliť túto úroveň povedomia a účasti na procese vývoja. Len takéto spoločnosti budú môcť v blízkej dohľadnej dobe ponúknuť na trh zariadenia G.shdsl.

Zariadenia G.shdsl však dnes ponúkajú aj malé firmy. Vysvetlenie tejto skutočnosti je jednoduché: hovoríme o zariadeniach, ktoré čiastočne spĺňajú požiadavky normy G.shdsl. Vzhľadom na to, že neimplementuje všetky funkcie opísané v štandarde alebo ich implementuje pomocou zjednodušených neštandardných algoritmov, je veľmi lacný. Typicky je v takýchto zariadeniach kompatibilita so štandardom obmedzená na použitie kódovania linky TC-PAM. Rozsah použitia týchto zariadení v zahraničí je obmedzený na aplikáciu point-to-point, ktorá sa používa na spojenie inštitucionálnych ústrední a segmentov lokálnych sietí inštitúcií. Takéto zariadenia je ľahké rozlíšiť - nemajú možnosti s vysokou hustotou zariadení (niekoľko modemov na jednom module) zamerané na inštaláciu v komunikačných centrách.

Na záver by som chcel upozorniť na skutočnosť, že jedným zo zásadných bodov štandardu G.shdsl, ktorý rozhodne o úspechu tejto technológie na trhu telekomunikačných zariadení, je kompatibilita zariadení rôznych výrobcov. Táto funkcia umožní operátorom v budúcnosti jednoducho meniť dodávateľa alebo nakupovať účastnícke a staničné zariadenia od rôznych dodávateľov, čo je už dnes bežnou praxou pre ADSL. Testovanie kompatibility vykonáva laboratórium IOL (IterOperability Lab, University of New Hampshire), špeciálne vytvorené poprednými výrobcami v spolupráci s fórom DSL – zakladateľom „módy xDSL“. Overovanie je veľmi nákladný proces, takže iba seriózni dodávatelia môžu primerane zaručiť, že ich zariadenia sú plne v súlade s normami G.shdsl a G.hs.bis. Práve ich vybavenie odporúčame zvoliť.