Лекции 2010-го года (1130544), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Локальное соединениеЛокальное соединение, или абонентская линия связывает абонента с ближайшим узломкоммутации. Это соединение также называют последней милей. На рисунке 2-34 показанаорганизация локального соединения. Как видно из рисунка, при передаче данныхприходится преобразовывать данные четыре раза из цифровой формы в аналоговую иобратно. Несмотря на то, что между узлами коммутации передача осуществляется вцифровой форме, в локальном соединении она пока аналоговая.Рисунок 2-34. Передача цифровых данных по телефонной сети48Напомним, что при передаче аналогового сигнала есть три источника искажений:• затухание• искажение формы• шумЗатухание возникает в любой среде из-за потери энергии сигнала при егораспространении.
При передаче по медному проводу затухание достигает нескольких дБна километр. Затухание также зависит от частоты передаваемого сигнала. Как мы ужеотмечали, промежуточное усиление может помочь лишь частично. Усилитель не можетполностью восстановить исходную форму сигнала.Искажения формы происходят также из-за разницы в скорости распространения сигналовразной частоты. Поскольку каждый сигнал есть комбинация гармоник разной частоты, агармоники разной частоты распространяются с разной скоростью, то гармоники одногосигнала могут накладываться на гармоники предыдущего и вызывать искажения исходнойформы передаваемого сигнала.Шум возникает вследствие посторонних источников энергии.
Одним из таких источниковявляется тепловой шум. Он неизбежен. Другими источниками могут быть атмосферныеявления, соседние линии и т.п.2.5.3.1. МодемИз-за вышерассмотренных искажений сигнала желательно использовать при передаче какможно меньше гармоник. Однако скачкообразная форма цифрового сигнала как разтребует большого числа гармоник при передаче, чтобы как можно точнее воспроизвестиформу сигнала, что требует от канала в свою очередь широкой полосы пропускания.Решение проблемы лежит в использовании несущей частоты в сочетании с разнымиспособами модуляции сигнала.
Три основные способа модуляции - амплитудная,частотная, фазовая и их комбинации были рассмотрены в разделе 2.2.Как мы уже знаем, устройство, которое преобразует поток битов в модулированныйсигнал и обратно, называется модем. Чтобы увеличить скорость передачи, недостаточноувеличивать частоту несущей волны. Надо увеличивать число бит на осцилляцию, т.е.изменение уровня сигнала. На рисунке 2-35 показаны два варианта квадратичнойамплитудной модуляции, которые позволяют передавать за один единичный сигнал 3 битаи 4 бита соответственно.49Рисунок 2-35. Варианты квадратичной амплитудной модуляцииДля соединения оба модема должны поддерживать одну и ту же схему модуляции.
Схема(b) на рисунке 2-30 соответствует стандарту UTI V-32 для передачи на скорости 9600бит/сек. Для передачи на скорости 14,400 бит/сек. применяется стандарт V32 bis. Для24,800 бит/сек - V34.В модем также встраивают средства для контроля и коррекции ошибок, которыеиспользуют специальные способы кодирования, мы их рассмотрим в главе 3. Самыйпростой из таких способов - добавление бита четности. В сочетании с кодами,исправляющими ошибку, в модемах используют алгоритмы сжатия.
Например, широкораспространенный алгоритм MNP 5 убирает из потока повторяющиеся байты.Другой важной проблемой при использовании телефонной линии является эхо. Причинаэтого явления проста - когда сигнал достигает приемника, часть его энергии отражается ивозвращается к передатчику. При небольших расстояниях между приемником ипередатчиком это практически незаметно.
Когда расстояние велико, задержка междусигналом и эхом становится значительной. При телефонном разговоре вы навернякасталкивались с эффектом эхо.На рисунке 2-36 показана схема подавления эха. Недостаток этой схемы состоит в том,что она не позволяет использовать полный дуплекс. Есть другое решение: устройствопериодически измеряет величину эха и удаляет его из обратно получаемого сигнала. Здесьне требуется релейных устройств, а связь становиться полнодуплексной.Рисунок 2-36.
Схема подавления эха502.5.3.2. Соединение RS-232Важным элементом протокола физического уровня является интерфейс междукомпьютером или телефоном и модемом. Стандарт должен определять механические,электрические и функциональные характеристики интерфейса. Примером такогоинтерфейса является стандарт RS-232.Стандарт RS-232 соответствует международному стандарту ITU V.24. В этом стандартекомпьютер или терминал называется DTE (Data Terminal Equipment), а модем - DCE (DataCircuit-Terminating Equipment). Сам стандарт определяет правила соединения DTE с DCE.С точки зрения механики этот стандарт определяет 25-штырьковый разъем.Функционально используется 9 контактов. Их назначение показано на рисунке 2-37.
Когдакомпьютер включают, то на линии Data Terminal Ready появляется 1. Когда включаютмодем, 1 появляется на 6-м контакте - Data Set Ready. Когда модем обнаруживаетнесущую частоту на телефонной линии, то 1 появляется на контакте 8 - Carrier Detect.Появление 1 на 4 контакте - Request to Send – означает, что компьютер готов передаватьданные. 1 на 5-м контакте - Clear to Send - означает, что модем готов принимать данные.Данные передаются последовательно, т.е. бит за битом, через контакт Transmit (контакт 2)и принимаются через контакт Receive (контакт 3).Рисунок 2-37. Назначение контактов RS-23251Для соединения между собой двух машин напрямую через RS-232 используют нульмодем – специальным образом закоммутированные два разъема RS-232.
Интерфейс RS232 позволяет передавать данные с максимальной скоростью до 20 Кбит/сек. и длинакабеля между компьютером и модемом не должна превышать 15 метров.В настоящее время есть еще один, более поздний стандарт RS-449, который сфункциональной точки зрения является полным аналогом RS-232.2.5.3.3. Проблема «последней мили»По мере развития сетевых услуг - информационное обслуживание, образование, видео позаказу и т.д. - росла потребность доступа в сеть среди индивидуальных абонентов.Пропускной способности 3 КГц обычной телефонной абонентской линии сталонедостаточно.
Возникла проблема, как обеспечить частные квартиры и дома линиямисвязи надлежащей пропускной способности, - так называемая «проблема последнеймили».Работы по решению этой проблемы велись в 4-х направлениях. Первое направление,достаточно «прямолинейное», было связано с подведением оптоволокна прямо вквартиру. Это направление называется FTTH (Fiber To The Home).
Такое решениеобеспечивало огромную пропускную способность, какую вряд ли индивидуальныйпользователь сможет в полной мере использовать в ближайшее время. Стоимость егобыла под стать пропускной способности. Поэтому это решение имело смысл для крупныхфирм, а не индивидуальных абонентов.Второе направление было связано со стремлением сократить длину локальногосоединения до минимума. По имеющимся данным («Электросвязь» №11, 1997, с.13), вгородских телефонных сетях России средняя длина абонентской линии составляет 1280 м(коэффициент вариации 0.59), ни одна абонентская линия ни в городе, ни в сельскойместности не превышает 5 км.
Было предложено подтянуть оптоволокно от местного узлакоммутации до опорного шкафа развязки внутри микрорайона, а далее возможны былидва варианта. От опорного шкафа использовать обычную витую пару с технологией HDSLиз семейства xDSL (семейство этих технологий мы рассмотрим чуть ниже), либоиспользовать коаксиальные кабели сети кабельного телевидения (это решение получилоназвание Hybrid Fiber Coac – HFC). Оба решения проиллюстрированы на рисунке 2-38.Рисунок 2-38. Сокращение длины локального соединения: (а) с помощью витой пары; (b) спомощью коаксиального кабеля52Коаксиальный кабель в сочетании с оптоволокном обеспечивает одновременную передачу40-50 аналоговых каналов, в том числе радиовещание, телевизионные передачи, телетекст.При использовании ADSL – асимметричной DSL-технологии (о которой речь пойдет чутьниже), обеспечивающей интерактивность, добавляются видео по заказу, игры, доступ вИнтернет.Третий вариант решения – это использовать беспроводные технологии (WLL – WirelessLocal Loop).
Мы их будем рассматривать позднее. Сейчас лишь отметим, что доступныйдля них диапазон частот сильно ограничен международными соглашениями. Скоростипередачи данных уступают проводным технологиям.Четвертый вариант решения – это использовать стандарты серии xDSL.В таблице 2-39 собраны краткие характеристики этих 4-х направлений решения проблемыпоследней мили.Таблица 2-39. Технологии организации последней милиWLLADSLHFCFTTHШирина полосыпропусканияМалаяСредняяБольшаяОчень большаяКругпользователейИндивидуальныеабоненты, фирмыИндивидуальныеабоненты, небольшиефирмыИндивидуальныеабонентыКрупные фирмы53ПредоставляемыеуслугиТелефон, радио,телевидениеТо же, что у WLL, плюс Радио,видеотелефон, видео по телевидение,заказу, компьютерныетелетекстигры, дистанционныепокупкиТо же, что у ADSL, плюсвидеоконференции,дистанционная медицина,газеты на экране и др.НизкаяНизкаяВысокаяВысокаяНизкаяСредняяНизкаяСредняяНебольшойНебольшойДлительныйДлительныйСтоимость:первоначальныевложенияразвитиеСроки ввода вэксплуатацию2.5.4.
Технологии xDSLxDSL – это семейство технологий, предназначенных для организации цифровыхабонентских линий – DSL (Digital Subscriber Line) – с использованием в качестве средыпередачи медных витых пар существующих локальных соединений телефонныхкабельных систем. На современном этапе развития семейство xDSL включает следующиетехнологии:•••••DSLIDSLHDSL, SDSLADSL, RADSL, UADSLVDSLЭто весьма важное направление развития физических линий связи, поэтому мы хотя быкратко опишем каждую из технологий этого семейства.Родившееся как технология цифровых каналов в ISDN-сетях, семейство технологий xDSLполучило развитие в новой сфере – абонентский доступ в Интернет.
ISDN-сети (IntegratedService Digital Network – сети с интегрированным сервисом) будут рассмотрены позже.По аналогии с модемами для работы по физической линии, модемы xDSL неограничиваются для передачи информации спектром канала телефонных частот. Онииспользуют всю полосу пропускания витой пары. Широкая полоса сигнала,используемого в этом семействе технологий, не позволяет работать по коммутируемымтелефонным линиям (телефонные коммутаторы не рассчитаны на такой спектр частот).Поэтому xDSL-модемы могут работать только на участке телефонных кабельных системмежду абонентом и сетью поставщика услуг или между двумя абонентами принепосредственном соединении их абонентских линий (без участия станции коммутации).Это так называемые выделенные линии.Отличительной чертой семейства xDSL, по сравнению с модемами для физических линий,является использование спектра частот, не пересекающегося со спектром каналателефонных частот, благодаря чему по абонентской линии можно вести телефонныепереговоры одновременно с передачей цифровой информации.2.5.4.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
