DSL - основы ADSL

В этой главе мы обсудим основы и стандарты асимметричной цифровой абонентской линии.

Основы ADSL

Для начала давайте разберемся в следующих моментах.

Дискретная многотональная модуляция (DMT), используемая всеми стандартами ADSL для физического уровня.
Разделите полосу частот на множество небольших каналов.
Модуляция QAM на каждом канале.
Каждому каналу назначены разные биты с точки зрения SNR.

Блок-схема системы "Основы ADSL" для физического уровня

Ниже приводится блок-схема системы "Основы ADSL" для физического уровня.

Стандарты ADSL

В следующей таблице описаны стандарты ADSL.

Версия	Стандартное название	Распространенное имя	Скорость нисходящего потока	Скорость восходящего потока	Утверждено в
ADSL	ANSI T1.4131998, выпуск 2	ADSL	8,0 Мбит / с	1.0 Мбит / с	1998 г.
ADSL	ITU G.992.1	ADSL (G.dmt)	8,0 Мбит / с	1,3 Мбит / с	1999-07
ADSL	ITU G.992.1 Приложение A	ADSL через POTS	12,0 Мбит / с	1,3 Мбит / с	2001 г.
ADSL	ITU G.992.1 Приложение B	ADSL через ISDN	12,0 Мбит / с	1,8 Мбит / с	2005 г.
ADSL	ITU G.992.2	ADSL Lite (G.lite)	1,5 Мбит / с	0,5 Мбит / с	1999-07
ADSL2	ITU G.992.3	ADSL2	12,0 Мбит / с	1,3 Мбит / с	2002-07
ADSL2	ITU G.992.3 Приложение J	ADSL2	12,0 Мбит / с	3,5 Мбит / с
ADSL2	ITU G.992.3 Приложение L	RE-ADSL2	5,0 Мбит / с	0,8 Мбит / с
ADSL2	ITU G.992.4	без разветвителя ADSL2	1,5 Мбит / с	0,5 Мбит / с	2002-07
ADSL2 +	ITU G.992.5	ADSL2 +	24,0 Мбит / с	1,4 Мбит / с	2003-05
ADSL2 +	ITU G.992.5 Приложение M	ADSL2 + M	24,0 Мбит / с	3,3 Мбит / с 2008	2008 г.
ADSL2 ++	(до 3,75 МГц)	ADSL4	52,0 Мбит / с?	5,0 Мбит / с	В развитие

Приложение G.DMT

G.992.1 Annex A - Полноценный ADSL через POT

Маски PSD с перекрытием спектра
Маски PSD спектра без перекрытия

G.992.1 Annex B - Полная скорость ADSL через ISDN

Только маски PSD с перекрытием спектра, однако перекрытие необязательно

G.992.1 Annex C - Полноскоростной ADSL в связке TCM-ISDN

Маска PSD как для G.992.1 Приложение A

PSD файлы G.DMT

На следующем рисунке показаны PSD G.DMT.

G.Dmt Производительность

Характеристики G.Dmt можно понять из следующего описания.

NSC = количество поднесущих
Разнос поднесущих = Δ f = 4,3125 кГц
Скорость передачи символов данных = 4,0 кГц
Скорость передачи данных = N * 4 * 8 Кбит / с (кратно 32 Кбит / с)
Полоса пропускания = NSC * Δ f
Частота дискретизации = 2 * NSC * Δ f

NSC                                 256   
Total bandwidth                     1.1 MHz    
Sample rate                         2.2 MHz   
Maximum Date Rate                   ~12Mbps(down)/1.2Mbps (up) 
Maximum Reach                       20kf

Услуги тонального набора

В то время как DMT был выбран в качестве официального стандарта, системы, основанные на CAP, использовались во всем мире для реализации многих ADSL и ряда испытаний видео звуков и коммерческих развертываний, что фактически определяет CAP как де-факто стандартное соревнование ADSL. Тем временем угроза предложения услуг телефонии в индустрии кабельного телевидения в США в значительной степени уменьшилась.

Во всем мире количество приложений тонального видео увеличилось, но продолжает сохранять интерес. На многих рынках было трудно оправдать стоимость в связи с широкой доступностью кабельного и спутникового телевидения.

В результате в Северной Америке практически исчезли инициативы по видеонаблюдению. Окончательный стандарт ADSL, одобренный Международным союзом электросвязи (ITU) (G.dmt или G.992) и ANSI (T1.413, выпуск 2), был, как упоминалось ранее, системой на основе DMT и является основой большинство новых развертываний ADSL сегодня. Некоторые производители, однако, продолжали развертывать в своих сетях системы на основе PAC.

Переключение приложений с видео на данные

На протяжении всего этого пробного видеонабора с использованием длинных тонов индустрия осознала, что многие приложения для передачи данных были сделаны асимметричными. Лучший пример этого - Интернет. Обычно пользователи отправляют небольшой поток данных на удаленный сервер, который запрашивает загрузку файла данных, в частности графики, аудио и видео. В ответ сервер начинает посылать удаленной рабочей станции скорость передачи данных файла, которая может поддерживаться по сети. Эта сделка носит крайне асимметричный характер.

В то же время Интернет превратился в совершенно новое явление, неслыханное по сравнению с темпами роста числа новых подписчиков на услуги Интернета. Самая большая жалоба всех пользователей заключается в том, что загрузка файлов на модемный набор или даже скорость передачи данных ISDN занимала слишком много времени. Таким образом, вскоре возникла потребность в новых услугах и новых технологиях, и ADSL был переориентирован на поддержку доступа в Интернет.

Видео полностью не исчезло как запрос DSL. Однако доставка видео по IP с использованием таких систем, как RealMedia или Windows Media, становится все более популярной и сложной. Используя системы сжатия, такие как MPEG-2 или новые отраслевые стандартные системы, которые позволяют даже сжатие видео, доставка IP-видео продолжает оставаться жизнеспособным приложением для DSL.

Оптимизация для служб данных

Когда приложение было бит-синхронным видео, линия DSL должна была работать с указанной скоростью линии. Однако данные могут обрабатываться в широком диапазоне скоростей. Единственный эффект заключается в том, что более медленные скорости требуют больше времени для передачи больших файлов. Следовательно, с приложениями для обработки данных у нас есть возможность снизить скорость линии, чтобы услуга предоставлялась по более длинным линиям. И то и другоеCAP и DMT трансиверы были модифицированы для оптимизации обслуживания на основе цикла, и его реализация была названа Adaptive Rate Digital Subscriber Line, или RADSL.

Технология RADSL поддерживает возможность, позволяющую трансиверу автоматически увеличивать линейную скорость до максимально достижимой скорости передачи данных, которая может быть надежно достигнута по заданному контуру. Хотя эта функция была разработана в первую очередь для упрощения обслуживания, она также дает поставщикам услуг возможность постепенного снижения качества обслуживания в случае ухудшения состояния контура. Сегодня существуют и другие технологии DSL, которые поддерживают адаптацию ставок. Поставщики услуг, заинтересованные в этой функции, должны изучить степень, в которой она поддерживается различными технологиями.

Стандарты RADSL

Как можно видеть, промышленность и технологии резко изменились с момента принятия решения о стандартах тонального видео ADSL в марте 1993 года. В знак признания этой рабочей группы, T1E1 ANSI установил стандарт, известный как ANSI TR59 RADSL. FCC особо отметила RADSL как технологию, которая спектрально совместима с голосом и другими технологиями DSL в локальной сети.

IDSL обеспечивает DSL через ISDN

В некоторых случаях концепции DSL были применены к существующим технологиям. Например, ISDN DSL или IDSL, впервые появившиеся в качестве новой спиновой технологии в 1980-х гг.IDSL ISDN CPE (оборудование в помещении клиента) разговаривает с ISDN-совместимыми линейными картами, которые расположены на другом конце медного провода и завершают сигнал ISDN независимо от телефонного коммутатора.

В этом сценарии, как и во всех вариантах DSL, служба данных направляется в расширенную службу данных, а не в коммутируемую сеть. Хотя IDSL основан на проверенной технологии, функционально он является подмножеством ISDN, поскольку исключает любую возможность поддержки коммутируемой телефонной службы и возможности соединения в целом. Ключевым преимуществом IDSL является то, что поставщик услуг стремитсяmove long-term ISDN data connections to Internet serversили удаленный доступ к локальной сети вне коммутируемой сети. Еще одно ключевое преимущество заключается в том, что, поскольку IDSL использует методы сигнализации ISDN, он можетtransmitting over copper pairs которые обслуживаются несущими цифровой петли.

Эти устройства, представляющие собой удаленные терминалы, предназначенные для расширения охвата услуг POTS и ISDN за пределы обычных возможностей центрального офиса при завершении медных линий, часто подключаются к центральному офису по частной волоконно-оптической линии и, как таковые, не могут переносят любые типы сигналов ADSL и SDSL DSL.

Многоскоростной симметричный DSL

Помимо пропускной способности 144 Кбит / с, обеспечиваемой IDSL, появились новые технологии, которые могут лучше классифицировать офисные / малые офисы и жилые дома (SOHO). Эти технологии предлагают рабочие диапазоны от 128 Кбит / с до 2,048 Мбит / с.

Для симметричных приложений многоскоростной SDSL (M / SDSL) стал ценной технологией, отвечающей требованиям операторов связи по доставке. Time Division Multiplex(TDM) почти повсеместно. Основанный на технологии SDSL с одной парой, M / SDSL поддерживает изменение скорости трансивера командной строки и, следовательно, рабочего расстояния трансивера. Эта версия CAP поддерживает восемь отдельных скоростей для услуги от 64 Кбит / с / 128 Кбит / с до 29 км / с (8,9 км) для проводов 24-го калибра (5 мм) и 15 км / с (4,5 км) при полной скорости 2 Мбит / с. Благодаря возможности AutoRate (аналогично RADSL) симметричные приложения теперь можно развертывать повсеместно.

G.lite для потребительского рынка

В январе 1998 г. Universal ADSL Working Group(UAWG) было объявлено. Он состоит из крупных организаций в области телекоммуникаций, сетей и персональных компьютеров. Эта группа была сформирована для разработки низкоскоростной и альтернативной стоимости ADSL, которая могла быть установлена, в то время как потребители были быстро развернуты поставщиками услуг. Результатом работы этой группы является новое подмножество стандартов на основе ADSL G.lite.

G.lite был утвержден в качестве стандарта ITU (G.992.2) в июне 1999 года и может обеспечивать скорость до 1,5 Мбит / с в нисходящем направлении и 512 Кбит / с в восходящем направлении. Примечательно, что G.lite был разработан для предоставления этой услуги на существующих телефонных линиях без разветвителя POTS, обычно необходимого для решений ADSL, на полной скорости. Частью стандарта G.lite является известный метод «быстрой переобучения», который ограничивает входную мощность сигнала G.lite при использовании телефонной трубки. Это помогает свести к минимуму помехи и восстановить питание, когда телефон снова повешен.

Преимущества ReachDSL

Ниже приведены преимущества ReachDSL.

Splitterless installation - Разветвитель POTS не требуется в помещении заказчика, что упрощает установку и позволяет устанавливать самостоятельно.
Greater loop reach - В дополнение к системам ADSL, которые обычно могут достигать расстояний ниже 18 000 футов от центрального офиса, системы ReachDSL выходят далеко за пределы услуг 20 000 футов, а некоторые электростанции также могут находиться на высоте более 30 000 футов.
Spectral compatibility- Решения ReachDSL обеспечивают превосходную спектральную совместимость. Член семьи ReachDSL,MVL®(несколько виртуальных линий), была первой системой DSL, признанной FCC в утверждении раздела 68, что означает, что она «дружественна» к другим услугам в телефонной сети, а не глушителю. ReachDSL также работает в классе управления использованием спектра, чтобы предложить лучший диапазон и более высокую скорость.
Lower product cost - В продуктах ReachDSL используются стандартные цифровые сигнальные процессоры (DSP), а не индивидуальные.
Dynamic bandwidth allocation - Позволяет настраивать службу для различных приложений.

VDSL обеспечивает видео и более высокую пропускную способность

Появляются новые варианты, такие как - VDSL, DSL, или же DSL high speed. Системы VDSL все еще разрабатываются, так что окончательная пропускная способность еще не установлена, но предлагаемые стандарты требуют пропускной способности нисходящего потока до 52 Мбит / с, симметричной полосы пропускания до 26 Мбит / с. Компромиссом в этой полосе пропускания является более короткий участок контура, часто до 1000 футов для возможных диапазонов с большей пропускной способностью, с адаптацией скорости на более низких скоростях, чем увеличивается длина контура.

Учитывая эти ограничения, при развертывании VDSL планируется использовать модель, немного отличающуюся от традиционной DSL, DSLAM с переездом из центрального офиса телефонной компании и окрестностей, с оптическими линиями, обеспечивающими локальные шкафы, содержащие DSLAM.

Высокие скорости, предлагаемые VDSL, предоставляют поставщикам услуг возможность предоставлять next generation of DSL services, причем видео рассматривается как первая заявка. Линия VDSL со скоростью 52 Мбит / с может предложить заказчику полное качество многоканального видеопотока MPEG-2 и даже предложить один или несколько телевизионных каналов в высоком разрешении и полном качестве (HDTV).

Некоторые поставщики услуг начали тесты развертывания систем VDSL, которые предоставляют эти услуги с оконечной точкой VDSL, появляющейся в доме в виде телевизионной приставки, такой как кабельное телевидение с Ethernet или другим интерфейсом передачи данных, для подключения к ПК для одновременных услуг передачи данных.

Основной принцип DSL - это local loop technologyв котором совместимые устройства находятся на каждом конце одиночного медного провода, гарантирует, что новые технологии DSL будут появляться с течением времени. Стратегическим моментом для поставщика услуг является обеспечение того, чтобы выбор конкретной технологии или сетевой модели DSL для развертывания услуг сегодня не ограничивал возможности внедрения новых технологий в будущем.

Почему ADSL2?

Следующие пункты объясняют, почему ADSL2 так удобен.

ADSL обеспечивает скорость передачи данных до 8 Мбит / с / 800 Кбит / с (возможно, 12 Мбит / с / 1,2 Мбит / с).
Вылет 18-20kf 26AWG (около 6000 м).
Без плавного изменения скорости.
Нет режима энергосбережения при отсутствии активности пользователя.
Нет 1 бита на ячейку и частичного байта на символ.
Фиксированная скорость передачи служебных данных 64 Кбит / с (Framing Structure3).

ADSL2 / ADSL2 +

Следующие пункты описывают различные функции ADSL2 / ADSL2 +.

ADSL2 + обеспечивает скорость передачи данных до 24 Мбит / с / 1 Мбит / с.
Полная адаптация скорости при изменении отношения сигнал / шум.
Управление питанием значительно снижает потребление энергии.
1 бит на ячейку и частичный байт на символ улучшает охват.

Вылет 20-22kf 26AWG (около 7000 м).

Переменная скорость служебного канала соответствует потребностям пользователя.
Функция диагностики петли во время тренировки.

ADSL2 / 2 + Преимущества

ADSL2 и ADSL2 + Предоставляют функции нового поколения для улучшения бизнес-модели развертывания DSL. Ниже приведены некоторые из его преимуществ -

Более высокие ставки
Расширенный охват
Повышенная стабильность
Управление энергопотреблением
Улучшенная спектральная совместимость

Расширенный охват

ADSL2 позволяет поставщикам услуг расширять существующие тарифные планы на более длинные шлейфы с использованием технологий повышения скорости -

Rate Enhancement Technology -

Снижение накладных расходов на кадрирование
Обязательное кодирование решетки
1-битные созвездия
Данные о пилотном тоне

Long Reach DSL (LDSL) -

RE-ADSL2 Boosted PSD для Северной Америки
Режим перекрытия

Улучшение кадра

Следующие функции помогают улучшить кадрирование.

Более гибкая структура каркаса
Заменены типы структуры кадра 0, 1, 2 и 3 в G.DMT
Приемник выбирает параметры конфигурации
Возможно оптимальное кодирование Рида-Соломона
Настраиваемый служебный канал от 4 Кбит / с до 64 Кбит / с
Протокол OAM на основе HDLC для получения подробной информации мониторинга производительности.

Улучшение PMD - Обучение

Следующие функции помогают в улучшении PMD - обучение.

Новая линия диагностических процедур.
Приемник выбирает пилот-сигнал.
Улучшено измерение SNR во время анализа канала.
Улучшен обмен подробными характеристиками передаваемого сигнала.
Отключение тонального сигнала для измерения радиопомех во время инициализации.

Улучшение PMD - производительность

Следующие функции помогают в улучшении PMD - производительности.

Обязательная поддержка решетчатого кодирования.
Обязательная поддержка однобитового созвездия.
Данные модулируются пилот-тоном.
Повышенная устойчивость к радиопомехам с упорядочением тонов, определяемым приемником.

Улучшение PMD - Мощность

Следующие функции помогают в улучшении PMD - мощность.

Снижение мощности передачи.
Обязательное снижение мощности передачи.
Функция энергосбережения для ATU-C с новым состоянием низкого энергопотребления L2.
Функция энергосбережения с новым состоянием ожидания L3.

Улучшение PMD - динамическое

Следующие функции помогают в расширении PMD - динамическом.

Bit-swapping
Бесшовная адаптация скорости (SRA)
Динамическое перераспределение скорости (DDR)

ПОЧЕМУ он-лайн реконфигурация?

Следующие пункты описывают, почему требуется OLR.

Состояние линии DSL постоянно меняет перекрестные помехи, погоду, радио, окружающую среду и т. Д.
Активность пользователя постоянно меняется при включении / снятии трубки, пиковом / нормальном использовании.
Перераспределение полосы пропускания оператора.

Он-лайн реконфигурация (OLR)

Следующие моменты говорят нам об OLR

Обеспечьте бесперебойную работу, когда линия или среда медленно меняются.
Оптимизируйте настройку скорости (запас в 6 дБ можно уменьшить).
Обеспечено обеспечение верхнего уровня.
Все каналы могут работать независимо.

Типы он-лайн реконфигурации

Ниже приведены типы OLR.

Bit Swapping (BS) -

Перераспределяет данные и мощность между поднесущими
Адаптировать изменяющееся состояние линии

Seamless Rate Adaptation (SRA) -

Перенастройте общую скорость передачи данных
Фоновый мониторинг SNR может найти оптимальные настройки

Dynamic Rate Repartitioning (DRR) -

Перенастройте распределение скорости передачи данных между несколькими путями с задержкой.

Параметры управления

Ниже приведены параметры управления для Framer Configuration и PMD Function.

Framer Configuration -

Bpn - Число октетов от канала-носителя #n в тракте задержки #p.
Lp - Число битов на символ из пути с задержкой №p.

PMD Function -

би, ги
L - общая скорость передачи данных

Повышенная стабильность с SRA

Seamless Rate Adaptation (SRA) позволяет модему изменять скорость и битовую загрузку для поддержания минимального запаса на каждый бункер без повторного обучения.

GlobespanVirata Inc.’sSRA, совместимое с ADSL2, может изменять отдельные ячейки или все ячейки сразу. Это позволяет изменять скорость и адаптировать шум за секунды, а не за минуты.

Резюме OLR

В следующей таблице приводится сводка OLR.

Тип	Изменение параметров	Инициирование	Необязательный	Комментарии
BS	би, ги	Приемник	Нет	Изменение состояния линии
DRR	bi, gi, Bpn, Lp	Приемник Передатчик	да	Верхний слой
SRA	bi, gi, Bpn, Lp, L	Приемник Передатчик	да	Верхний слой

Управление энергопотреблением

Следующие пункты описывают управление питанием в OLR.

Потребляемая мощность DSLAM на уровне кВт и 24/7.
Можно сэкономить много энергии.
Снижение мощности TX на -40 дБ позволяет сэкономить 100 мВт на порт.
DSLAM на 2000 портов может сэкономить 200 Вт!

Алгоритм максимальной маржи

Преимущества алгоритма максимальной маржи OLR заключаются в следующем:

Устраняет избыточную маржу на линии.
Оценивает состояние линии и отключает питание Tx во время квитирования.
Совместимость с устаревшими CPE.
Снижает мощность драйвера линии до 60% в типичных шлейфах.

Статистическое управление мощностью

Это снижает общую мощность до 50% в периоды простоя клиента.

Цели

Основными целями являются энергосбережение и минимизация перекрестных помех. Есть три состояния управления питанием -

L0 - режим данных полной мощности (как у нас сегодня)
L3 - режим ожидания (без попытки запуска)
L2 - режим пониженного энергопотребления -

Увеличение значения снижения мощности (<40 дБ)
Низкая скорость передачи данных

Технология ADSL2 + с более высоким рейтингом

Технология ADSL2 + с более высоким рейтингом позволяет:

Обеспечивает более высокие скорости развертывания данных, голоса и видео премиум-класса.
Обеспечивает скорость передачи данных до 26 Мбит / с.
Увеличивает радиус действия 10-12 Мбит / с до 2 раз по сравнению с ADSL S = 1/2
Дополнительный удаленный план полосы пропускания позволяет развертывать из удаленных шкафов без ухудшения качества услуг со стороны CO.
Индивидуальное отключение корзины обеспечивает полную совместимость с устаревшими службами.
Автоопределение возможности CPE обеспечивает совместимость с устаревшими CPE

Спектр передачи ADSL / ADSL2 ATU-C

На следующем рисунке показан спектр передачи ADSL / ADSL2 ATU-C.

Спектр передачи ADSL2 + ATU-C

На следующем рисунке показан спектр передачи ADSL2 + ATU-C.

ADSL2 + Особенности

Ниже приведены особенности ADSL2 +.

Удваивает спектр нисходящего потока с 1,1 МГц до 2,2 МГц с увеличением числа бинов нисходящего потока с 256 до 512.
Максимальное увеличение скорости входящего потока данных с 8 Мбит / с до 24 Мбит / с.
Повышенная производительность при короткой длине петли.
Более широкий диапазон для SRA и управления питанием от 32 Кбит / с до 24 Мбит / с.

ADSL2 + Производительность

Следующие пункты описывают производительность ADSL2 +.

ADSL + и ADSL2 + обеспечивают высокоскоростные асимметричные приложения DSL, а также традиционные услуги DSL с большим радиусом действия.
Автоопределение позволяет вернуться к ADSL2 и устаревшему ADSL.
ADSL2 + / G.Span позволяет использовать службу 22/3 без ограничения дальности действия VDSL на 1,5 км.
Совместимость с устаревшими ADSL CPE.

Расширенный диапазон DSL (RE-ADSL)

ADSL с расширенным диапазоном (RE-ADSL) - это приложение L к G.992.3
Вылет увеличен на 1-2 тыс. Футов
В основе спецификации лежит обязательное определение PSD без перекрытия вместе с необязательным определением PSD с перекрытием.

Приложение M

Ввести, чтобы повысить скорость восходящего потока
Максимально вдвое больше бункеров восходящего потока
По стоимости нисходящего потока, если не перекрываются
Скорость восходящего потока данных до 3 Мбит / с

В следующей таблице описаны различные аспекты ADSL.

	ADSL 1	ADSL2			ADSL2 +
Reference	ITU G.992.1 / T1.413	ITU G.992.2.3			ITU G.992.5
Annexes	Приложение	Приложение	Приложение L	Приложение M	Приложение
Nickname	G.DMT	БИС	RE-ADSL	Приложение M	BIS +
Number of bins	256/32	256/32	128/32	256/64	512/32
Max downstream rate	12 Мбит / с	12 Мбит / с	Максимальный вылет, 22 кмс	~ 10 Мбит / с	26 Мбит / с
Max upstream rate	1,2 Мбит / с	1,2 Мбит / с		3 Мбит / с	1,2 Мбит / с
Advantage	ранняя версия ADSL	QOS, мощность, охват	достичь	выше по течению	выше по течению