Технологія ADSL

Інформатика, програмування

Зміст

Анотація ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .2

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

I. Технологія асиметричної цифрової абонентської лінії (ADSL).

1.1 Загальний опис технології ADSL ... ... ... ... ... ... ... ... .. 8

1.2 Області застосування ADSL ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12

1.3 Проблеми, пов'язані з застосуванням ADSL ... ... ... .. 15

1.4 Рішення ADSL проблем ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23
II. Технологічні характеристики обладнання ADSL компанії "Алкатель"

2.1 Загальний опис обладнання ADSL ... ... ... ... ... ... .. 39

2.2 Мультиплексор ASAM - функціональне опісаніе.49

2.3 Опис транспортної системи ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57

2.4 Функціональне опис мережного ADSL-закінчення

(ANT) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 59
III. Розрахунок обладнання ADSL

3.1 Розробка схеми проектованої мережі доступу ... ... 60

3.2 Розрахунок пропускної здатності для проектованої мережі доступу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .65

Техніко-економічне обгрунтування

4.1 Обгрунтування доцільності проектного решенія71

4.2 Розрахунок капітальних витрат і експлуатаційних витрат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 82
IV. Екологія і безпека життєдіяльності

5.1 Вплив монітора на організм людини ... ... ... ... ... .89

5.2 Розрахунок природної освітленості у виробничому приміщенні ... ... ... ... ... ... ... ... ... 105

Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 108

Список літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .110

Перелік демонстраційних плакатів ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 111

Анотація

Даний дипломний Проет присвячений опису технологією ADSL, складомобладнання ADSL компанії "Alcatel", розрахунку мережі доступу в Інтернет, їїархітектура і склад обладнання, також був проведений розрахунок пропускноїздатності мережі. У техніко - економічному обгрунтуванні зробленийпорівняльний аналіз устаткування компаній "Alcatel" і "Cisco Systems", деє явні переваги обладнання компанії "Alcatel".
Розрахунок капітальних витрат і експлуатаційних витрат дозволить операторуправильно визначити тарифну політику, швидко окупити витрати та отриматиприбуток. У главі екологія та безпека життєдіяльності описано впливмонітора на організм людини і розрахована природною освітленість увиробничому приміщенні.

Дипломний проект містить:
- 101 лист пояснювальної записки;
- 5 аркушів плакатів;
- 1 додаток;
- 28 малюнків;
- 22 таблиці.

Введення

Російський ринок послуг передачі даних в режимі on-line знаходиться впочатковій стадії свого розвитку. Основним стримуючим фактором єневідповідність між великою собівартістю послуг та платоспроможністюспоживачів, в результаті чого такого роду послуги до теперішнього часумогли дозволити собі лише середні та великі корпоративні користувачі.
Не секрет, що для зниження собівартості послуг найважливішу роль відіграє вибірсередовища передачі даних саме для організації "останньої милі", тобтоліній, по яких приміщення абонентів підключаються до точок доступуоператора. При побудові мережі, розрахованої на масового користувача,вибір технології для "останньої милі" стає принциповим з точкизору впливу на тарифи.

В даний час відомі і широко використовуються в міських умовахнаступні засоби для організації "останньої милі": телефонні мідні дроти; волоконно-оптичні кабелі; телевізійні кабельні мережі; радіоефір (технологія "радіо-Ethernet"); канали супутникового телебачення

Традиційні технології, які були до цього часу розробленідля високошвидкісної передачі даних або доступу в мережу Інтернет,досить дорогі, причому не тільки на етапі впровадження, але і приексплуатації, у той час як ефективні з економічної точки зорутехнології не забезпечували необхідної користувачам швидкості передачіданих. Більшість користувачів все ще змушені застосовувати для одержаннядоступу в мережу Інтернет аналогові модеми, призначені длявикористання на телефонних лініях [5].

Можливості високошвидкісної передачі даних довгі роки непоширювалися на мільйони представників дрібного бізнесу і приватнихабонентів, які зі зрозумілих економічних міркувань не можуть собідозволити утримувати виділену оптико-волоконну лінію. І хоча потребацих груп абонентів в технологіях цифрової передачі постійно зростала іросте, до останнього часу їм залишалося покладатися тільки на тізасоби передачі даних, які використовують лінії телефонної мережі загальногокористування. Технології DSL (Цифрова абонентська лінія) є одним зголовних засобів вирішення проблем такого роду.

Мідна абонентська телефонна лінія знаходиться в стадії еволюційногопереходу від аналогової мережі, призначеної тільки для забезпеченнятелефонного зв'язку, до широкосмугового цифрової мережі, здатної забезпечитипередачу голосу, високошвидкісну передачу даних, а також роботу інших неменш важливих комунікаційних служб. Підтримання роботи такої мережі вимагаєне лише наявності відповідного сучасного обладнання, а йабсолютно нового підходу до управління роботою кабельної абонентськоїтелефонної мережі.

Мережа, що складається з пар кручених проводів, яка спочаткупризначалася тільки для забезпечення телефонного зв'язку між різнимиабонентами, поступово перетворюється в мережу широкосмугових каналів,здатних підтримати високошвидкісну передачу даних та іншіширокополосні телекомунікаційні служби. Розроблена для аналоговихтелефонних ліній технологія (аналогові модеми, призначені дляпередачі по телефонних лініях) має дуже обмежену швидкість передачіданих - до 56 Кбіт/с. Але, завдяки використанню на абонентської кабельноїмережі сучасних технологій, розроблених спеціально для кручених парпроводів, ті ж самі лінії, які раніше використовувалися для традиційноїтелефонного зв'язку і передачі даних можуть підтримувати економічноефективну високошвидкісну передачу даних, при цьому зберігаючи можливостіодночасного використання абонентських лінії і для традиційноїтелефонного зв'язку. Нову щабель розвитку вдалося подолати завдякивикористання технологій DSL.

Для кінцевих користувачів технології DSL забезпечують високошвидкіснеі надійне з'єднання між мережами або з мережею Інтернет, а телефоннікомпанії отримують можливість виключити потоки даних зі свогокомутаційного обладнання, залишаючи його виключно для традиційноїтелефонного зв'язку.

Забезпечення високошвидкісної передачі даних по мідним двопровідноїабонентської телефонної лінії досягається встановленням обладнання DSL наабонентському Наприкінці лінії і на "кінцевої зупинки" магістральної мережівисокошвидкісної передачі даних, що повинна знаходиться на телефоннійстанції, до якої підключена дана абонентська лінія. Якщо на абонентськоїлінії з використанням технології DSL організована високошвидкіснапередача даних, інформація передається у вигляді цифрових сигналів у смузінабагато більш високих частот, ніж та, яка зазвичай використовується длятрадиційної аналогової телефонного зв'язку. Це дозволяє значнорозширити комунікаційні можливості існуючих кручених пар телефоннихпроводів.

Використання технологій DSL на абонентської телефонної лінії дозволилоперетворити абонентську кабельну мережу в частину мережі високошвидкісноїпередачі даних. Телефонні компанії отримали можливість збільшити своїприбутку, використовуючи існуючу кабельну телефонну мережу длянадання своїм абонентам можливість високошвидкісної передачі данихза доступною ціною.

Крім забезпечення високошвидкісної передачі даних, технології DSLє ефективних засобом організації багатоканальних служб телефонноїзв'язку. За допомогою технології VoDSL (голос по DSL) можна об'єднати великукількість каналів телефонного (голосовий) зв'язку і передати їх по однійабонентської лінії, на якій встановлено обладнання DSL.

Більш того, широкополосні мережі, побудовані на базі технології DSL, необмежені тільки організацією багатоканальної голосового зв'язку абовисокошвидкісної передачі даних. Вони являють собою базову мережу длявпровадження інших служб, неодмінно потребують для своєї роботи широкоїсмуги частот.

Забезпечення доступу в мережу Інтернет є однією з основних функційсучасних цифрових мереж. Ширина використовуваної смуги частот залежить відзастосовуваної технології високошвидкісної передачі даних.

Організація відеоконференцій вимагає симетричної передачі даних. Такяк при організації відеоконференцій необхідно передавати і голос івідеосигнал, то така служба вимагає найбільш широкої частотної смуги попорівнянні з іншими службами. При цьому мінімальна затримка в передачі абовтрата частини інформації можуть бути помічені негайно.

Організація служби відео за запитом вимагає установки асиметричногоз'єднання. Висхідний потік передачі даних (від користувача в мережу)використовується для передачі користувачем сигналів управління (таких, яквідтворення, зупинка, пауза, перемотування тощо). Спадний потікпередачі даних використовується для передачі користувачу запитаноговідеосигналу.

Для забезпечення можливості організації нових служб мережа абонентськихдвопровідних телефонних ліній повинна пройти певний етап розвитку віданалогової вузькополосної мережі, призначеної для передачі тількителефонних розмов, до цифрової широкосмугової мережі, призначені нетільки для передачі голосу, але і для передачі даних і відеосигналів [4].

Настійна потреба в високошвидкісної передачі даних призвела достворення технологій і відповідного обладнання DSL. Для забезпеченняналежного рівня обслуговування, наприклад, у містах, обладнання доступуповинно бути встановлене на сотнях телефонних станцій. Тільки післявстановлення необхідного обладнання можна пропонувати дану послугупотенційним користувачам. Надання абонентам послугивисокошвидкісної передачі даних включає в себе встановлення необхідногообладнання в абонента, правильне підключення та підготовку лінії,з'єднує устаткування користувача з тим обладнанням, якевстановлено на телефонній станції, і початок обслуговування. При цьомуіснує і потреба у підготовці кадрів, що володіють умінням працювати зобладнанням і технологіями DSL, для всіх організацій, що беруть участь внадання даної послуги.

Не всі лінії підтримують технології DSL. Технічні спеціалістителефонних компаній повинні вміти кваліфікувати лінії не тільки з точкизору можливості їх використання для високошвидкісної передачі даних звикористанням технології DSL, але і для визначення конкретної технології
DSL, яка може використовуватися на даній абонентської лінії. Ідеально,якщо хоча б перевірка ліній потенційних користувачів буде проведеназаздалегідь, що дозволить після надходження від будь-якого з цих користувачівзапиту на обслуговування практично без затримки надати йому потрібноїпослугу.

Провайдери повинні мати фізичний доступ до абонентських ліній іперевірочне обладнання, яке дозволяє дистанційно аналізувати цифровівисокочастотні сигнали і стан фізичній лінії, що дозволитьконтролювати роботу абонентської лінії, шукати і усувати що з'являютьсянесправності.

При використанні стандартної аналогової телефонної служби абонентнабирає номер, що дозволяє комутаційного обладнання телефонногомережі встановити з'єднання з іншим абонентом або модемом. У разінесправності, наприклад, модему провайдера, відбувається роз'єднання і длявстановлення з'єднання абонент повинен знову набрати телефонний номер.
З'єднання DSL є постійно включеним з'єднанням, яке з'єднуєустаткування користувача з мультиплексором доступу. У разі пошкодженняна станції обладнання, що забезпечує з'єднання з даним користувачем,останній не буде отримувати обслуговування до усунення провайдеромнесправності в своєму обладнанні. Тому на випадок пошкодженняобладнання забезпечення доступу провайдер повинен мати можливість швидкоперемкнути користувача на резервне обладнання та усунутинесправність.

У міру того, як мережі стають все більш складними з точки зорунадаваних послуг і виконуваних функцій, системи управління такожповинні розвиватися. Удосконалені засоби та інструменти управліннязнижують загальні витрати на контроль стану мережі і керування.

В наші дні технології, що забезпечують високошвидкісний доступ в мережу
Інтернет і з'єднання мереж між собою, доступні як ніколи. Технології
DSL дозволяють розширити використання таких послуг на ті сегменти ринку,які раніше не були охоплені. Однак широкомасштабне впровадження новихтехнологій призводить до поступового переходу від аналогової абонентської мережідо цифрової абонентської мережі. Перехід на новий щабель розвитку приводить нетільки до створення обладнання нового покоління, але й вимагає використаннявідповідних приладів, навчання обслуговуючого персоналу новим методамроботи і зовсім іншого підходу до питань управління мережею абонентськихтелефонних ліній.

Розділ I. Технологія асинхронної цифровий

абонентської лінії

1.1. Загальний опис технології ADSL

Вступ

Всім добре відомі можливості мідної витої пари з передачівисокочастотного аналогового сигналу. Аналогові модеми дозволяють досягатишвидкостей до 28 Кбіт/с по стандартному телефонному каналу. Використовуючи схожіметоди модуляції технологія ADSL дозволяє досягти швидкості спадногопотоку (від станції до користувача) до декількох Мбіт/с. На низькошвидкісномуканалі від користувача до станції ця технологія дозволяє користувачевіуправляти низхідним потоком (див. рис.1). Необхідно відзначити, щосучасні алгоритми модуляції та кодування забезпечують швидкість ADSL,яка наближається до теоретичної межі.

Малюнок 1. Абонентська лінія ADSL.

Висока швидкість низхідного потоку обрана тому, що більшістьдомашніх користувача додатків є асиметричними. Бізнескористувачі, яким необхідні симетричні високошвидкісні додатки,використовують оптичний або коаксіальний кабель для забезпеченнявисокошвидкісного двостороннього обміну даними. Тому технологія ADSLбула розроблена в першу чергу для ринку домашніх користувачів.

У зв'язку з цим, користувач може продовжувати користуватися вженаявної телефонним зв'язком. На практиці це означає, що користувачможе здійснювати телефонні дзвінки під час передачі даних звикористанням ADSL обладнання.

Коротка історія еволюції модемів використовують неекрановану витупару (UTP)

У 1881 Грехем Белл винайшов аналоговий модем, тобто телефон. Після цьогознадобилося 80 років, щоб винайти цифрові модеми. У таблиці 1.1наведена коротка історія модемів.

Модеми, які використовують стандартний телефонний канал

Таблиця 1.1 Модеми використовують канал ТЧ
| Рік | Швидкість | Модуляція |
| 1960 | 300-1.2 Кбіт/с | ЧС |
| | (V.21, V23) | |
| 1968 | 2.4 (V.26) | ДОФМ (QPSK) |
| 1972 | 4.8 Кбіт/с (V.27) | ТОФМ (8-PSK) |
| 1976 | 9.6 Кбіт/с (V.29) | КАМ-16 (16-QAM) |
| 1986 | 14.4 кбит/с (V.33) | КАМ-64 з сверточних кодуванням (64-QAM + TCM) |
| 1989 | 19.2 Кбіт/с | КАМ-64 з сверточних кодуванням (64-QAM + TCM) |
| | (V.33bis) | |
| 1993 | 28.8 кбіт/с (V.34) | Цифрова багатоканальна (DMT) |

Модеми, які використовують виділену пару симетричного кабелю

Концепція ADSL

Концепція ADSL була запропонована на початку цього десятиліття компанією
AT & T Bell Laboratories і Стендфордському університетом. З тих пір був пройденийшлях від комп'ютерних емуляцій і лабораторних прототипів до випускустандартних систем, які незабаром переростуть в інтегровані системи.

Принцип полягає в одночасній передачі по мідній парівисокошвидкісного низхідного потоку до користувача і низькошвидкісномувисхідного потоку від користувача в мережу без впливу на телефонію [1].

Рис?? нок 2. Спектр використовуваних частот.

У високошвидкісному низхідному потоці і низькошвидкісному висхідномупотоці передається цифрова інформація. У додаванні до цього, технологія
ADSL має важливу можливість мультиплексування цифрової інформації набільш високих частотах, у порівнянні з традиційним каналом ТЧ. Іншимисловами, користувачі, що використовують аналогову телефонію можуть продовжуватиїй користуватися одночасно з ADSL. Ця функція здійснюється задопомогою спеціального пристрою - сплітера (ФНЧ).

Малюнок 3. Зовнішні характеристики ADSL.

На малюнку 3 зображені зовнішні характеристики ADSL. Пропускнаспроможність висхідного і спадного потоків становить кілька Кбіт/с ідекілька Мбіт/с відповідно. Природно, у міру збільшеннявідстані, максимально досяжна пропускна спроможність падає. Наприклад,
ADSL пристрій, що працює на швидкості 2 Мбіт/с дозволяє підключитибагато користувачів на досить великій відстані. Тоді як ADSLпристрої, що працюють на швидкостях 6 Мбіт/с і більше, дозволять підключитикористувачів на значно меншій відстані.

Оскільки висхідний потік передається на нижчій частоті, попорівняно з тих, що сходять, перехідні перешкоди будуть значно нижче, ніж привикористанні симетричних систем. Відсутність таких перешкод дозволяєвикористовувати ADSL пристрої на великих відстанях.

Приймач ADSL функціонує на більш високих частотах, ніжстандартні телефонні пристрої, тому при наявності фільтрації,що забезпечує захист від небажаного шуму (що виникає при передачіномера декадних струмом та під час здійснення викличного струму), ADSL пристрої можутьвикористовувати одну телефонну пару разом з телефонними пристроями.

Таким чином, технологія ADSL передбачає наявність паривисокошвидкісних модемів для забезпечення доступу до широкосмугових службам.
Один модем встановлюється в ADSL - мультиплексор і з'єднується черезвисокошвидкісну мережу з провайдером служб, що надають доступ в
Інтернет, відео за запитом і т.п. Інший модем встановлюється в приміщеннікористувача і з'єднується з одним або більше модулем служб (Service Module
-SM). SM - це пристрій кінцевого користувача, наприклад персональнийкомп'ютер (ПК).

Малюнок 4. Принцип організації ADSL

1.2. Області застосування ADSL

Вимоги до швидкості

На малюнку 5 показані вимоги до швидкості, при використаннірізних служб, як для сонця, так і для низхідного потоку.
Очевидно, що більшість абонентських служб є асиметричними.
Іншими словами користувач приймає великий обсяг інформації, при цьомушвидкість передачі інформації значно менше. Особливо високої швидкостінизхідного потоку вимагають відео служби. Таким чином, ADSL пристрійповинна забезпечувати гнучкість при виборі швидкості, користувач повинен матиможливість самостійно визначати кількість каналів і їх швидкість приотримання даних.

В останні роки, істотно зросла використання Інтернет, такожзріс обсяг інформації, що користувач приймає з мережі. У зв'язку зцим, сучасні ADSL модеми надають користувачеві два інтерфейси.
Перший інтерфейс - Ethernet, за допомогою нього до модему може бути приєднанийбудь-який персональний комп'ютер. Інший - АТМ інтерфейс, дозволяє, за допомогоювикористання спеціального терміналу приймати відео сигнал на телевізор, атакож розрахований на подальше зростання АТМ технології.

Малюнок 5. Характеристики деяких інтерактивних служб.

Служби та області застосування ADSL

У даному параграфі наводиться короткий огляд служб та областей застосування
ADSL.

Дистанційний доступ

Робота на дому - Кінцевий користувач має можливість здійснюватидоступ до робочої станції, принтерів, факсів або віддаленим ЛВС/ГВП
. Спадний потік

Відео якість CATV (4 Мбіт/с) + голос + дані
. Висхідний потік Голос + дані (64 Кбіт/с)

Відео конференції Кінцевий користувач має можливість приймативідеозображення з віддаленої відеоконференції, в цьому випадку відео будепередаватися по низхідному потоку, а аудіо інформація в висхідному:

. Спадний потік низькоякісне відео (1.5 Мбіт/с) + голос + графіка

. Висхідний потік

Голос + графіка + дата (всі - 384 Кбіт/с)

Інші області застосування

Відео за запитом, Інтерактивне телебачення < p> Кінцевий користувач може отримати доступ до відеореального часу, і/або заздалегідь збереженого відео або до графіки, а такожможе здійснити пошук за допомогою меню

. Спадний потік

Якість VHS (1.5 Мбіт/с), CATV (4 Мбіт/с), висока (6

Мбіт/с)

. Висхідний потік Дистанційне управління за допомогою VCR (16 Кбіт/с)

Музика за запитом Кінцевий користувач можездійснити доступ до музики через мережу провайдера служб

. Спадний потік

Високоякісне аудіо (384 Кбіт/с)

. Висхідний потік Дистанційне управління (стоп, пауза, ...) (100 біт/с)

Ігри

Інтерактивні ігри Кінцевий користувач має можливістьбрати участь в інтерактивній грі через віддалений сервер з іншимкористувачем.

. Спадний потік

Високоякісне відео (6 Мбіт/с) + аудіо

. Висхідний потік

Джойстик або миша (64 Кбіт/с)

Висновок

Швидкість прийому та передачі даних, необхідна для реалізації будь-якого зрозглянутих програм забезпечується технологією ADSL.

1.3. Проблеми, пов'язані з застосуванням ADSL

Параметри телекомунікаційної системи

На малюнку 6 показано різні параметри телекомунікаційної системи.
Нам необхідна максимальна швидкість і, в той же час, мінімальнаймовірність виникнення помилки. Цього можна досягти шляхом збільшенняпотужності передачі та/або збільшення смуги пропускання і/або ускладненнясистеми. Звичайно потрібно мінімально можлива потужність, полосапропускання і складність системи. Крім того, телекомунікаційна системамає обмеження за даними параметрами. Тут обговорюються обмеження,накладаються на потужність і ширину смуги пропускання.

З іншого боку, нам потрібно забезпечити максимальне використаннясистеми. Максимальна кількість користувачів повинні мати можливістьнадійного доступу до служб з мінімальною затримкою і максимальним захистомвід інтерференції. Ось те, що потрібно користувачеві.

Малюнок 6. Параметри.

Існують певні теоретичні обмеження, що впливають на кінцевийпродукт [9]:
. Теоретична мінімальна смуга пропускання по Найквіста
. Теорема потужності Шеннона-Хартлі і пов'язаний з нею межа Шеннона
. Обмеження, що накладаються урядом, наприклад, на що виділяється частотний діапазон
. Технологічні обмеження, наприклад складні компоненти

Різні явища, які впливають на продуктивність передачі покручений парі можуть бути розділені на такі категорії:
. Загасання
. Дисперсія імпульсу
. Відбитки
. Неузгоджений приймач;
. Зміни діаметра кабелю
. Шум і інтерференція

. Білий шум;

. Перехресні перешкоди

. Інтерференція на радіо частоті

. Імпульсний шум

Критерій Найквіста

Найквіста вивчав проблему визначення форми приймається імпульсу,яка дозволила б уникнути міжсимвольний інтерференції (Inter-Symbol
Interference - ISI) в детекторі. Їм було показано, що для детектуваннябез ISI Rs символів в секунду, мінімальна необхідна смуга пропусканняскладає Ѕ Rs Гц. Це правило виконується за умови, що частотнахарактеристика коефіцієнта передачі має прямокутну форму.

Wmin = 1/2Rs

При використанні середовища передачі, що має форму частотноїхарактеристики, відмінну від прямокутної рівність прийме наступний вигляд:

Wmin = Ѕ (1 + r) Rs де r - число від 0 (прямокутна форма) до 1.

Висновок Критерій Найквіста вводить обмеження на швидкістьпередачі в символах в секунду для даної смуги пропускання. Наприклад втелефонії використовується смуга пропускання 3 КГц. У цьому випадку максимальнодосяжна швидкість складе 6000 символів в секунду (або Бод).

Теорема Шеннона - Хартлі

У даній теоремі визначено, що досягти максимальної швидкості
(біт/сек) можна шляхом збільшення смуги пропускання і потужності сигналу і, втой же час, зменшення шуму.

(1) де С - швидкість (біт/с), W - смуга пропускання (Гц), SNR (дБ) --відношення сигнал/шум

З формули (1) видно, що для того, щоб послати додаткові біти вканал необхідно подвоїти відношення сигнал/шум (SNR). Цього можна досягтиподвоївши потужність корисного сигналу, або зменшивши шум.

На малюнку 7 представлено застосування теореми Шеннона для витої пари,діаметром 0,4 мм. Три окремих точки відповідають швидкостями, якіможуть бути досягнуті за допомогою систем ADSL, що використовують технологію DMT.
З даного графіка видно, що для великих відстаней системи ADSLнаближаються до теоретичної межі. Для коротких відстаней запас попропускної спроможності за межі Шеннона зростає.

Малюнок 7. Теорема Шеннона.

Висновок Теорема Шеннона-Хартлі обмежує інформаційнушвидкість (біт/с) для заданої смуги пропускання і відносини сигнал/шум.
Для збільшення швидкості необхідно збільшити рівень корисного сигналу, завідношенню до рівня шуму.

Проблеми з модемами Ми маємо канал з відомою смугою пропускання івідношенням сигнал/шум. З одного боку критерій Найквіста обмежуєМаксимальна кількість символів, які можливо передати без помилки. З іншогобоку теорема Шеннона - Хартлі обмежує максимальне число біт,які можливо передати без помилки. Виходячи з даних двох обмежень миможемо обчислити кількість біт на символ, що необхідно забезпечити длядосягнення максимальної (не обов'язково оптимальної) швидкості. Однакзалишається неясно, як реалізувати необхідну кількість біт в символі, тобтоможливі різні технології модуляції.

Загасання

На рис.8 показано, що імпульс, який передається по кручений парі приймаєтьсяна іншій стороні з меншою амплітудою.

Малюнок 8. Загасання

Загасання в кабелі обмежує відстань, на якій можнавикористовувати виту пару без регенераторів. На частотні характеристикивитої пари істотний вплив робить поверхневий ефект, врезультаті якого струми високої частоти течуть у поверхневому шаріпровідника. У результаті виходить більш сильне загасання на високихчастотах.

Малюнок 9. Залежність загасання від частоти для симетричного кабелю.

Проблема може бути вирішена шляхом збільшення потужності переданогосигналу:
. Максимальна потужність сигналу обмежена внаслідок виникнення ефекту перехідних перешкод, таким чином приймається сигнал завжди має маленьку амплітуду.
. Необхідно відзначити, що для забезпечення електромагнітної сумісності, необхідно, щоб системи ADSL не заважали функціонування радіо передавальних систем. Ця умова також накладає обмеження на потужність сигналу, що передається.
. ADSL пристрій повинен працювати як на короткій лінії з загасанням 0 дБ, так і на довгій лінії з загасанням в 55 дБ, оскільки невідомо, на якій лінії даний пристрій буде встановлено.

Дисперсія імпульсу

Ця проблема полягає в наступному: форма імпульсу, що приходить,на віддалений кінець відрізняється від вихідної форми. На графіку на малюнку 10показані зміни форми імпульсу, тривалістю 2 сек, що виникаютьпісля його передачі по кабелю різної довжини без урахування загасання. Як видноз малюнка, із зростанням довжини кабелю імпульс все більш і більш розширюється,даний ефект отримав назву дисперсії.

Малюнок 10. Відгук на імпульс, що посилається по каналу.

Даний ефект (внаслідок частотної залежності функції передачі поканалу) призводить до того, що називається міжсимвольний інтерференцією (ISI).
В лінійних каналах, що мають частотні обмеження і залежні від частотизагасання і затримку, виникає дисперсія імпульсів, що призводить допомилок у процесі детектування. Цей ефект сильніше всього позначаєтьсяна коротких імпульсів, що призводить до обмежень для високошвидкіснихсистем. ISI може бути частково компенсована за допомогою адаптивнихканальних компенсаторів. Необхідно проте зазначити, що компенсаціяпредставляє із себе посилення і, таким чином має межі, пов'язані зякістю сигналу (шум, ...).

Відображення

Відображення в кабелі можуть виникнути внаслідок неузгодженостіприйомопередатчика і зміни діаметра кабелю.

Шум і інтерференція

Тут обговорюються найбільш важливі джерела шуму та інтерференції,які впливають на мідну виту пару.

Білий шум

Білий шум має багато причин появи і повністю придушити йогопрактично неможливо. Це означає, що навіть якщо ізолювати всіджерела шуму і інтерференції все одно білий шум буде обмежуватипродуктивність системи.

Перехідні перешкоди

Перехідні перешкоди вносять найбільш серйозні обмеження в абонентськийділянка мережі. Суть цього явища полягає в ємнісний зв'язку міжпарами кабелю. Перехідні перешкоди можуть бути на ближньому кінці (Near End
CROSSTalk - NEXT) і на дальньому кінці (Far End CROSSTalk - FEXT). Вонинаведено на малюнку 11.
. NEXT визначаються, як перехідні перешкоди між приймаючої і передавальної парою на одному кінці кабелю.
. FEXT визначаються як перехідні перешкоди в приймачі внаслідок впливу передавача, що працює по іншій парі кабелю на віддаленому від приймача кінці.

Необхідно відзначити, що впливає перешкода при FEXT, на відміну від NEXT,проходячи по лінії зв'язку, затухає також, як і передається сигнал. Такимчином, у випадку, якщо сигнали передаються в обох напрямках, по одномукабелю NEXT буде значно більше FEXT. Якщо сигнали використовують загальнусмугу частот, наприклад, у випадку використання луна компенсації, NEXT будевносити найбільший внесок в перехідні перешкоди. Також NEXT буде вище привикористанні близько розташованих модемів. Це означає, що NEXT більшеважливий у місці розташування ADSL-мультиплексора.

Малюнок 11. Перехідні перешкоди на дальньому кінці (FEXT) і ближньому кінці

(NEXT).

Власні перехідні перешкоди

Крім перехідних перешкод, описаних раніше, існують і так званівласні перехідні перешкоди. Насправді даний тип перешкодиє перехідним, оскільки не є перешкодою між приймачем іпередавачем. Даний тип перешкоди викликаний не повним поділом напрямівприйому та передачі в діфсістеме, а також є наслідком не ідеальногоузгодження приймача і передавача. Загасання на лінії може досягати 55дБ, тому для того, щоб прийняти сигнал з рівнем, вищим, ніж увласної перехідної перешкоди, діфсістема повинна забезпечувати загасання НЕгірше, ніж 55 дБ.

Малюнок 12. Власна перехідна перешкода.

Як і у випадку NEXT, ця проблема існує, тільки при передачі іприйомі сигналів в одному частотному діапазоні, наприклад при використанні лунакомпенсації.

Радіочастотна інтерференція

Мережа доступу піддається дії широкого спектру радіочастотноїінтерференції (Radio Frequency Interference - RFI), наприклад віддовгохвильових або середньохвильові широкомовних передавачів (Див.малюнок 13). Незважаючи на те, що мідна вита пара, як правило, добресімметрірована і тому мало схильна до даного явища (Зазвичай RFI більшесхильні сільські мережі з повітряними кабелями), повинні бути передбаченікошти, що захищають системи передачі від RFI. Необхідно відзначити, щовиходячи з вимог з електромагнітної сумісності (Electro-Magnetic
Compatibility - EMC) системи передачі (ADSL) не повинні бути підданіінтерференції з випромінює обладнанням. Даний факт такожнакладає обмеження на потужність, що передається по лінії сигналу.

Важлива перевага одного з методів модуляції, які використовуються в ADSL -
DMT полягає в тому, що він задовольняє як вимогам щодо стійкостідо радіочастотної інтерференції, так і створюваним магнітних полів.

Малюнок 13. Радіочастотна інтерференція.

Імпульсний шум

Дане явище характеризується рідкими шумовими викидами великоїамплітуди, причиною яких може бути комутаційні станції, імпульснийнабір, викличної сигнал, близькість залізничних станцій, заводів і т.п.
Характеристики імпульсного шуму залежать від типу станції, ітаким чином специфічні для кожної країни. Оскільки викиди мають гоструформу, спектр імпульсного шуму рівний в діапазоні ADSL сигналів
(максимальна частота ADSL сигналу складає 1 МГц).

1.4. Рішення ADSL проблем

Поділ переданих та прийнятих?? анних

При використанні ADSL дані передаються по загальній кручений парі вдуплексної формі. Для того, щоб розділити передається і приймаєтьсяпотік даних існують два методи: частотне розділення каналів (Frequency
Division Multiplexing - FDM) і луна компенсація (Echo Cancelation - EC)
(дивися малюнок 14).

Малюнок 14. Поділ напрямків передачі і прийому даних.

Частотне розділення каналів

При використанні даного механізму низькошвидкісний канал переданихданих розташовується відразу після смуги частот, що використовується для передачіаналогової телефонії. Високошвидкісний канал прийнятих данихрозташовується на більш високих частотах. Смуга частот залежить від числа бітпереданих одним сигналом.

Ехо компенсація

Даний механізм дозволяє низькошвидкісному каналу переданих даних івисокошвидкісного каналу прийнятих даних розташовуватися в загальному частотномудіапазоні, що дозволяє більш ефективно використовувати низькі частоти, наяких загасання в кабелі менше.

Порівняння

. Ехо компенсація дозволяє поліпшити продуктивність на 2 дБ, однак є більш складною в реалізації
. Переваги EC ростуть при використанні більш високошвидкісних технологій, таких як ISDN або відеотелефонія на швидкості 384 кбіт/с. У цих випадках FDM вимагає виділення під високошвидкісний канал прийнятих даних більш високих частот, що призводить до збільшення загасання і скорочення максимальної відстані передачі.
. Поєднання двох каналів в одному частотному діапазоні, при використанні ЄС призводить до появи ефекту власного NEXT, який відсутній при використанні FDM.
. Стандарт ADSL передбачає взаємодію між різним обладнанням, що використовує як механізм FDM, так і EC, вибір конкретного механізму визначається при встановленні з'єднання.

Висновок

При відсутності інтерференції з іншими службами, приймач,що використовує ЄС функціонує краще. На швидкості до 1,5 Мбіт/с, різниця вмаксимальній відстані складає 16% на користь ЄС, однак на швидкості 6
Мбіт/с різниця падає до 9%.

При обліку власної перехідної перешкоди (тобто в разі використанняданого кабелю іншими системами ADSL) приймач, який використовує FDMфункціонує краще на швидкостях вище 4,5 Мбіт/с. Це пов'язано з тим, щоприймач з FDM обмежений лише наявністю ефекту FEXT, тоді якприймач, який використовує механізм EC схильний до впливу як FEXT, такі власного NEXT. Зазвичай модеми розташовуються близько один від одного навході ADSL-мультиплексора, в цьому випадку найбільше значення маєпараметр NEXT, саме тому перевага віддається механізму FDM.

Методи передачі

Введення

Одним з найбільш важливих питань при стандартизації систем передачіє питання вибору типу модуляції. У процесістандартизації ADSL, ANSI визначив три потенційних типу модуляції:
. Квадратурно амплітудна модуляція (Quadrature Amplitude Modulation -

QAM)
. Амплітудно-фазова модуляція з придушенням несучої (Cariereless

Amplitude/Phase Modulation - CAP)
. Дискретна