Технологии кодирования

На реальной линии длиной 2100м (кабель ТПП 200x2x0,32), сопротивление шлейфа -4380м, затухание на частоте 150кГц - 32дБ) были испытаны 3 системы, работающие по одной паре кабеля с переменными CKopoCTmiH:FlexDSLMDSL,NG(2BlQ); FlexDSLMDSL,NG(CAP) и FlexDSLMDSL,NG(PAM). Скорость передачи модема с модуляцией 2B1Qсоставила 1360 кбит/с, с модуляцией САР - 2064 кбит/с, с модуляцией ТС-РАМ дает лучшие результаты.

Технология HDSLиспользует две технологии линейного кодирования 2B1Q(2 binary, 1 quartenary) и CAP (CarrierlessAmplitudeandPhaseModulation). Обе технологии основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов так называемым сигнальным процессором и обладают рядом общих принципов.

Все системы FlexDSL, использующие популярный в России код САР, получили массу новых функциональных возможностей - взаимозаменяемые интерфейсы, разделитель CAPSplitterдля одновременной передачи голоса и данных, возможность подачи «тока восстановления контактов» и т.д. Проверенная практикой технология MEGATRANS, позволяющая устанавливать рекорды по дальности работы и обеспечивать совместимость с системами типа К-60, интегрирована в новой аппаратной платформе. Это позволит снизить стоимость производства аппаратуры MEGATRANSпредназначенной для применения на особо ответственныхучастках сетей.

Оборудование с линейным кодом ТС-РАМ, признанным в качестве единого международного стандарта SDSLобладает определёнными преимуществами с точки зрения помехозащищённости и совместимости с другими системами xDSL, ISDN, а так же с аналоговыми системами передачи.

Тип модуляции, используемый при передаче данных выбирается исходя из двух групп модуляции. К первой модуляции, при которых передача сигнала осуществляется в полосе модулирующих частот, ко второй - схемы, реализующие перенос сигнала на несущую.

Для каналов ПД по технологии HDSLраспространение получили форматы модуляций, связанные с передачей в полосе модулирующих частот, такие как 2В1Q-четырёхуровневая амплитудно-импульсная модуляция, позднее - САР (CarrierlessAmplitudeandPhaseModulation) - фактически двумерная амплитудно-импульсная модуляция. При симметричной ПД по одной медной паре (SDSL), в условиях высокого уровня переходных помех новое развитие получила многоуровневая амплитудно-импульсная модуляция (РАМ-8, РАМ-16).

Помехозащищенность различных xDSL- систем принято оценивать с помощью показателя NM (noisemargin), определяемого по избыточной величине отношения сигнал/шум (SNR) относительно значения SNR, при котором частота появления ошибок

равна 10 ~ (например, для типа модуляции 2B1QSNRсоставляет 21,5 дБ, а для РАМ-8 -27,5 дБ).

Линейное кодирование ТС-РАМ обеспечивает по сравнению с 2B1Qбольшую на 30-45% скорость ПД на линиях одинаковой длины и большую на 15-20% дальность передачи при равных скоростях.

Технология HDSLиспользует две технологии линейного кодирования 2B1Q(2 binary, 1 quartenary) и CAP (CarrierlessAmplitudeandPhaseModulation). Обе технологии основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов так называемым сигнальным процессором и обладают рядом общих принципов. Так, для снижения частоты линейного сигнала, а следовательно повышения дальности работы, в технологии HDSLприменена адаптивная эхокомпенсация. Суть ее состоит в том, что передача и прием осуществляется в одном спектральном диапазоне, разделение сигнала осуществляет микропроцессор. Приемник модема как бы вычитает из линейного сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо (сигнал отраженный, от дальнего конца кабеля). Настройка систем DSLпод параметры каждой линии происходит автоматически, оборудование адаптируется к параметрам каждого кабеля.

Применение эхокомпенсации и снижение частоты линейного сигнала позволило вести передачу в обоих направлениях не только по одной паре, но и в одном кабеле.

Технология 2В1Q

Разработанная первой технология 2В1Qостается широко распространенной в Западно-Европейских странах и США. Она изначально использовалась в сетях ISDNдля передачи потока 144 кбит/с, а затем была модернизирована для передачи более высокоскоростных потоков. Код 2B1Qпредставляет собой модулированный сигнал, имеющий 4 уровня, то есть в каждый момент времени передается 2 бита информации (4 кодовых состояния).Спектр линейного сигнала симметричный и высокочастотный. Присутствуют низкочастотные и постоянные составляющие.

Мощность

сигнала 3

10 50 1000 1500 -1

Рисунок 2. Спектры кодов.

Спектр кода 2B1Qсодержит высокочастотные составляющие, максимум энергии передается в первом «лепестке», ширина его пропорциональна скорости на линии. Затухание в кабеле растет с увеличением его частоты, поэтому от требуемой дальности применяется одна из трех скоростей линейного сигнала (784 кбит/с, 1168 кбит/с, 2320 кбит/с). Технология 2B1Qпредусматривает использование для передачи потока 2 Мбит/с одной, двух или трех пар медного кабеля. По каждой из пар передается часть потока. Наибольшая дальность работы достигается при использовании трех пар (около 4 км по жиле 0,4 мм), наименьшая - при работе по одной паре (менее 2 км). Наибольшее распространение из систем с кодированием 2В1Qимеют системы, работающие по двум парам. Дальность работы таких систем (3 км по жиле 0,4 мм) обеспечивает подавляющее большинство задач доступа в странах, где длина АЛ в 80 % случаев не превышает 3 км

Большое влияние на передачу оказывает радиочастотная интерференция. Радиопередача в диапазонах длинных и средних волн, работа мощных радиорелейных линий вызывают наводки на кабельную линию и мешают передаче кода 2В1Q, если имеют совпадающие участки спектров. Этот фактор особенно негативно сказывается при использовании аппаратуры HDSLдля 16 кбит-студий и радиопередающий центров, или при монтаже оборудования в помещениях или непосредственной близости от радио­телецентров.

В городских условиях создается большое количество низкочастотных наводок, например при пуске мощных электрических машин (метро, трамваи)., электросварке, кроме того, в кабелях связи создается большое количество импульсных помех. Комплекты БИС, реализующие технологию 2B1Q, обеспечивают изощренные методы коррекции искажений в низкочастотной области спектра и удовлетворительное качество передачи. Вместе с тем, кодирование 2B1Qостается чувствительным к искажениям, так как сигнал имеет постоянную составляющую. Наличие большого разброса частот в спектре сигнала 2В1С2 вызывает необходимость решения проблем, связанных с групповым временем задержки. Микропроцессорная обработка помогает решить и эту проблему, хотя алгоритм обработки сигнала существенно усложняется.

Технология 2B1Qнесколько уступает более поздней технологии линейного кодирования - САР. Однако в мире до сих пор производится большое количество оборудования, использующего 2B1Q. Почему? Во-первых, длина АЛ в США и Западной Европе достаточно небольшая, так что дальности 2B1Qвполне достаточно. Во-вторых, дешевизна технологии 2B1Q.

Технология САР - амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей. Разработчик технологии - компания GlobeSpan- поставила себе цель создать узкополосную технологию линейного кодирования, не чувствительную к внешним помехам. Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала САР напоминает диаграмму сигнала модемов для телефонных каналов,, несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями. При этом перед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию, «вырезается» из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника. Соответственно 64-позиционной модуляционной диаграмме, сигнал САР-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2B1Q. Модуляция САР-128 применяется в системах 808Ь (2 Мбит/спо одной паре), имеет 128-позиционную диаграмму и передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является снижение частоты сигнала и ширины спектра. На рисунке 2показаны спектр и модуляционная диаграмма сигнала САР.

Рисунок 3. - Технология САР. Спектр и модуляционная диаграмма сигнала.

1. Максимальная дальность работы аппаратуры. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому сигнал САР, спектр которого не имеет составляющих выше 260 кГц, распространяется на большую дистанцию, чем сигнал 2B1Qили HDB3. Снижение частоты линейного сигнала ведет к выигрышу по дальности работы систем DSLна основе технологии САР. Для систем, работающим по двум парам этот выигрыш составляет 15-20%, для систем SDSL(работающим по одной паре) - 30-40%, для систем, работающих без регенераторов в системах на основе технологии САР выигрыш 350-400%.

2. Высокая помехоустойчивость и нечувствительность к групповому времени задержки. Введу отсутствии в спектре высокочастотных (свыше 260 кГц) и низкочастотных составляющих (ниже 40 кГц), технология Сар не чувствительна к высокочастотным наводкам (перекрестные помехи, радиоинтерференция), импульсным шумам и низкочастотным наводкам и искажениям (электрические машины, метро). Поскольку ширина спектра составляет 200 кГц, не проявляются эффекты, вызываемые групповым временем задержки.

3. Минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары. Сигнал САР не вызывает интерференции (взаимовлияния) и помех в спектре обычного (аналогового) телефонного сигнала благодаря отсутствию в спектре составляющих ниже 4 кГц. Это снимает ограничения по использованию соседних пар для аналоговых абонентских или межстанционных соединений.

4. Совместимость с аппаратурой уплотнения, работающей по соседним парам. Большинство аналоговых систем уплотнения абонентских и соединительных линий используют спектр до 1 МГц. Системы с модуляцией САР могут вызвать наводки на частотные каналы в диапазоне 40-260 кГц, однако остальные каналы не подвергаются какому-либо влиянию, соответственно есть возможность использования аппаратуры САР в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения.