Современные технологии средств и систем телекоммуникаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Контрольная работа №1

по дисциплине

«Современные технологии средств и систем телекоммуникаций»

Студент 5 курса ФЗО

специальности МСТК

группы 700801

шифр 700801-26

Молчан А.М.

Минск 2012

План

1. Задача №1

2. Технология линейного кодирования в оборудовании DSL

Литература

1. Задача 1

Рассчитать максимальное количество станций при кольцевой и звездообразной сети. Данные для расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

Решение

Расчет баланса мощности в сети с последовательным распределением данных кольцевой топологии

Рассчитаем максимальное количество станций N при кольцевой сети по формуле:

где A_in - потери между излучателем станции 1 и приемником N, дБ;

C - коэффициент ответвления, для двунаправленной линии связи примем C=3 дБ;

P - коэффициент потерь. На практике он получается достаточно малым - менее 1 дБ, но для нашего случая он задан по условию задачи и равен 1,4 дБ.

A_f - полные потери передачи в главном волокне, дБ;

A_c - вносимые потери, дБ.

Найдем полные потери в главном волокне по формуле:

A_f=Ь?L=0,6 •5=3 дБ.

Тогда

Методика расчета баланса мощности в сети со звездообразным распределением сигнала.

Баланс мощности многолучевого распределения. Расчет оптических потерь между двумя любыми станциями не сложен. При этом задача учета одно- или двунаправленности системы не возникает, так как все станции могут обмениваться информацией между собой.

Получим следующее выражение для потерь:

A_in=4A_c+A+A_f.

Оно показывает, что, если не считать потерь передачи A_f (от станции к распределителю и обратно), потери не зависят от номеров рассматриваемых станций i и n и незначительно возрастают с увеличением числа подключаемых станций. Используя равные отрезки оптических волокон, можно добиться, что потери A_f, а следовательно, и А_in не будут зависеть от числа станций и можно будет унифицировать оборудование излучателей и приемников.

Для распределителя со сплавлением волокон можно принять, что

А=10•LgN+A_g.

Откуда

A_in=10•lgN+A_g+4•А_с+A_f.

Из данной формулы выразим количество станций N при звездообразной сети:

Тогда

Следовательно, примем N=5.

2. Технология линейного кодирования в оборудовании DSL

Любая технология, прежде всего, предусматривает конкретную физическую модель транспортной среды. Одной из перспективных технологий, позволяющей передавать цифровую информацию по медным проводам (под “медными проводами” обычно понимается телефонная сеть общего пользования - ТФоП или POTS - Plain Old Telephone Service в англ. аббревиатуре) являются технологии DSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия).

При использовании технологии DSL (часто используется аббревиатура хDSL, где под буквой “x” понимают одну из возможных подтехнологий, т.е. вариант основной технологии) не требуется строить новую транспортную сеть, т.к. используется уже существующая сеть POTS. Именно в этом и заключается основное экономическое преимущество технологии DSL.

Историю возникновения DSL следует отнести к началу 80-х годов, когда корпорация Bellcore разработала технологию DSL с высокой скоростью передачи данных (high - data - rate DSL - HDSL). Канал HDSL был разработан, чтобы расширить возможности технологии Т1 путем замены кодирования с чередованием полярности элементов на основе представления двух битов в одном четвертичном коде (2 binary 1 quaternary - 2B1Q).

В технологии DSL используется метод, позволяющий одновременно использовать ту же самую телефонную линию и для передачи голосовых сигналов, и для передачи данных, не повышая при этом требований к коммутационному оборудованию телефонной сети PSTN. Чтобы зарезервировать канал POTS с частотами до 4 кГц (в телефонии установлена полоса голоса в 4 кГц), дополнительно используется мультиплексирование с частотным уплотнением каналов (FDM - Frequency - Division Multiplexing). При этом цифровые потоки (data) передаются на частотах свыше 4 кГц (обычно, начиная с 25 кГц).

Из-за постоянного снижения ограничений на расстояние в технологии DSL и роста доступной пропускной способности, интерес к средствам DSL в последние годы возрос. Прежде чем говорить о DSL, приведем основные разновидности технологии DSL.

АDSL - наиболее распространенная технология DSL, поскольку она ассиметрична. Это означает, что скорость загрузки данных в компьютер (модем) пользователя выше скорости загрузки данных в удаленный компьютер. Для кодирования данных в технологии АDSL используются методы САР (Carrier less Amplitude and Phase modulation - амплитудная и фазовая модуляция без несущей). Метод САР не является стандартизированным методом для канала DSL, а вот ДМТ был стандартизирован институтом ANSI (ANSI T1.413) и международным союзом ITU ( ITU G.992.1).

EtherLoop - запатентованная технология компании Elastic Network - сокращение от Ethernet local loop - абонентский канал сети Ethernet. В технологии EtherLoop применяется усовершенствованный метод модуляции сигнала, который сочетается с полудуплексным разбиением на пакеты, характерным для сети Ethernet. Модемы EtherLoop гарантируют ВЧ сигналы только на время посылки. Остальное время в них используются низкочастотные управляющие сигналы. Из-за полудуплексной природы технологии EtherLoop постоянную пропускную способность можно поддерживать либо только в нисходящем, либо только в восходящем потоке. Система Nortel изначально планировалась для скоростей в диапазоне 1,5 … 10 Мбит/с, в зависимости от качества линии связи и ограничений по расстоянию.

G.L.te - версия ADSL с низкой скоростью передачи данных. Является дополнением к стандарту ANSI T 1.413. В комитете по стандартам ITU она известна как G .992.2. В ней, как и в ADSL используется модуляция DMT, но в здании абонента не устанавливается разветвитель сети POTS (обычно разветвление сигнала выполняется средствами местной станции АТС).

G.SHDSL - этот канал был определен в стандарте G.991.2 международного союза ITU как высокоскоростная цифровая абонентская линия на одной витой паре проводов. Технология G.SHDSL является симметричной, что позволяет передавать с одинаковой скоростью данные в прямом и реверсном потоках, что очень важно, т.к. она призвана заменить старые телекоммуникационные технологии, такие как T1, E1, HDSL, HDSL2, канальную технологию DSL (SDSL), ISDN и DSL на основе ISDN (IDSL).

HDSL - этот канал работает на скорости 1,54 Мбит/с и имеет радиус действия порядка 2750 м на проводе сечением 0,5 мм2. В технологии HDSL используется модуляция с линейным кодированием 2B1Q.

GDSL 2 - эта технология разрабатывалась для того, чтобы обеспечить передачу сигнала Т1 по проводам одной пары. Технология создавалась для работы на скорости 1,544 Мбит/с. Она может обеспечить работу всех служб, которые предлагаются технологией HDSL.

TDSL - в этой службе DSL, основанной на технологии ISDN, используется линейное кодирование 2B1Q и, как правило, поддерживается скорость передачи данных 128 кбит/с. Служба IDSL работает на одной паре проводов, а сам канал может иметь длину вплоть до 5800 м.

RADSL - используются во всех RADSL модемах, но она особым способом связана с запатентованным стандартом модуляции, разработанным компанией Globespan Semiconductor. В ней используются DMT-модемы стандарта САР.Т1.413. Скорость по восходящей линии связи зависит от скорости передачи по нисходящей линии связи, которая, в свою очередь, зависит от состояния линии и значения S/N (отношения сигнал/шум).

SDSL - технология предусматривает постоянную скорость передачи данных и не имеет существующих стандартов, в силу чего используется редко.

VDSL - сверхскоростной канал DSL для передачи данных (Very - high - data - rate DSL) - относительно новая технология, разработанная для повышения доступной скорости передачи данных (вплоть до 52 Мбит/с). В технологии VDSL используются преимущества оптоволоконной связи и выгоды от размещения конечного оборудования ближе к абоненту. Размещая конечное оборудование в офисах и многоквартирных зданиях, можно сократить длину локальной линии связи (т.е. абонентского канала), что позволит увеличить скорость. В технологии VDSL предполагается работа как в ассиметричном, так и в симметричном режимах.

В табл.1 приведено сравнение некоторых разновидностей технологий DSL и показаны их наиболее важные характеристики, поддающиеся сравнению.

Методы кодирования в технологии DSL.

В технологии DSL наибольшее распространение получили три основных метода кодирования, кратко рассмотренные ниже.

Таблица 1 Сравнение различных технологий DSL

*) 26 AWG и 24 AWG - 0,4 мм и 0,5 мм соответственно

1) Квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation - QAM) соответствует изменению (фиксированному смещению) амплитуды и фазы сигнала различным значениям битов. Название квадратурная амплитудная модуляция (т.е. QAM) возникло потому, что сигналы отличаются по фазе на 90о, и 4 такие фазы (отсюда и квадратурная) вместе составляют 360o, или полный цикл. На рис.1 (созвездие QAM) показано кодирование QAM с тремя битами на бод (состояния сигнала описываются различными амплитудами и фазами). В каждом из направлений (0о, 90о, 180о и 270о) находятся две точки, соответствующие двум возможным значениям амплитуды, что дает в результате восемь различных состояний. Если есть восемь уникальных состояний, то в каждом из них можно передать по 3 бита (23 = 8).

В табл.2 показаны возможные значения для кодирования 8 QAM (8 возможных битовых комбинаций). Чем больше различных фазовых смещений и уровней амплитуды используется, тем больше битов информации можно включить в каждую точку или символ. Проблемы возникают тогда, когда точки созвездия размещены настолько близко, что из-за шумов на линии или в приемном оборудовании невозможно отличить одну точку от другой.

2) Кодирование САР - это адаптивная форма кода QAM. Этот метод позволяет корректировать значения символов, учитывая состояние линии (например, шумов) в начале соединения. При кодировании с помощью данного метода из полученной на выходе волны удаляется несущая частота. В методе САР частотное уплотнение (FDM) обеспечивает поддержку трех подканалов - телефонного канала (POTS), канала передачи нисходящего потока данных (downstream) и канала передачи восходящего потока данных (upstream).

Голосовые сигналы занимают стандартную полосу частот 0…4 кГц (см. рис.2). В методе САР осуществляется адаптация скорости передачи, исходя из состояния канала, путем модификации номера битов или цикла (т.е. размер созвездия + скорость передачи битов несущих в бодах). На это указывают различные пары несущих частот (например, 17 кГц и 136 кГц).

На рис.2 показан частотный спектр САР-модуляции. Поддерживается доступ в двух частотных диапазонах: 25-160 кГц для upstream и 240-1100 кГц (вплоть до 1,5 МГц) - для downstream.

3) Кодирование DMT (Discreate Multi - Tone modulation 0 дискретная многочастот- ная (многотоновая) модуляция) - метод передачи сигналов, в котором полная полоса пропускания делится между 255 поднесущими или подканалами с шириной полосы пропускания в 4 кГц каждая. Первый канал поднесущей используется для передачи традиционного голосового сигнала и сети POTS. Данные upstream обычно передаются по каналам 7-32 (26-128 кГц), а данные downstream - по каналам 33-250 (138-1100 кГц). В действительности, метод DMT является разновидностью уплотнения FDM. Поток входящих данных делится на N каналов, имеющих одинаковую пропускную способность, но разную среднюю частоту несущей. Использование нескольких каналов с узкой полосой пропускания дает следующие преимущества:

· какими бы ни были характеристики линии, все каналы остаются независимыми, поэтому их можно декодировать по отдельности;

· при использовании DMT коэффициент передачи подбирается таким образом, чтобы каждый канал при наличии шума мог функционировать независимо; в этом методе изменяется количество битов на подканал или тон. В результате снижается общее воздействие шума при импульсной помехе на постоянной частоте.

Основными характеристиками метода DMT являются:

? в методе используется мультиплексирование FDM, тесно связанное с ортогональным мультиплексированием с частотным разделением (Orthogonal Frequency - Division Multiplexing - OFDM), как и в DVB-T/H;

метод оговорен в стандарте Т1.413, разработанном Национальным институтом стандартизации США (American National Standards Institute - ANSI);

? в канале заданы 256 подканалов;

? полоса пропускания каждого подканала равна 4,3125 кГц;

? каждый подканал независимо моделируется с помощью метода дискретной модуляции QAM;

? коэффициент усиления (спектральная плотность) каждого подканала составляет 16 бит/с/Гц для теоретического значения пропускной способности, равного 64 кбит/с;

? сигнал передается с помощью постоянного тока при ширине полосы пропускания 1,104 МГц;

? теоретическая пропускная способность для данных с полосой пропускания 1,104 МГц равна 16,384 Мбит/с;

? в стандартах ITU 992.1 (G.dmt), ITU 992.2 (G.lite) и ANSI T 1.431 Issue 2 оговорено использование различных вариантов и реализаций каналов ADSL, основанных на методе кодирования DMT;

? метод DMT был принят комитетом ANSI T1 как стандарт кодирования для линий связи и используется в системах передачи сигналов по каналам ADSL.

линейный кодирование телекоммуникация сеть

Заключение

Технологию DSL можно считать полноправной технологией, которую можно использовать на участках “последней мили” для широкополосных сетей. В различных сценариях могут использоваться отдельные разновидности технологии DSL, что зависит преимущественно от требований к расстоянию и пропускной способности. Существует множество факторов, влияющих на качество соединения, и для того, чтобы улучшить скорость передачи данных по каналу DSL и запас отношения S/N, необходимо настраивать множество параметров. Решение кроется в понимании технологии и того, какие факторы какую роль играют в соединении.

Топологии сетей DSL у различных провайдеров услуг могут сильно отличаться, поэтому не стоит думать, что если абонентское оборудование (СРЕ) для сети DSL работает на одной несущей, то оно будет работать и на другой. У разных топологий есть свои преимущества и свои недостатки, но все топологии все же широко используются.

Литература

1. Урядов В.Н., Тарченко Н.В., Тишков П.В. Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине “Современные технологии средств и систем телекоммуникаций” для студ. спец. 45 01 01 “Многоканальные системы телекоммуникаций”. - Мн.: БГУИР, 2008.

2. http://www.teralink.ru/?do=stech2&id=872.

3. http://www.tinvest.ru/glossary/926.html.

Размещено на Allbest.ru