2 Огляд технології абонентського доступу

У XX столітті були створені широко розгалужені телефонна та радіотрансляційна мережі, призначені для передавання мовних сигналів. З появою нових інформаційних технологій ці мережі все частіше ристовують для сумісного передавання мовних сигналів та даних, давання даних здійснюють між комп'ютерами, об'єднаними у мережі. Використання інфраструктури телефонної та радіотрансляційної мережі дозволяє зменшити витрати при створенні комп'ютерних мереж. Сьогодні виникає необхідність організовувати комп'ютерні мережі з високою пропускною здатністю для таких потреб:

• • доступ до мережі Інтернет;

• • прийом відео й аудіо програм;

• • віддалений доступ до локальних мереж;

• • дистанційне навчання;

• • домашні офіси.

Для забезпечення потреб у доступі до інформаційних ресурсів застосовують два види мереж: мережа передавання даних для індивідуального доступу й мережа передавання даних для колективного доступу.

У таких мережах усе частіше застосовують технології xDSL і PSDN (HPNA). Технологія PSDN використовує основні принципи технології xDSL, проте вона більш проста й економічна, тому може конкурувати з Ethernet.

У найпростішому випадку для передавання даних використовують виділений телефонний канал зв'язку. При цьому на обох кінцях лінії встановлюють модеми, які підтримують технології ISDN або xDSL. Деякі різновиди технології xDSL дозволяють одночасно передавати мовні сигнали і цифрові дані по одних і тих же телефонних лініях. Мережу індивідуального доступу (рис. 2.1) реалізують на основі xDSL технологій (ADSL, SDSL, VDSL для абонентських міських телефонних мереж

Рисунок 2.1. Мережа передавання даних для індивідуального доступу на основі технології ADSL.

При індивідуальному доступі існує багато недоліків, які суттєво ускладнюють його впровадження:

• • залежність від якості ліній;

• • вплив довжини лінії;

• • вплив перехресних наведень від сусідніх пар багато парного кабеля;

• • висока вартість обладнання;

• • великі затрати на модернізацію абонентських ліній;

• • висока абонентська оплата.

Основні параметри мережі передавання даних для індивідуального доступу приведено в табл.

Таблиця 2.1

Технологія	Швидкість передавання	Дальність	Топологія
IDSL	128 кбіт/с	≈ 12 км	Зірка або точка-точка
HDSL	2 Мбіт/с 144 кбіт/с	≈ 6,5 км	Точка-точка
MSDSL	2 Мбіт/с 144 кбіт/с	≈ 6,5 км	Точка-точка
SDSL	2 Мбіт/с* 8 Мбіт/с**	≈ 6 км	Зірка або точка-точка
ADSL	1 Мбіт/с* 8 Мбіс/с**	≈ 5,5 км	Зірка
VDSL	6,4 Мбіт/с* 52 Мбіт/с**	≈ 1,5 км	Зірка

* - швидкість передавання від абонента;

**- швидкість передавання до абонента.

Система HDSL

Система HDSL (high-rate digital subscriber line, високошвидкісна Цифрова абонентська лінія) була розроблена з метою передачі цифрових потоків 2 Мбіт/с (Е1) або 1,544 Мбіт/с (Т1) абонентові по кабелю на витій парі. Типове застосування такої системи - надання безлічі телефонних каналів для УАТС або з'єднань для високошвидкісної локальної обчислювальної мережі (LAN). У сучасних системах потрібні дві або три пари мідних проводів; дані розподіляються між парами для зменшення швидкості передачі по кожній парі, і таким чином стає можливою передача по лінії завдовжки до 5 км.

Дані в кожній парі проводів кодуються методом 2B1Q: два бита (2В), або дибіт, перетворяться в один з 4-х рівнів напруги (1Q). Рівні постійної напруги передаються по кожній парі і вимірюються в приймачі для подальшого кодування знову в дибіти. При цьому одночасно передаються дані і у зворотному напрямі. Щоб відняти із загального сигналу в лінії передаваний сигнал і залишити що тільки приймається, застосовується метод эхокомпенсациї. Фрагмент даних у форматі 2B1Q показаний на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 Дані у форматі 2B1Q.

Система ADSL

Система ADSL (asymmetric digital subscriber line, асиметрична цифрова абонентська лінія) розроблена в результаті конкурентної боротьби телефонних компаній з компаніями кабельного телебачення, які разом з телепередачами надають також і телефонні послуги, часто по низьких цінах, використовуючи їх як ринковий інструмент для продажу свого основного продукту. Система ADSL дозволяє телефонним операторам використовувати існуючі кабелі на витій парі мідних проводів для надання телевізійних послуг. Мета - понизити число клієнтів, охочих змінити постачальника телефонних послуг. У цій системі швидкість передачі даних від телефонної станції до абонента набагато вище, ніж у зворотному напрямі. Для передачі стислих відеосигналів потрібна швидкість передачі 2 Мбіт/с. Така асиметрична система придатна і для доступу до мережі Інтернет, де від провайдера передається значно більше даних, чим від користувача Інтернету.

У системі ADSL лінійне кодування 2B1Q не застосовується. По умові проекту система повинна використовувати лінію з телефонним навантаженням, тому в телефоні застосовується петля по постійному струму для визначення активної лінії. Оскільки лінійне кодування 2B1Q використовує рівні постійної напруги, воно несумісне із станами петлі постійного струму. У системі ADSL для передачі використовується спектр вище за смугу звукових частот (рис. 2,3). По суті система ADSL - це широкосмуговий модем.

У системі застосовуються два основні методи модуляції. Один з них, званий дискретною багатотональною модуляцією DMT (discrete multitone), використовує велике число дискретних несучих частот, кожна з яких модулюється частиною даних. Спектр модуляції кожною несе займає смугу 4 кГц. Це схоже на групи паралельно працюючих модемів, кожен з яких має відмінну від інших несучу частоту. Другий метод модуляції називається методом амплитудно-фазової модуляції без несучої CAP (carrierless amplitude and phase) і подібний до модуляції QAM. Замість модуляції що несе по амплітуді і фазі в системі Сap синтезуються еквівалентні форми QAM-сигналів.

Недолік використання високих частот для передачі сигналів полягає в тому, що із збільшенням частоти росте загасання в лінії. Це означає, що сигнали, які передаються на вищих частотах, ослабляються сильніше, ніж сигнали, що передаються на частотах, що не набагато перевищують звукові. Робочий діапазон при цьому звужується. Перевага системи ADSL перед системою HDSL полягає в тому, що для першої потрібна одна пара мідних проводів. Недолік же пов'язаний з тим, що високошвидкісні дані передаються з високим рівнем сигналів, оскільки в лінії існує загасання. Щоб усунути зусчтрічні завади на ближньому кінці, високошвидкісні дані передаються тільки в напрямі від телефонної станції до абонента.

Рисунок 2.3. Спектри сигналів в системах ADSL з модуляцією DMT і САР.

Система VDSL

Системи VDSL (very-high-rate digital subscriber line, надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія) ще не стандартизовані. Мета VDSL - надати можливість передачі даних з дуже високою швидкістю в офіси і великі будівлі. Система передбачається асиметричної (принаймні в ранніх моделях) з максимально допустимою швидкістю передачі від абонента до телефонної станції 2 Мбіт/с. Очікується, що швидкість передачі у зворотному напрямі досягатиме 55,2 Мбіт/с. Відстань передачі по кабелю на витій парі мідних проводів в цьому випадку не перевищуватиме 300 м. У менш швидкісних системах можливі довші кабельні лінії. Обмеження швидкості передачі у зворотному напрямі до 27,6 Мбіт/с дозволить здійснювати передачу на відстань 1 км. Подальше обмеження швидкості до 13,8 Мбіт/с приведе до збільшення робочої довжини кабелю до 1,5 км.

Для передачі даних до будівлі передбачається використовувати волоконно-оптичну систему FTTK (fibre to the kerb). Система VDSL використовуватиметься на кінцевій ділянці введення інформації в офіси користувачів.