Реферат: Технология ADSL

Использование узких подканалов имеет преимущество, которое заключается в том, что характеристики кабеля линейны для данного подканала. Поэтому дисперсия импульса в пределах каждого подканала, а следовательно и необходимость в коррекции в приемнике будет минимальна. В следствии наличия импульсного шума принятый символ будет искажен, однако БПФ «раскидает» данный эффект по большому числу подканалов, в результате чего вероятность ошибки будет невелика.

При использовании DMT количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу может варьироваться в зависимости от уровня сигнала и шума в данном подканале. Это не только позволяет максимизировать производительность для каждой конкретной абонентской линии, но также позволяет уменьшить влияние таких эффектов как переходные помехи или RFI (смотри рисунок 18). Количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу определяется на фазе инициализации. В общем случае использование более высоких частот вызывает более сильное затухание, что приводит к необходимости использования КAM более низкой разрядности. С другой стороны, затухание на низких частотах будет ниже, что позволяет использовать КAM более высокой разрядности. В дополнении к этому, распределение количества бит по подканалам может адаптироваться на фазе передачи данных, в зависимости от качества канала.

Рисунок 17. Распределение бит по частотным подканалам при использовании DMT.

 Коды, исправляющие ошибки

Введение

В связи с наличием импульсного шума, должны быть описаны средства, позволяющие приемопередатчику ADSL противостоять данному эффекту, а также поддерживать требуемое значение коэффициента ошибок (BER) для обеспечения хорошего качества передачи. Для этих целей используются коды исправляющие ошибки.

Из всего многообразия кодов данной разновидности, после длительных исследований, ANSI выбрал код Рида-Соломона (Reed-Solomon – RS) в качестве обязательного для всех приемопередатчиков ADSL. Исправление ошибок с помощью кода RS достигается путем внесения избыточности. Кроме того, существует возможность повысить кратность исправляемой ошибки, путем увеличения кодового слова RS, что конечно приведет к появлению дополнительной задержки.

Примечание  Необходимо отметить, что некоторые службы могут иметь собственные средства для защиты от ошибок. Например,  служба «Видео по запросу» (Video on Demand – VoD), использует схему компрессии видеоизображения MPEG2, которая поддерживает собственные средства защиты от ошибок.

 Исправление ошибок с помощью кода Рида-Соломона

Линейные блоковые коды

Линейные блоковые коды представляют из себя коды проверки четности, которые могут быть записаны в виде (n,k). Кодер трансформирует блок из k значащих символов (вектор сообщения) в более длинный блок из n кодовых символов (кодовый вектор).

В случае, когда алфавит состоит из двух элементов (0 и 1), код является двоичным и состоит из двоичных символов или битов.

В общем случае n кодовых битов не обязательно состоят только из k значащих бит и n-k проверочных бит. Однако для упрощения аппаратной реализации рассматриваются только систематические линейные блоковые коды. В этом случае кодовый вектор образуется путем прибавления проверочных бит к вектору сообщения.

Для получения кодового вектора, вектор сообщения умножается на порождающую матрицу. На приемной стороне кодовый вектор умножается на проверочную матрицу для осуществления проверки, попадает ли он в разрешенный набор кодовых слов. Принятый вектор является верным тогда, и только тогда, когда результат его умножения на проверочную матрицу равен 0.

Код Рида-Соломона

Не двоичные коды Рида-Соломона являются специальным классом линейных блоковых кодов.

RS коды функционируют точно так же как и двоичные коды. Единственным различием являются не двоичные символы. Алфавит RS кодов состоит из 256 элементов. Именно поэтому данный класс кодов является не двоичным.

(n,k) RS код представляет из себя циклический код, который преобразует блок из k байтов в блок из n байтов (n£255).

С точки зрения кодового расстояния RS коды функционируют наилучшим образом для заданных n и k, т.е. dmin=n-k+1 (dmin – минимальное расстояние).

Аппаратная реализация RS кодера выполняется в виде одного чипа, и позволяет добавить к вектору сообщения до 32 байт, причем максимальный размер кодового вектора может достигать 255 байт.

Наиболее часто используется RS код (255,239). С помощью 16 проверочных байт осуществляется коррекция до 8 ошибочных байт в кодовом векторе

(поскольку dmin=255-239+1=17=2t+1).

Принцип чередования бит (Interleaving)

Чередование бит в закодированных сообщениях перед их передачей и обратный процесс при приеме приводит к распределению пакетов ошибок по времени и таким образом обрабатываются декодером как независимые ошибки. Для осуществления данного процесса кодовые символы перемещаются на расстояние в несколько длин блоков (для блоковых кодов) или нескольких ограниченных длин для сверточных кодов. Необходимое расстояние определяется длительностью пакета ошибок. Принцип чередования бит должен быть известен приемнику для осуществления обратного чередования бит принимаемого потока для последующего декодирования.

Существует два метода осуществления чередования бит – блочное и сверточное. С точки зрения производительности оба метода имеют сходные показатели. Наиболее важным преимуществом сверточного чередования является снижение задержки при передачи из конца в конец, а также требований к памяти на 50%.

Для данных, прошедших процедуру чередования, кратность исправляемой ошибки умножается на глубину чередования. Необходимо отметить, что существующие в настоящее время службы являются либо чувствительными к задержке, но нечувствительными к BER, либо наоборот, чувствительными к BER и не чувствительными к задержке.

 Чередование бит и Коды Рида-Соломона в приемопередатчике ADSL

На рисунке 18 приведена структурная схема приемопередатчика ADSL, включающая кодер и декодер Рида-Соломона, а также устройства прямого и обратного чередования бит. Принимаемые данные разделяются на две группы, в зависимости от их требований к задержке. Первая группа содержит данные, которые могут подвергаться значительным задержкам, например однонаправленная видеоинформация. Такие данные будем называть медленными данными. Вторая группа, не подвергается чередованию бит (но кодируется кодом Рида-Соломона) и содержит данные чувствительные к задержкам, например двунаправленный голос. Данную группу назовем быстрыми данными. Требования по быстрой или замедленной передаче данных могут быть получены из заголовка передаваемой АТМ-ячейки (на основе идентификаторов VP/VC). Это означает, что несколько служб, с различными типами данных могут передаваться по линии вместе, в одно и то же время. Например, возможно перекачивать файл, определенный как медленные данные для максимальной защиты от ошибок, и одновременно передавать видео или аудио информацию, определенную как быстрые данные.

В передатчике медленные данные записываются в буфер для обратного чередования бит, тогда как быстрые данные записываются в буфер быстрых данных. Для каждого DMT символа BF байт извлекаются из буфера быстрых данных и BI из буфера медленных данных. Таким образом, в каждом DMT символе передается B=BF+BI байт.

В приемнике, первые BF байт из принятого DMT символа помещаются в буфер быстрых данных и затем, декодируются декодером Рида-Соломона (F). Следующие BI байт помещаются в буфер медленных данных, затем производится обратное чередование бит и только после этого декодирование в декодере Рида-Соломона (I).

Рисунок 22. Кодер и декодер Рида-Соломона в приемопередатчике DMT.

 Сравнение DMT с CAP

Данный раздел посвящен сравнению методов модуляции DMT и CAP.

Аргументы в пользу DMT:

·        Битовая скорость может изменяться с малым шагом (несколько кбит/с). Аппаратное обеспечение DMT проще программируется для поддержки различных скоростей данных от пользователя и к пользователю. Поддерживается оперативное изменение скорости

·        Лучшая защита от радиочастотной интерференции

·        Благодаря возможности адаптивно изменять количество присваиваемой DMT символу информации, а также мощности передачи, использование линии близко к оптимальному.

·        Очень гибкая настройка мощности, мощность в каждом канале может увеличена или уменьшена.

·        DMT более устойчива к импульсному шуму, чем  CAP. Однако, когда в случае появления импульсного шума достаточно большой длительности происходит нарушение работы системы, то это приводит к существенным всплескам ошибок. Поэтому, при выборе длины DMT символа и кода исправляющего ошибки должны учитываться длительность импульсного шума и время между поступлением последовательных символов. Системы компании Алкатель спроектированы таким образом, чтобы исправлять два DMT символа, что позволяет им противостоять импульсному шуму длительностью до 700 мксек без возникновения ошибки.

·        CAP имеют ту же сложность реализации, исчисляемую для сигнального процессора в миллионах операций в секунду (Million Operations Per Seconds – MIPS).

·        требуется меньшая корректировка при медленной работе сигнального терминала, чем при использовании CAP.

Аргументы против DMT:

·        DMT использует блоковое преобразование (БПФ), что приводит к появлению больших задержек. Однако при правильной конфигурации системы, данная задержка будет незначительной даже для служб, чувствительных к задержкам, например телефонии или узкополосной ЦСИС.

·        Полная процедура инициализации, необходимая для DMT требует значительного времени (порядка 20 сек)

·        Большой пикфактор (отношение мгновенной мощности к ее среднему значению) в передаваемом DMT сигнале может привести к появлению дополнительного шума и дорогого аналого-цифрового преобразования. Этого можно избежать правильным проектированием системы, а также использованием кода Рида-Соломона.

·        CAP позволяет использовать более простые коды, исправляющие ошибки, чем DMT.

  На сегодняшний день существует много крупных компаний, которые занимают ведущие позиции на мировом рынке связи.

Некоторые из них занимаются продажей ADSL оборудования.

Например, такие как Alcatel, Cisco Systems, Ericsson – компании являющиеся мировыми лидерами на рынке связи.

Выбирая из этих компаний, лучшую в отрасли предоставления DSL услуг, можно глядя на ряд параметров.

Например, компания Ericsson больше сосредоточена на предоставление услуг мобильной связи, и разработкой DSL технологий начала заниматься сравнительно недавно.

Компания Cisco Systems ориентирована на рынок маршрутизаторов и коммутаторов, использующихся для построения глобальных IP сетей. По сравнению с Ericsson, компания Cisco Systems больше уделяет внимания DSL технологиям, но они в свою очередь не ориентированы на конечного пользователя.

Компания Alcatel является лидирующей компанией по продаже оборудования доступа в глобальную сеть Интернет. И намного больше уделяет внимания продвижению ADSL технологии.

На основе анализа стоимостных,эксплуатационных и технических характеристик ADSL систем компаний Alcatel и Cisco Systems, который был рассмотрен ниже в технико – экономическом обосновании, было принято решение, что для построения сети доступа на базе оборудования ADSL более выгодно использовать продукцию компании Alcatel   

ГЛАВА II. Технологические характеристики           оборудования ADSL компании “Алкатель”

2.1 Общее описание оборудования ADSL

Введение в технологию

   Продукт ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) предназначен для того, чтобы иметь возможность предлагать пользователям частного сектора и сектора малого бизнеса, находящимся на ограниченном расстоянии от CO (Central Office - здание (АТС)), услуги по передаче данных на повышенных скоростях. Для предоставления таких услуг используются существующие медные витые пары (по одной на каждого пользователя), при этом никакие дополнительные активные повторители не требуются. Применение технологии FDM (Frequency Division Multiplexing - частотное уплотнение каналов) позволяет по тем же витым парам одновременно предоставлять услуги POTS (Plain Old Telephone Service - услуги обычной телефонии), поэтому можно говорить о следующих преимуществах:

4  оператор сети использует существующую кабельную инфраструктуру;

4  у абонента сохраняются существующие услуги телефонии вместе с существующей аппаратурой.

   В ADSL-системе предусмотрены асимметричные скорости передачи битов: высокая (вплоть до 8 Мбит/с) в направлении от CO к абоненту (называемая скоростью в прямом канале) и низкая (вплоть до 1 Мбит/с) в противоположном направлении (называемая скоростью в обратном канале). Эта асимметрия дает возможность предоставлять абоненту услуги, для которых требуется широкая полоса частот, в том числе услуги мультимедиа (цифровые видео- и аудио-услуги) и соединение по протоколу Ethernet. В дальнейшем, по мере увеличения скорости в обратном канале, станет возможным предоставление, на меньших скоростях, услуг мультимедиа двустороннего характера [2].

   Продукт ADSL полностью основан на технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронной передачи). Это означает, что как данные пользователя (мультимедиа, соединение по протоколу Ethernet и управляющая информация), так и управляющие данные системы OAM (Operation, Administration and Maintenance - эксплуатация, администрирование и техобслуживание) транспортируются с применением ATM-ячеек. Основной причиной такого подхода является обеспечение гибкости продукта на перспективу. Применение ATM в качестве транспортного режима в большинстве случаев позволяет операторам сетей и провайдерам услуг совершенствовать предоставляемые услуги без изменения сетевого оборудования.

   Система ADSL состоит из двух частей, первая из которых (на стороне CO) называется ASAM, (ATM Subscriber Access Multiplexer - ATM-мультиплексор абонентского доступа),а вторая (на стороне абонента) – (CPE Customer Premises Equipment - оборудование в помещении заказчика). CPE, в свою очередь, включает в себя PS (POTS Splitter - разветвитель) и ANT (ADSL Network Termination (unit) - (блок) сетевого ADSL-окончания). По транспортной ATM-линии мультиплексор ASAM соединен с ATM-коммутатором. Выбранным транспортным механизмом является либо SDH(Synchronous Digital Hierarchy - синхронная цифровая иерархия) [STM1 или SONET (OC3c)] либо PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy - плезиохронная цифровая иерархия) [Е1]. Блок ANT может быть подключен к TE(Terminal Equipment - терминальное оборудование) (STB (Set Top Box - телеприставка ) или иному мультимедийному терминалу) и к локальной сети (LAN), использующей протокол Ethernet.

   Система ADSL может работать как с CO, так и с выносными блоками. Выносное ASAM-оборудование может быть либо непосредственно подключено к опорной ATM-сети, либо каскадировано от находящегося на CO мультиплексора ASAM через интерфейс Е1.

Описание сети

Общие сведения

 Основной задачей, стоящей перед системой доступа Alcatel 1000 ADSL, является обеспечение быстрого доступа к сети Интернет и корпоративным сетям LAN. Эта задача решается с помощью комбинированной инфраструктуры, в состав которой входят по меньшей мере четыре функциональные группы:

4   малая LAN в помещении абонента;

4   инфраструктура связи оператора сети, которая содержит сеть доступа, мультиплексоры, BB (Broad Band - широкополосный –коммутаторы) и высокоскоростную опорную сеть;

4   LAN у ISP (Internet Service Provider - провайдер услуг сети Интернет) в случае, когда доступ к сети Интернет осуществляется именно таким способом;

4   LAN предприятия в случае, когда обеспечен доступ к корпоративной сети.

Сетевая архитектура

 Для обеспечения внутри сетевой архитектуры, показанной на рис. 23, сквозных соединений применяются различные технологии:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12