Мультисервисные сети2

CAP (Carrierless Amplitude/Phase) – амплитудно-фазовая модуля-

ция без несущей; DMT (Discrete Multitone) – дискретная многочастотная модуляция.

Модуляция QAM представляет собой разновидность многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции. Алгоритм QAM широко используется для построения модемов. При этом передаваемый сигнал кодируется одновременными изменениями амплитуды синфазной (I) и квадратурной (Q) компонент несущего гармонического колебания (fc), которые сдвинуты по фазе друг относительно друга на /2 радиан. Результирующий сигнал формируется при суммировании этих колебаний:

где t имеет диапазон изменений (m – 1) t … m t; m – порядковый номер дискрета; t – шаг квантования входного сигнала во времени; Im = m р; Qm = m р; р – шаг квантования входного сигнала по амплитуде; m и m – модуляционные коэффициенты.

Таким образом, при использовании QAM передаваемая информация кодируется одновременным изменением амплитуды и фазы несущего колебания. QAM имеет разновидности, которые обозначаются числом, кратным 2N, где N соответствует показателю спектральной эффективности. В настоящее время наибольшее распространение получили QAM-4, 16, 32, 64, 128, 256.

Алгоритм кодирования QAM-4 известен под названием квадратурная фазовая манипуляция (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK).

Достоинство QAM – простота реализации, достаточно высокие показатели спектральной эффективности, т.е. незначительное расширение спектра, высокая помехоустойчивость, возможность применения в дуплексных системах.

Недостаток QAM – относительно невысокий уровень полезного сигнала в спектре модулированного колебания.

Модуляция САР – представляет собой одну из разновидностей QAM. Его особенность заключается в специальной обработке модулированного информационного сигнала перед передачей в линию. В процессе этой обработки из спектра модулированного сигнала исключается составляющая, которая соответствует частоте несущего колебания QAM. Приемник должен восстановить несущее колебание, а затем информационный сигнал.

Модуляция САР способна обеспечить максимальное соотношение сигнал/помеха и передачу сигналов на большие расстояния по медным линиям.

Модуляция DMT относится к основным видам модуляции для технологий ADSL и VDSL. В DMT принципиально иное построение алгоритма модуляции, чем в QAM-CAP. Здесь применяется не одна, а группа частот несущих колебаний. В DMT предусмотрено делить весь

Технология RADSL представляет собой вариант технологии ADSL с автоматической настройкой скорости передачи (в зависимости от состояния линии). На рис. 7.12 приведен пример использования ADSL.

Рис. 7.13. Варианты применения технологии HDSL

а) HDSL в сети доступа; б) HDSL в межстанционных линиях цифровых АТС; в) HDSL в межстанционных линиях аналоговых АТС

Технология MDSL обеспечивает передачу цифровых сигналов по одной паре проводов со скоростью 128 кбит/с – 2,3 Мбит/с при модуляции 2B1Q. Кодирование 2B1Q обеспечивает не самую большую дальность передачи, но на сильно зашумленных линиях оно позволяет установить более качественное соединение, чем при использовании САР.

Технология HDSL достаточно давно применяется на сетях связи. Обеспечивает работу по паре проводов с фиксированной скоростью 2,048 Мбит/с в двух направлениях. Как правило, применяется 4- хпроводный вариант с дуплексной передачей по каждой паре на расстояние около 4,5-6,5 км по кабелю UTP категории 3. В HDSL применяются следующие виды кодирования: 2B1Q, САР64, САР128. На рис. 7.13 приведены примеры использования HDSL.

Технология SHDSL представляет собой стандарт высокоскоростной симметричной передачи данных (по терминологии ITU-T G.shdsl). Скорость передачи по одной медной паре достигает 2,3 Мбит/с, по двум медным парам до 4,6 Мбит/с. Скорость может быть фиксированной или адаптивной в диапазоне 192 кбит/с – 2,320 Мбит/с. Дальность передачи на каждой паре проводов с жилами 0,4 мм кабеля UTP категории 3 может составлять от 2 до 6 км.

Технология SDSL аналогична HDSL, однако, для организации соединения достаточно применение двухпроводной абонентской линии. При этом протяженность линии до 3 км и скорость обмена данными до 2,048 Мбит/с.

Технология MSDSL предусматривает высокоскоростную дуплексную, т.е. симметричную передачу синхронного цифрового потока по одной медной паре с изменяемой линейной скоростью. Скорость передачи автоматически корректируется во время работы в соответствии с состоянием линии и качеством сигнала. В зависимости от скорости (144 кбит/с – 2,064 Мбит/с) используется кодирование с САР 8 по САР 128. Максимально перекрываемое расстояние по паре кабеля UTP категории 3 до 6,5км.

Технология VDSL представляет ряд перспективных решений по передаче данных на скоростях от 10 до 50 Мбит/с к абоненту и до 8 Мбит/с от абонента. Для реализации VDSL необходима пара проводов, на которой гарантируется дальность передачи 300 – 1200 м.

7.4.Технологии оптической передачи в волоконных световодах

Технологии оптической передачи в сети доступа подразделяются на активные и пассивные.

Активная оптическая технология базируется на различных мультиплексорах (PDH, SDH, ATM), кольцевых и линейных конфигурациях с гарантированной защитой трафика. Пример такой конфигурации приведен на рис. 7.14.

Рис. 7.14. Пример схемы сети доступа с применением активной оптической технологии

OLT (Optical Line Terminal) – оптическое линейное окончание ONU (Optical Network Unit) – оптический сетевой блок (доступа) NMS (Network Management System) – система управления сетью EMS (Element Management System) – элемент системы управления

Рис. 7.15. Пример сети доступа с PON

Это решение имеет высокую стоимость интерфейсов пользователей, оптических интерфейсов и оборудования мультиплексоров выделения/ввода (ADM SDH) синхронной цифровой иерархии. При этом гарантируется защита всего трафика сети доступа в случае повреж-

дения любого участка волоконно-оптической линии или линейного интерфейса.

Значительно большее применение получили технические решения с пассивными волоконно-оптическими сетями (рис. 7.15), предназначенными для широкополосной передачи (Broadband Passive Optical Network, B-PON).

Рис. 7.16. Синхронная передача циклических групповых сигналов в PON

а) Синхронный метод передачи с разделением во времени TDM (Time Division Multiplexing); б) Метод синхронного доступа с разделением во времени передаваемых временных групп (слотов) TDMA (Time Division Multiplexing Access)

Рис. 7.18. Передача в PON с использованием частотного и пространственного разделения сигналов сети доступа

При радиусе действия PON около 20км максимальное число разветвлений не более 32 по определению ITU-T (рекомендация G.982), что обусловлено возможностями энергетического потенциала оптической передачи, т.е. мощностью передатчика, чувствительностью приёмника, затуханием стекловолокна на разных длинах волн, затуханием устройств разделения мощности и др.

Для эффективного использования участка доступа PON между OLT и ONU предложено несколько вариантов решений по передаче оптических сигналов:

передача синхронная цифровых циклов с определенными временными позициями для ONU (рис. 7.16) на одной частоте;

передача асинхронных транспортных мод (ATM) с адресами для

ONU (рис. 7.17);

передача и прием синхронная и асинхронная на различных оптических частотах, например, передача 1550 нм прием 1310 нм;

передача и прием сигналов каждому (от каждого) ONU на своих отдельных частотах при использовании вместо оптического разделителя оптического фильтра с усилителем и двумя отдельными волокнами передачи и приема (рис. 7.18);

передача и прием оптических пакетов, составленных из временных пакетов на разных длинах волн (рис. 7.19) и в одном или различных волокнах с использованием оптического пакетного распределителя.

Влюбом из вариантов передачи в B-PON требуется синхронизация цифровых окончаний ONU. Эта синхронизация должна быть обеспечена единым высокостабильным тактовым генератором. Кроме того, в направлении каждого ONU должны следовать временные или частотные позиции сигналов для контроля и управления. Более подробная схема доступа B-PON приведена на рис. 7.20.

Рис. 7.19. Передача в PON с использованием частотно-временных пакетов сигналов сети доступа

а) передача в PON частотно-временных пакетов; б) доступа в PON частотно-временными пакетами

Вмасштабных проводных сетях доступа, покрывающих большие территории возможно комбинированное использование всех выше рассмотренных методов построения сети и передачи данных (рис. 7.21).

Вкачестве примера ниже приведены характеристики устройства ONU – Triport – одного из элементов PON, устанавливаемого на стороне пользователей. Этот трехпортовый узел для пассивной оптической сети (продукция компании INFINION), определенный стандартом FSAN/ITU-T G.983.3 для применения в составе ONU. Узел содержит: лазерный передатчик на длину волны 1310 нм для организации канала в сторону узла доступа к услугам; фотоприемник с фотодетектором