Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа №2
Технологии абонентского доступа
Выполнил ст. Королёв М.В.
Группа С-02Н
Цель работы: Изучение современных технологий организации абонентского доступа.
Вопросы допуска
1.Какими способами может быть организована типовая абонентская линия?
индивидуальная двухпроводная физическая цепь, которая может содержать участки кабеля с разным диаметром жил;
двухпроводная физическая цепь, используемая двумя оконечными устройствами (спаренное включение);
индивидуальный канал, организованный малоканальной системой передачи (система АВУ – абонентская высокочастотная установка; ЦСПАЛ цифровая система передачи по абонентской линии).
2.Пояснить комбинированную систему построения абонентской сети? Типовая абонентская сеть имеет комбинированную систему построения то есть использует сочетание двух принципов организации абонентского доступа:
1) «шкафная система»;
2) «прямое питание».
3. что такое стык? Граница между двумя функциональными блоками, стык обеспечивает однофазовые определения параметров соединения между 2 устройствами.
4. Какие виды абонентских стыков применяются в ЦСК?
5.Что такое BRА, PRА?
базовый доступ (BRA – Basic Rate Access) со скоростью 2В+D=144 кбит/с, но фактически скорость 192 кбит/с, так как передается дополнительная информация по синхронизации и управлению сетью;
первичный доступ (PRA – Primary Rate Access) используется для систем с повышенной нагрузкой со скоростью 30В+D (локально-вычислительные сети, УПАТС).
6. Какие функции реализует АК в ЦСК? абонентские комплекты (АК) предназначены для подключения АЛ к станции, принимают от абонента линейный сигнал вызова станции (занятие), выдают сигнал «занято» в случае недоступности вызываемого абонента или его отбоя;
7. Что такое сеть доступа и транспортная сеть? Сеть доступа – участок сети связи между точкой присутствия оператора и абонентами. Транспортная сеть – это базовая инфраструктура предназначенная для высокочастотной передачи информации сетей передачи данных мультисервисных сетей, сетей хранения.
8. Какие устройства обеспечивают электрическую связь терминалов пользователя со стационарным оборудованием по физической линии? Модем.
9. Для каких линий предназначена технология xDSL?
Для АЛ на базе медных пар.
SHDSL (Single-pair High-speed DSL) — симметричная технология передачи цифровых потоков со скоростью от 192 до 2320 кбит/с по одной витой паре. Предусмотрена возможность работы по двум витым парам со скоростью от 384 до 4640 кбит/с.
Асимметричная цифровая абонентская линия (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL) - технология высокоскоростной передачи данных, используемая для несимметричного доступа и позволяющая принимать сигналы со скоростью до 6 Мбит/с, а передавать - со скоростью до 1 Мбит/c на расстояние до 7 км.
11. Каковы преимущества систем беспроводного абонентского доступа (WLL) перед кабельными линиями?
Более высокие темпы ввода в эксплуатацию и наименьшее трудоемкость работ, простота и гибкость при расширении сети, число отказов составляет не более 10% от числа отказов кабельной сети.
12. На какие группы можно разделить системы WLL?
Цифровые и аналоговые системы реализация на базе технологий и стандартов сотовой подвижной сети, системы поддерживавшие стандарты беспроводной телефонии.
Контрольные вопросы
Основные различия между протоколами V5.1 и V5.2:
Для мультиплексора число каналов М на выходе равно числу каналов N на входе, в то время как для концентратора справедливо соотношение М < N. В отличие от мультиплексора выходная емкость либо полоса пропускания концентратора является общей для хоть какого из входов. По просьбе источника соответственному входу предоставляется один из вольных выходов, номер которого трудно предсказать заблаговременно. Мультиплексор также делит среду передачи меж источниками, но достигается это равноправным распределением общей выходной емкости среды передачи и выделением личного канала для каждой пары источник-получатель.
Используется для передачи информации. Системы HDSL используют либо три, либо, как и ИКМ, две пары проводов. Однако вместо того, чтобы использовать каждую пару для передачи со скоростью 2.048 Мбит/с в одном направлении (одну пару — в прямом, а вторую — в обратном), в технологии HDSL каждая пара служит для передачи информации в обе стороны, но с меньшей скоростью (784 Кбит/с при использовании трех пар), что снижает мощность сигнала на высоких частотах.
Благодаря этому и затухание гораздо меньше, и напряженность излучаемого электромагнитного поля намного ниже. А в результате увеличивается дальность передачи без применения регенераторов, и уменьшаются искажения. НDSL Высокоскоростная (high) цифровая абонентская линия 2048 кбит/с
Доступ в Интернет, локальные и крупномасштабные сети.
Использование в аппаратуре HDSL микропроцессорного метода эхокомпенсации. Это позволяет вести по каждой из задействованных линий (медных пар) одновременную передачу в обоих направлениях. Система автоматически отфильтровывает (вычитает) из принимаемого сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо. Благодаря эхокомпенсации в одном кабеле может быть одновременно задействовано несколько десятков пар.
Линейное кодирование 2B1Q (2 Binary 1 Quandary) было разработано для использования в качестве протокола физического уровня в точке сопряжения U BRI-интерфейса сетей ISDN. Алгоритм 2B1Q представляет собой один из вариантов реализации амплитудно-импульсной модуляции с четырьмя уровнями выходного напряжения без возвращения к нулевому уровню (NRZ).
|
Кодовая группа |
Кодовый символ |
Кодовое напряжение |
|
00 |
-3 |
-2,5В |
|
01 |
-1 |
-0.833В |
|
10 |
+3 |
2.5В |
|
11 |
+1 |
0.833В |
Для формирования линейного кода входной информационный поток делится на кодовые группы по два бита в каждой. В зависимости от комбинации значений битов кодовой группы ей ставится в соответствие один из четырёх кодовых символов, каждому из которых, в свою очередь, соответствует один из уровней напряжения.
Таким образом, закодированный в соответствии с правилами 2B1Q сигнал представляет собой последовательность скачкообразно изменяющихся напряжений с 4 возможными уровнями:
Поскольку в данном случае двум битам сигнала ставится в соответствие один кодовый символ, информационная скорость (data rate, скорость передачи данных) вдвое превышает символьную (symbol rate) - это означает, что модуляционная схема 2B1Q обеспечивает постоянную величину спектральной эффективности модулированного сигнала = 2бита/Гц.
Алгоритм 2B1Q не обеспечивает поддержание баланса положительных и отрицательных импульсов выходного напряжения и, следовательно, входной код 2B1Q должен быть предварительно обработан специальными процедурами, которые должны обеспечить подавление постоянной составляющей.
Системы передачи данных, которые используют алгоритм 2B1Q, способны обеспечить скорость передачи от 64 кбит/с до 2320 кбит/с. Нормативными документами не определена величина шага изменения информационной скорости, поэтому, в различных реализациях эта величина может принимать разные значения (от 8 до 64 кбит/с).
Смысл скремблирования состоит в получении последовательности, в которой статистика появления нулей и единиц приближается к случайной, что позволяет удовлетворять требованиям надежного выделения тактовой частоты и постоянной, сосредоточенной в заданной области частот спектральной плотности мощности передаваемого сигнала.
Алгоритм квадратурной амплитудной модуляции (QAM, Quadrature Amplitude Modulation) представляет собой разновидность многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции. Этот алгоритм широко используется при построении современных модемов ТЧ.
При использовании данного алгоритма передаваемый сигнал кодируется одновременными изменениями амплитуды синфазной (I) и квадратурной (Q) компонент несущего гармонического колебания (fc), которые сдвинуты по фазе друг относительно друга на p/2 радиана. Результирующий сигнал Z формируется при суммировании этих колебаний. Таким образом, QAM -модулированный дискретный сигнал может быть представлен соотношением:
Zm(t) = Im * cos(2 p fct) + Qm * sin(2 p fct)
Где:
t — изменяется в диапазоне {(m – 1) * Dt … m * Dt }
m — порядковый номер дискрета времени
Dt — шаг квантования входного сигнала по времени
p — шаг квантования входного сигнала по амплитуде
amи bm — модуляционные коэфициенты
Im = am * p, Qm = bm * p
Ширина спектра QAM модулированного колебания не превышает ширину спектра модулирующего сигнала;
Положение спектра QAM модулированного колебания в частотной области определяется номиналом частоты несущего колебания.
полоса частот дискретно разделяется на подканалы, что позволяет избежать потери высокочастотного сигнала из-за шумов в медных кабелях. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции (например, квадратурная амплитудная модуляция) на низкой символьной скорости, сохраняя общую скорость передачи данных, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания.
Эквалайзер - устройство позволяющее выравнивать амплитудно-частотную характеристику звукового сигнала, то есть корректировать его (сигнала) амплитуду избирательно, в зависимости от частоты.
TDMA (англ. Time Division Multiple Access — множественный доступ с разделением по времени) — способ использования радиочастот, когда в одном частотном интервале находятся несколько абонентов, разные абоненты используют разные временные слоты (интервалы) для передачи. Является приложением мультиплексирования канала с разделением по времени (TDM — Time Division Multiplexing) к радиосвязи.
Разработка через тестирование (англ. test-driven development, TDD) — техника разработки программного обеспечения, которая основывается на повторении очень коротких циклов разработки: сначала пишется тест, покрывающий желаемое изменение, затем пишется код, который позволит пройти тест, и под конец проводится рефакторинг нового кода к соответствующим стандартам.
Стандарт DECT предусматривает ряд функций защиты, включая шифрование радиосигнала и аутентификацию портативных устройств связи. Система идентификации устройств DECT позволяет одному и тому же устройству связи осуществлять доступ к нескольким различным системам (например, к базовой станции обычного домашнего телефона, УАТС и к системе общего доступа), а также одной базовой станции обеспечивать доступ к различным системам связи. При подобной организации несколько служб могут совместно использовать одну и ту же инфраструктуру связи, что весьма привлекательно с экономической точки зрения
Технология CDMA дает возможность получить емкость в 3-4 раза болью, чем TDMA, которая, в свою очередь, во столько же раз превосходит по этому показателю FDMA. К тому же, CDMA - единственная технология, не требующaя, как правило, частотного планирования, этого постоянного "бича" FDMA- и TDMA-сетей, который все же необходим для эффективного использования имеющегося спектра частот и предоставления услyг большему числy абонентов.
В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой используется 4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции 3 коррелятора.
Технологии DSL позволили организовать высокоскоростную передачу по существующим абонентским линиям, что дало возможность предоставить новые услуги по кабельным линиям с металлическими жилами (по витым парам).
На рисунке 1.1 показана часть "родословного дерева" технологий xDSL
Рисунок 1.1 – Часть «Родословного дерева» xDSL
Для передачи xDSL используются симметричные пары медных проводов, причём технологии отличаются тем, сколько пар используется и как осуществляется разделение в различных направлениях. Самое простое решение – передача данных в прямом и обратном направлениях (прямое: от АТС к абоненту; обратное – от абонента к АТС) по разным парам (пространственное уплотнение), то есть по каждой из пар передача осуществляется только в одну сторону, отсюда и название – симплекс. В этом случае говорят о UDSL (Unidirectional DSL).
Большая часть технологий xDSL является дуплексной, то есть передача происходит по одной паре в прямом и обратном направлениях, причём разделение осуществляется с помощью эхокомпенсации или частотного разделения. При полудуплексе происходит передача в обоих направлениях тоже только по одной паре, но с разносом по времени. В зависимости от времени, необходимого для передачи в обоих направлениях, возможно разделение по постоянной и переменной временной сетке. Основными представителями являются VDSL (Very high bitrate DSL) с использованием TDD (Time Division Duplex), японский вариант ISDN с TCM (Time Compression Multiplexing) и EtherLoop.
В технологиях хDSL применяются новые методы линейного кодирования и модуляции, за счет внедрения которых обеспечивается высокоскоростная передача.
Согласно теореме Шеннона с помощью модемов невозможно достичь скоростей выше 33,6 кбит/с, так как пропускная способность ограничивается полосой частот согласно соотношению Шеннона - Хартли:
бит/c,
где Fпр – полоса пропускания канала,
Рс – мощность сигнала,
Рш – мощность шума.
При передаче цифрового потока скорость (пропускная способность канала) не может превышать 2Fк бит/c или 2 бит/c на 1 Гц полосы пропускания канала:
бит/c,
где В – удельная пропускная способность канала,
С – пропускная способность канала (максимальная скорость передачи),
Fпр – полоса пропускания канала.
Для повышения скорости передачи информационного потока без расширения полосы пропускания канала используется многократная модуляция (многопозиционные коды), при которой каждая элементарная посылка линейного сигнала несет более 1 бита информации (информационная емкость элементарной посылки больше 1 бита).
Информационная емкость элементарной посылки линейного сигнала
где N – число элементарных посылок линейного сигнала.
В цифровом потоке информационная емкость одного символа равна 1 бит. Элементарная посылка линейного сигнала имеет информационную емкость более 1 бита, что обеспечивает возможность передачи информационного потока без расширения полосы пропускания канала. Для оценки скорости передачи линейного сигнала используется единица измерения бод – число элементарных посылок в секунду:
, Кбод
Рисунок 2.1
Алгоритм модуляции 2В1Q
Алгоритм линейного кодирования 2B1Q (2 Binary I Quandary) был первоначально предложен для использования в качестве протокола физического уровня в точке сопряжения U для BRI интерфейса сети ISDN. Алгоритм 2B1Q представляет собой один из вариантов реализации алгоритма амплитудно-импульсной модуляции с четырьмя уровнями выходного напряжения без возвращения к нулевому уровню (NRZ).
|
Кодовая группа |
Кодовый символ |
Кодовое напряжение |
|
00 |
-3 |
-2,5 В |
|
01 |
-1 |
-0,833 В |
|
10 |
+3 |
+2,5 В |
|
11 |
+1 |
+0,833 В |
Для формирования линейного кода входной информационный поток делится на кодовые группы по два бита в каждой. В зависимости от комбинации значений битов кодовой группы ей ставится в соответствие один из четырёх кодовых символов, каждому из которых в свою очередь ставится в соответствие один из уровней кодового напряжения.
Таким образом, закодированный в соответствии с правилами алгоритма 2B1Q, сигнал представляет собой последовательность скачкообразно изменяющихся напряжений:
Рисунок 2.2
Двум битам немодулированного сигнала ставится в соответствие один кодовый символ, поэтому информационная скорость (data rate, скорость передачи данных) в два раза превышает символьную (symbol rate), это означает, что модуляционная схема 2B1Q обеспечивает постоянную величину спектральной эффективности модулированного сигнала = 2бита/Гц.
В отличие от некоторых других алгоритмов линейного кодирования (например, AMI) рассматриваемый алгоритм не обеспечивает поддержание баланса положительных и отрицательных импульсов выходного напряжения и, следовательно, входной код 2B1Q должен быть предварительно обработан специальными процедурами, которые должны обеспечить подавление постоянной составляющей (скремблирование). Системы передачи данных, которые используют этот алгоритм линейного кодирования, способны обеспечить скорость передачи данных от 64Кбит/сек до 2320 Кбит/сек.
HDSL (High-data-rate DSL) представляет собой два модема, соединенных одной или несколькими кабельными парами. В системе обеспечивается симметричная дуплексная передача цифровых потоков на скорости E1 (2,048 Мбит/с) в полосе шириной 80кГц –240 кГц . Такой же тракт поддерживает и аппаратура ИКМ30, однако HDSL позволяет значительно увеличить длину регенерационной секции и предъявляет гораздо менее жесткие требования к переходному затуханию в используемых кабелях.
HDSL не приспособлена для таких приложений, как доступ в Internet. Одна из причин связана с ее симметричностью, другая – с использованием основополосной (baseband) передачи, когда частотный спектр жестко привязан к некоторой физической частоте. В случае HDSL это 0 Гц, так что транспортировка данных и обычного речевого трафика по одной и той же линии оказывается невозможной. В то же время HDSL является идеальным решением для организации связи между учрежденческими АТС, точками доступа или Internet-серверами, а ее современная модификация для одной витой пары (SDSL) способствует еще большему распространению данной технологии.
Скоростные соотношения при дуплексной передаче:
Линейное кодирование: 2B1Q (четверичный код, представляет каждую пару двоичных знаков четырьмя дискретными значениями амплитуды и полярности сигнала) или САР (амплитудно-фазовая модуляция без несущей)
Рисунок 3.1 – Структура HDSL
ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) представляет собой два модема, соединенных одной кабельной парой. (рисунок 4.1).
Сегодня технология ADSL позволяет передавать данные на скорости от 5 до 8 Мбит/с к потребителю услуг и в обратном направлении от 16 до 640 кбит/с. Максимальная длина линии около 5,5 км.
На рисунке 4.2 показано использование спектра системы ADSL. Использование асимметричной передачи обусловлено рядом причин: во-первых, при такой передаче уменьшаются перекрестные наводки между соседними парами проводов; во-вторых, многие услуги, на которые ориентированы технологии "последней мили", имеют явно асимметричный характер. Доступ к Интернет, "видео по запросу", удаленный доступ к ЛВС предполагают передачу больших объемов информации от АТС к абоненту и значительно меньших – от абонента к АТС.
Асимметричный характер передачи на линиях ADSL достигается за счет разбиения используемого частотного диапазона на несколько частей: область верхних частот служит для передачи нисходящего трафика, а средних – восходящего. При этом нижние частоты в интервале 0 – 3,4 кГц остаются зарезервированными для речевого трафика. В настоящее время алгоритмы ADSL поддерживают несколько скоростей передачи, выбор которых осуществляется с учетом качества линии, типа кабеля и расстояния между центральным офисом и абонентом.
В ADSL применяются методы линейного кодирования: DMT (Discrete MultiTone – дискретная мультитоновая модуляция), CAP (амплитудно фазовая модуляция без несущей), QAM (квадратурная амплитудная модуляция).
Вариант ADSL – RADSL (Rate Adaptive DSL – цифровая абонентская линия с автоматическим выбором скорости). В отличие от ADSL-модема, где скорость передачи информации выставляется вручную, устройства RADSL автоматически корректируют скорость передачи во время работы в зависимости от состояния линии и качества сигнала.
Рисунок 4.1 – Структура ADSL