62838 (588845), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

DSLAM представляет собой довольно простое устройство, которое работает с данными только на уровне ADSL и ATM. Основная задача DSLAM - восстановление данных из кадров ADSL и формирование потока ячеек ATM, который будет передаваться дальше по сети. Нельзя забывать, что технология ADSL родилась в середине 1990-х, когда стратегической концепцией построения мультисервисных сетей являлась технология ATM.

Тогда вполне логично считалось, что преобразование данных пользователя в ячейки ATM на стороне сети заведомо обеспечивает функции широкополосного доступа. В современной концепции NGN технология ATM сохранена только как служебная. По этой причине оказалось необходимым преобразовать ячейки ATM в более привычную для современных сетей форму на базе TCP/IP. В состав цепи абонентского доступа было включено еще одно устройство, получившее название сервера широкополосного удаленного доступа (Broadband Remote Access Server, BRAS). Такое устройство представляет собой краевой маршрутизатор IP для интеллектуального управления широкополосным доступом. BRAS позволяет управлять параметрами трафика от пользователей ADSL на уровне канала передачи данных пакетного трафика. Например, регулирование скорости передачи данных от пользователя в сеть осуществляет именно BRAS. Сейчас операторы сетей доступа DSL для ограничения прямого и обратного трафика используют на узлах доступа ATM фиксированные профили скорости, что возможно реализовать без помощи BRAS. Но на перспективу для предоставления гибко адаптируемой пропускной способности потребуются более тонко настраиваемые механизмы, и реализовать такие функции без краевого маршрутизатора оказывается затруднительным. Кроме того, на фоне растущего спроса на пропускную способность операторы региональных

сетей и сетей доступа нуждаются в более гибкой масштабируемости решений, и здесь BRAS становится тоже важным элементом.

Управление потоком пакетного трафика IP в DSLAM не может быть реализовано, DSLAM поддерживает только уровень ATM, не выше. Помимо функций управления потоком BRAS выполняет важную функцию по преобразованию форматов данных, так что этот элемент действительно выполняет краевую задачу: после него данные передаются по сети

Подводя итог вышесказанному, отметим, что с точки зрения функционирования системы ADSL, критичной является связка модем и

DSLAM, где, собственно, ADSL присутствует. Все остальные элементы схемы широкополосного абонентского доступа (см.рис.1.5) могут быть отнесены к абонентским устройствам NGN или вообще составным частям транспортной сети NGN.

1.3.3 Алгоритм линейного кодирования в системах ADSL

Специфическая особенность ADSL – это использование модуляции 256DMT, о чем необходимо сказать подробнее. Метод передачи информации, разработанный для ADSL, состоит в том, что для передачи сигналов используются 256 несущих. Это означает, что в канале передачи работают 256 мини-модемов, каждый из которых передает информацию на своей несущей. Применение такой методики позволяет повысить эффективность использования ресурса за счет компенсации любых селективных шумовых влияний на параметры передачи. Между несущими устанавливается защитный интервал 4312,5 Гц. Часть несущих отдается под передачу данных по линии вверх, часть - для передачи по линии вниз (рис.1.6). Передача данных на несущей осуществляется посредством амплитудно-фазовой модуляции (Quadrature Amplitude Modulation, QAM).

Объем передаваемой информации на отдельной несущей зависит от соотношения сигнал/шум на данной частоте. Если на несущей соотношение сигнал/шум оказывается небольшим, то количество бит/с на ней устанавливается меньшим. В результате распределение скорости передачи по частоте в абонентской паре повторяет зависимость отношения сигнал/шум от частоты. В качестве примера функционирования единого алгоритма передачи256DMT/QAM (рис. 1.7) представлен вариант абонентской линии, в которой присутствует неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и селективная помеха. В результате профиль уровней передачи сигнала ADSL повторяет профиль АЧХ, селективная помеха воздействует не на весь сигнал ADSL, а только на одну или несколько несущих. Двухшаговый алгоритм 256DMT/QAM адаптирует передачу цифрового потока к любым параметрам абонентской пары.

1.3.4 Факторы, влияющие на параметры качества ADSL

Можно выделить две группы факторов влияющих на параметры качества ADSL:

- влияние параметров абонентской кабельной пары,

- влияние со стороны пары модем-DSLAM.

Наиболее интересным для эксплуатации фактором, непосредственно влияющим на параметры качества ADSL, являются параметры абонентской кабельной пары. Поскольку абонентский кабель и его параметры не привносится технологией ADSL извне, а уже имеется у оператора.

Базовые параметры абонентской пары полностью описаны в нормативных документах и хорошо известны. К основным базовым параметрам можно отнести:

- наличие постоянного/переменного напряжения на линии;

- сопротивление абонентского шлейфа;

- сопротивление изоляции абонентского шлейфа;

- емкость и индуктивность абонентского шлейфа;

- комплексное сопротивление линии на определенной частоте (импеданс линии);

- симметрию пары в смысле омического сопротивления.

Значения перечисленных параметров определяют качество абонентской пары, и уже на этом основании можно говорить, что они важны для паспортизации кабелей под ADSL.

Кроме базовых параметров существуют специализированные параметры кабеля. Процедурно специализированные параметры отличаются от базовых тем, что любые измерения этих параметров всегда опираются на методики частотного тестирования линии. Согласно данным методикам для диагностики абонентского кабеля следует подать тестовый специализированный сигнал (воздействие) и анализировать качество прохождения такого сигнала по линии (отклик).

К специализированным параметрам относятся:

- затухание в кабеле;

- шум в широкой полосе частот и отношение сигнал/шум;

- амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);

- переходное затухание на ближнем конце;

- переходное затухание на дальнем конце;

- импульсные помехи;

- возвратные потери;

- симметрия пары в смысле неравномерности характеристик передачи.

Еще один фактор, непосредственно влияющий на параметры качества ADSL на уровне абонентского кабеля, - наличие в кабеле неоднородностей. Любые неоднородности в абонентском кабеле негативно сказываются на параметрах передачи. В случае передачи широкополосного сигнала через параллельную отпайку передаваемый сигнал сначала разветвляется, а затем отражается от несогласованного конца отпайки. В результате на стороне приемника два сигнала – прямой и отраженный – накладываются друг на друга, причем отраженный сигнал может рассматриваться как шумовой.

Уровень деструктивного влияния отраженного сигнала будет напрямую зависеть от уровня отражения на отпайке. Из теории сигналов уровень отражения будет тем выше, чем больше частота передаваемого сигнала. В результате любые системы широкополосной передачи оказываются очень чувствительными к любым неоднородностям в кабеле. В случае ADSL чувствительность к неоднородностям немного компенсируется адаптивной подстройкой пары модем-DSLAM, так что наличие отпаек не отменяет возможность передачи. Но в случае отпайки скорость передачи ADSL резко падает, что позволяет производителям оборудования и системщикам выдвигать требования о недопустимости никаких неоднородностей в кабеле для ADSL.

Увлекшись темой диагностики абонентских пар, многие специалисты готовы приравнять эксплуатацию ADSL к задаче диагностики кабелей. Но это неправильно. На общие параметры качества доступа ADSL влияет эффективность работы пары модем-DSLAM. Здесь сказывается несколько факторов.

1. Технология ADSL предусматривает технологическую независимость

параметров DSLAM и модема, эти устройства могут быть разного производства. Любые варианты нестыковки в паре модем-DSLAM должны

сказываться на качестве доступа ADSL.

2. Фактор нестыковки на уровне «рукопожатия» может проявиться в том,

что модем и DSLAM могут установить не самый эффективный режим работы и обмена данными.

3. На уровне диагностики соединения фактор нестыковки может привести

к неправильной настройке эквалайзеров и эхокомпенсаторов, что скажется на параметрах скорости передачи. Здесь же может присутствовать фактор нарушения в работе только одного устройства. Например, сама процедура настройки эхокомпенсатора в модеме может оказаться некорректной и могут возникнуть нарушения. Аналогичные нарушения могут быть вызваны некор-ректной работой процедур выравнивания уровня сигнала в DSLAM и т.д.

4. Аналогичные проблемы могут быть обусловлены нестыковкой на уровне диагностики канала. Здесь нарушения в процессе согласования схем кодирования и любые сбои в работе алгоритмов диагностики SNR могут привести к ухудшению качества подключения ADSL.

1.4 Развитие ADSL. Технологии ADSL2, ADSL2+, READSL2

1.4.1 Технология ADSL2

Технология ADSL2 оформилась в виде стандарта в 2002 г. В основе ADSL2 была использована традиционная технология ADSL, но в рамкахADSL2 были сделаны доработки для повышения эффективности.

Итак, в технологию ADSL2 были внесены следующие дополнения ADSL:

- модернизация алгоритма модуляции и схемы кодирования и повышение эффективности работы физического уровня;

- внедрение алгоритма управления мощностью передачи;

- оптимизация процедуры инициализации модема;

- функции диагностики абонентского кабеля в процессе работы пары модем-DSLAM;

- разработаны три новых механизма адаптации процесса передачи данных к нарушениям в параметрах абонентской линии;

- разработана схема работы ADSL2 только в режиме цифровой передачи, без аналогового телефонного сигнала;

- режим быстрого запуска модема позволил существенно сократить время восстановления обмена данными в ADSL2.

Важным для практики нюансом технологии ADSL2 является реализация в рамках этой технологии режима управления мощностью передачи. Напомним, что для ADSL не предполагался «спящий» режим модема. Модем ADSL всегда активен, за счет чего увеличиваются в целом энергопотребление на стороне пользователя и уровень переходных помех в кабеле. В технологии ADSL2 были установлены три режима работы устройства:

- L0 – режим максимальной мощности передачи (используется в случае передачи высокоскоростного трафика);

- L2 – режим низкого энергопотребления (соответствует передаче фонового трафика, например трафика Интернет);

- L3 – «спящий режим» (включается, когда абонент не использует ADSL).

В технологии появляется диагностика параметров абонентской пары. Измеряются наиболее критичные параметры пары: уровень шума, уровень затухания сигнала, отношения сигнал/шум и пр. Согласно стандарту измерения проводятся с двух сторон линии, со стороны модема и со стороны DSLAM. Причем допускается ситуация, когда качество линии таково, что установить по ней связь по ADSL нельзя, но можно включить диагностический режим. Вообще, для диагностики имеют место три режима:

- диагностика в процессе передачи данных;

- диагностика в процессе инициации модема, во время настройки параметров пары модем-DSLAM;

- диагностика в специальном режиме, позволяющем выполнить полный

спектр измерений.

Согласно стандарту ADSL2 в процессе работы пары модем-DSLAM диагностируются следующие параметры абонентской пары:

- характеристика канала на каждой несущей – эквивалент АЧХ;

- уровень шумов на каждой несущей;

- отношение сигнал/шум на каждой несущей;

- затухание в линии;

- затухание сигнала;

- запас по соотношению сигнал/шум;

- максимальная скорость передачи данных;

- уровень наведенной мощности на ближнем конце;

- уровень наведенной мощности на дальнем конце.

Еще одним важным следствием развития технологии ADSL2 явилось появление трех новых алгоритмов адаптации процесса передачи ADSL к условиям передачи сигналов ADSL. Рассмотрим еще три алгоритма, позволяющие еще лучше адаптировать ADSL к любым условиям передачи сигналов.

Алгоритмы работают по одному принципу, позволяют без нарушения связи подстроить режим передачи пары модем-DSLAM таким образом, чтобы компенсировать влияние вновь появившейся помехи. Этим данные алгоритмы отличаются от уже известного нам 256DMT/QAM, обеспечивающего подстройку параметров пары модем-DSLAM перед началом обмена. Таким образом, имеется возможность компенсировать нерегулярные помехи, связанные с переходными помехами, явлениями интерференции, импульсными шумами и пр., т.е. наиболее «капризные» помехи.

Всего в технологии ADSL были разработаны три алгоритма адаптации.

1. Алгоритм Bit Swapping1 (BS), суть которого состоит в том, что при возникновении селективной помехи трансиверы используют резерв в канале передачи, «перетаскивая» данные с поврежденных несущих на

более благополучные.

2. Алгоритм объединения данных (Dynamic Rate Repartitioning, DRR), который позволяет компенсировать разницу в задержках данных от разных каналов передачи за счет изменения параметров настройки мультиплексоров.

3. Алгоритм адаптации скорости передачи (Seamless Rate Adaptation, SRA) позволяет выровнять скорости различного трафика за счет изменений настроек того же управляющего мультиплексора.

Алгоритм BS присущ самой технологии ADSL2 и является обязательным в реализации на всем оборудовании ADSL2. Два других алгоритма считаются дополнительными, поскольку связаны с управляющими командами от различных приложений.

Лучше всего иллюстрировать работу алгоритма BS примером. На верхнем (рис.1.8) представлена ситуация возникновения помехи, которая воздействует на некоторые несущие. Согласно традиционному алгоритму

адаптации 256DMT/QAM для уменьшения влияния данной помехи мы должны уменьшить уровень QAM на пораженных несущих. Опыт показывает, что соответствующее уменьшение скорости передачи не всегда адекватно уровню помехи. Это определяется тем, что QAM регулируется в высшей степени дискретно. Например, если на всех несущих используется модуляция QAM-4096, что соответствует 12 битам на один передаваемый символ, то согласно 256DMT/QAM мы должны перейти на уровень, например, QAM-1024, для которого скорость передачи будет уже 10 бит на символ. Это эквивалентно уменьшению SNR на данной несущей на 6 дБ. Но уменьшение скорости может не соответствовать реальному уровню SNR на пораженных несущих. Алгоритм BS предлагает альтернативное решение рассматриваемой проблемы. На всех непораженных несущих существует определенный резерв пропускной способности, связанный с разницей между реальной скоростью передачи данных на несущей и максимально допустимой. В алгоритме BS предполагается «перетащить» пораженные помехой символы на резервные места в структуре сигнала (см. рис.1.8). В результате такого «перетаскивания» скорость обмена не уменьшается, но адаптация к существующей помехе выполняется в полной мере.

Технология ADSL2 немного улучшила ситуацию с переходными помехами за счет внедрения «спящего» режима в работе модемов.Тем не менее, фактор взаимного влияния пар друг на друга есть и остается ограничением на потенциальное число абонентов в пучке.

Специфика переходной помехи заключается в том, что в случае установления слабой связи между парами, работа абонента ADSL в одной паре приводит к появлению широкополосного шумового фона в другой паре, так как шум от переходной помехи логично проявляется во всем рабочем диапазоне частот ADSL. И чем будет больше связей между парами, тем меньше окажется абонентов в пучке. Помочь может алгоритм BS, следствием которого является «перетекание» сигналов между связанными парами в пучке в разные диапазоны (рис.1.9)

Характеристики

Список файлов ВКР