Начало Алгоритмы модуляции технологий xDSL

Основные причины, ограничивающие скорость и дальность передачи информационного сигнала

Основополагающим принципом, на котором построено семейство технологий Digital Subscriber Line (DSL), является использование для передачи данных медных проводов, которые первоначально были предназначены для подключения абонентов к АТС — Plain Old Telephone Service (POTS). При передаче информации по коммуникациям POTS — медным проводам различной толщины — отсутствует основной фактор, который ограничивает скорость передачи данных в самой АТС — ограничение спектра информационного сигнала диапазоном 3—4 кГц. Все передачи подобного типа выполняются по схеме точка—точка, и в общем случае, между передатчиком и приемником сигнала находится только медный соединительный провод. Следовательно, по крайней мере теоретически, по такой линии можно передавать информацию с какой угодно большой скоростью. Однако реальные линии, с которыми приходится иметь дело xDSL-устройствам, существенно отличаются от этой упрощенной математической модели и имеют ряд особенностей, без учета которых невозможно построение современной высокопроизводительной системы передачи данных.

Ослабление (затухание) сигнала

Ослабление при передаче информационного сигнала вызвано наличием омического сопротивления линии. Чем меньше диаметр сечения провода и чем длиннее провод, который соединяет приемник сигнала с передатчиком, тем меньший уровень сигнала получит пользователь. Следовательно, сложнее будет распознать принятый сигнал на фоне шума, и возрастёт уровень ошибок при передаче данных. Для характеристики качества принятого сигнала в системах передачи данных используют соотношение сигнал/шум Signal–Noise Ratio (SNR), которое вычисляется в децибелах (dB). Уровень сигналов принято указывать в виде отношения к милливатту, которое также вычисляется в децибелах (dBm).

Помимо активной, сопротивление линии имеет также реактивные составляющие, следствием этого является частотная неравномерность ослабления сигнала.

Рис. 1. Зависимости ослабления сигнала от длины линии и частоты сигнала

Наиболее часто для передачи сигналов DSL используются линии с проводом, который имеет сечение 0.4 мм (26 AWG) и 0.5 мм (24 AWG). На рис.1 представлены зависимости величины затухания сигнала в линии от длины этой линии, диаметра сечения провода и частоты передаваемого сигнала. Сплошными линиями на этой диаграмме отображены зависимости, которые соответствуют сечению провода 0.5 мм (24 AWG). Пунктирные линии соответствуют сечению провода 0.4 мм (26 AWG).

Красная линия на диаграмме отображает зависимость величины затухания сигнала в линии длиной 1200 метров, которая имеет пассивное (несогласованное) ответвление (bridged tap) длина которого составляет 30 метров (100 ft). При использовании двухпроводной соединительной линии передаваемый сигнал отражается от окончания несогласованного ответвления и поступает на приемник уже в качестве помехи. Наличие таких ответвлений у линии приводит к увеличению частотной неравномерности ослабления сигнала в линии.

Перекрестные помехи соседних каналов

Теоретически значение соотношения SNR можно увеличить, если поднять уровень передаваемого сигнала. Однако в этом случае возрастет и уровень помехи, которую данный сигнал будет оказывать на соседние каналы. Поэтому стандарты DSL четко определяют максимальный уровень сигнала, который может передаваться в линию. Обычно этот уровень соответствует значению –13.5 dBm. Помимо электрических наводок от внешних источников электромагнитного излучения (атмосферные разряды, коммутация сильноточных цепей и т.д.), наибольшее влияние на принимаемый сигнал оказывают как раз те помехи, которые вызваны высокоскоростной передачей данных по остальным парам многожильного кабеля. В терминологии DSL такие помехи называются NEXT (Near End Cross Talk). Значение NEXT увеличивается при увеличении числа пар данного кабеля, которые используются для передачи данных и при увеличении частоты, с которой передаются эти данные. Обеспечение спектральной совместимости является одной из наиболее важных задач, которые решаются при разработке и реализации различных алгоритмов линейного кодирования передаваемых данных.

Совместное использование линии

Как было выше отмечено, технологии DSL используют для обеспечения передачи данных провода, которые предназначены для подключения абонентов к АТС. С точки зрения конечного пользователя, гораздо удобнее, если потребность высокоскоростной передачи данных не противоречит возможности использоваться телефоном и не требует дополнительных затрат на его подключение. Поэтому обеспечение возможности совместного с POTS использования линии также является одной из важных задач, которые должны быть решены разработчиками DSL-систем передачи данных.

Способы решения проблем передачи данных по абонентской линии

В предыдущих параграфах были перечислены проблемы, которые должны быть решены для обеспечения эффективной и высокоскоростной передачи данных по медным проводам. Для того, чтобы быть привлекательной для потребителя, технология должна обеспечить как можно большую скорость передачи данных. Однако, повышение скорости, с которой передаются данные по медному проводу, приводит к ухудшению качества принимаемого сигнала и к возрастанию помех, которые данный информационный сигнал оказывает на соседние каналы. Для того чтобы обеспечить возможность решения этих совокупности этих проблем применяются специальные методы линейного кодирования (алгоритмы модуляции), использование которых позволяет передавать данные с достаточно высокими скоростями. При этом передаваемый в линию информационный сигнал имеет такие параметры, которые обеспечивают возможность достоверного приема и не оказывают катастрофического влияния на качество соседних информационных каналов.

Вернуться к оглавлению

Следующая глава Алгоритм модуляции 2B1Q