xDSL-4

Některé technické parametry

Systémy xDSL umožňují přenos širokopásmových datových přenosů po stávající metalické přístupové síti. Aby nedocházelo k vyčerpání počtu páru metalické sítě nedostatečným dimenzováním sítě při jejím budování, jsou systémy navrženy tak, aby pracoval při současném zachování klasického telefonního, příp. ISDN provozu.
Pro umožnění současného provozu ISDN a ADSL byly vyvinuty samostatné jednotky, které se liší od jednotek určených pro současný provoz telefonního a ADSL provozu.
Odlišnost spočívá v šířce využívaného kmitočtového spektra a tím také maximální dosažitelné přenosové rychlosti ve vzestupném směru (od účastnického modemu do sítě).
V závislosti na kvalitě metalického vedení lze systémy ADSL provozovat s přenosovou rychlostí max. 8 Mbit/s v sestupném směru (směrem k účastnickému modemu) a max. 800 kHz (640 kHz v případě ADSL/ISDN) ve vzestupném směru (od účastnického modemu do sítě).
Kromě asymetrických rozhraní ADSL lze v systémech xDSL provozovat SDSL jednotky, které umožňují přenos 2,3 Mbit/s v obou směrech přenosu. Pro přenos je na rozdíl od xDSL systémů použita modulace PAM. Další rozdíl spočívá ve změně rozložení kmitočtového spektra z hlediska směru přenosu modulovaného signálu. Tyto systémy nejsou navrhovány pro současný provoz s telefonní nebo ISDN službou.
Maximální přenosová rychlost je úměrná kvalitě metalického vedení a jeho délce (samozřejmě se liší s rozdílným průměrem žil a použitým materiálem (měď, hliník).
Velmi zjednodušeně lze říci, že maximální přenosové rychlosti lze dosáhnout na vedení do 2 km délky (nelze brát jako parametr).
Se zvyšující délkou vedení se dosažitelná přenosová rychlost snižuje (2 Mbit/s při cca 4,5 km).

Tato čísla je třeba brát jako orientační, protože možnosti systému jsou velmi závislé na mnoha faktorech (lokální zdroje rušení, přeslechy na blízkém i vzdáleném konci vedení, koexistence více systémů a jejich vzájemné ovlivňování, koexistence s jinými digitálními systémy s jinými typy modulací jako jsou PCM, HDB3, 2B1Q a jiné).
Výhledově lze předpokládá nasazování jednotek VDSL, které budou schopny dosahovat přenosových rychlostí až 50 Mbit/s ale na vzdálenost pouhých 300 m.

Kromě zmíněných jednotek nabízí výrobci xDSL systémů jednotky ADSL G.Lite s přenosovou rychlostí 1,5 Mbit/s (downstream-příjem) a 384 kbit/s (upstream-vysílání). Tato verze je rozšířená v USA díky nižší náročnosti (není třeba splitterů na straně modemu u účastníka). Cenový rozdíl je však v dnešní době oproti plnohodnotné ADSL celkem nepatrný.

Princip přenosu signálu po účastnickém vedení

Po účastnickém vedení metalické přístupové sítě komunikují účastnické modemy s xDSL jednotkami v koncentrátorech DSLAM s využitím modulace DMT (diskrétní multitónová modulace). Modulace využívá kmitočtového spektra v rozmezí 30 kHz až 1 100 kHz. Celé spektrum je rozděleno na dvě pásma – pro vzestupný směr přenosu od účastnického modemu směrem do sítě v rozmezí kmitočtů 30 kHz až 125 kHz, pro sestupný směr přenosu od sítě směrem k účastnickému modemu v rozmezí kmitočtů 165 kHz až 1 100 kHz. (Uvedené rozložení kmitočtového spektra platí pro ADSL over POTS, u ADSL over ISDN, SDSL či VDSL je rozdělení kmitočtového spektra odlišné).

Podstata DMT modulace spočívá v lineárním rozmístění 255-ti nosných frekvencí. Rozestup nosných je v rastru 4,3215 kHz.

Na každé z nosných je provozována modulace QAM. Stupeň modulace je flexibilně přiřazen v závislosti na frekvenční útlumové charakteristice s respektováním odstupu S/N (signál/šum). Stupeň modulace se může pohybovat v rozmezí QAM-4 (přenosu jednoho symbolu je 232 ms.2 bity/symbol) až QAM-16384 (14 bitů /symbol). Doba trvání jednoho symboluje 232ms.

V případě, že se během provozu xDSL modemu vyskytne rušení, které ovlivňuje provoz na určité nosné, případně nosných, modem sníží na dané nosné stupeň modulace, případně je nosná zcela vypnuta. Tento mechanismus sice negativně ovlivňuje rychlost přenosu, ale na druhou stranu zabezpečuje požadovanou chybovost. V okamžiku, kdy rušení zmizí již xDSL modem není schopen uvedenou skutečnost rozpoznat, opětovné zapnutí modulace na nosné, případně zvýšení stupně modulace je provedeno až při novém sestavování spojení.

Chybovost spojení závisí zejména na odstupu S/N na metalickém vedení v přístupové síti. Tento parametr lze pouze velmi těžko ovlivnit. Z toho důvodu jsou s digitálním přenášeným signálem prováděny před jeho přenosem operace, které zajistí nižší chybovost díky zabezpečení. Jedná se zejména o aplikaci Reed-Solomonova samoopravného kódování. Blok přenášených dat je doplněn o záhlaví, které umožní v případě chyby při přenosu provést rekonstrukci této chyby. Počet přenášených informací se aplikací kódování zvýší o 6,3%.

Kromě toho xDSL systémy umožňují prokládání. Přenášená data jsou rozdělena do bloků. Bloky jsou rozkouskovány na části. Přenášena je vždy stejná část různých bloků – data jsou prokládána. Po přenosu jsou bloky opět rekonstruovány. Výhodou prokládání je zvýšená odolnost proti shluku chybně vyhodnocených informací, neboť shluk je rozdělen na individuální chyby v oddělených blocích, které pak lze identifikovat a rekonstruovat prostřednictvím již dříve uvedeného samoopravného Reed-Solomonova kódu. Nevýhodou prokládání je časová prodleva mezi vysíláním informací a jejich vyhodnocením na přijímací straně. Tato skutečnost může být limitujícím faktorem pro některé druhy služeb (jako např. VoDSL).

Spektrum služeb, které lze od technologií xDSL očekávat

Fast Internet – Přístup ke službě Internet s vysokou přenosovou rychlostí.
VoDSL – Telefonní služba, umožňující přenos většího množství telefonních hovorů po jednom metalickém páru. Umožňuje realizovat telefonní spojení pouze sítí ATM nebo IP bez nutnosti spojení s klasickou telefonní ústřednou. Propojení s telefonními ústřednami při volání na účastníka k ústředně připojeného je realizováno přes rozhraní V5.2.
Video on Demand – Umožňuje díky spolupráci se set top boxy distribuci TV signálu formou individuální distribuce placeného televizního pořadu.
Distant learning – vyučování na dálku.
Multicast – distribuce video a audio pořadů.
Home shopping – nákupy z domova prostřednictvím elektronického obchodu.

Účastnické jednoteky

Telekomunikační zařízení je prozatím vybaveno pouze jednotkami ADSL, SDSL. S nákupem jiných typů rozhraní se v současné době u této technologie neuvažuje.

Jednotky ADSL umožňují dle doporučení ITU-T přenosové rychlosti v sestupném směru (downstream) 6,4 Mbit/s, ve vzestupném směru (upstream) 640 kbit/s. Tyto hodnoty jsou výrobci obvykle překročeny a umožňují připojení přenosovými rychlostmi až 8 Mbit/s (downstream) a 800 kbit/s (upstream).

ADSL jednotky jsou dodávány ve dvou verzích:

ADSL / POTS – sloučení ADSL modemu s klasickou telefonní službou a jejich současný provoz po jednom páru metalického vedení v přístupové síti.
ADSL / ISDN – sloučení ADSL modemu s přípojkou typu ISDN2 a jejich současný provoz po jednom páru metalického vedení v přístupové síti.

Stanovení průměrné rychlosti po jedné ADSL lince

Při asymetrickém provozu modemů ADSL je rozhodující pro dimenzování přenosové trasy sestupný směr. Z tohoto pohledu byl proveden výpočet průměrné přenosové rychlosti vztažené na jeden port DSLAM, tedy na jeden xDSL modem u zákazníka a jsou uvedeny v úvodní tabulce.

Stanovení přenosové rychlosti mezi A-DSLAM a GW-DSLAM

STM-1 opt. - rozhraní s přenosovou rychlostí 155 Mbit/s. Jedná o rozhraní, které se používá dominantním způsobem. Použití tohoto rozhraní není limitujícím faktorem pro rozšiřování nabídky služeb po xDSL systémech provozovaných, najdou další uplatnění i v případech, kdy bude třeba z kapacitních důvodů síť rekonfigurovat. Rekonfigurace sítě bude spojena se zvyšováním množství lokalit A-DSLAMů, se zvyšováním množství GW-DSLAMů z důvodu zvyšování přenášených objemů dat a přenosových rychlostí. Jednotky STM1 opt. jsou dodávány ve dvou variantách: LH (long haul) a SH (standard haul). Rozdíl mezi jednotkami spočívá v rozmezí překlenutelných útlumů.
Překlenutelný útlumu až od ...dB, je třeba do optické trasy vložit útlumové články, které uměle zvýší vložný útlum optického vlákna.
E1/IMA (4 rozhraní na jednotce) – rozhraní G.703 s přenosovou rychlostí 2 Mbit/s.
Okruhy s tímto rozhraním lze snadno realizovat prostřednictvím stávajícího SDH zařízení. Inverzní multiplexování IMA neumožňuje přenosovou rychlost rámce využít na 100%, ale dochází k určité redukci. Znamená to, že 4 rozhraní E1 jsou schopny přenést max. 6 Mbit/s. Z toho vyplývá, že rozhraní E1/IMA lze pro výše uvedeným způsobem stanovenou přenosovou rychlost využít v lokalitách, kde jsou instalováno zařízení o kapacitě max. 72 ADSL přípojek. Na základě tohot výpočtu se stanovuje prostřednictvím rozhraní E1/IMA připojovat pouze DSLAM zařízení v provedení , které se instaluje pouze v lokalitách, kde jejich kapacita je schopna pokrýt předpokládané množství zákazníků.
E3 - rozhraní s přenosovou rychlostí 34 Mbit/s.. Použití jednotek uvedeného rozhraní se nepředpokládá.
STM-1 el. - rozhraní s přenosovou rychlostí 155 Mbit/s. Použití jednotek uvedeného rozhraní se nepředpokládá.

Propojení A-DSLAMů s GW-DSLAM

Propojení A-DSLAMů s GW-DSLAMem je realizováno hvězdicově.

S ohledem na zařízení, požadované přenosové kapacity, požadavky na způsob zakabelování zařízení je vhodné alespoň v prvních fázích výstavby konfigurovat síť jako hvězdicovou, kde jsou jednotlivé A-DSLAMy připojovány přímo k příslušnému GW-DSLAMu. Taková konfigurace je vhodná i z hlediska zajištění spolehlivosti, kdy případná porucha zařízení způsobí ve většině případů výpadek provozu u menšího množství připojených zákazníků. Hvězdicová topologie usnadní plánování obsazenosti přenosových cest.

Přímé propojení optickými patchcordy, případně spojovacím optickým kabelem v rámci jednoho objektu. Připadá v úvahu pouze v případě instalace A-DSLAMu ve shodném objektu s umístěním GW-DSLAMu.
Přímé propojení po vláknech optického kabelu, jsou-li vlákna v kabelovém úseku k dispozici. Využití optických vláken v kabelu představuje ekonomicky výhodné řešení v takových případech, kdy není k dispozici volná přenosová kapacita SDH systému vyššího řádu a v profilu kabelu je dostatečné množství volných vláken. Toto řešení s sebou nese snížení spolehlivosti sítě, neboť neumožňuje v případě kabelové poruchy automatické přepínání na záložní trasu. Z toho důvodu bude uvedené řešení používáno dle následujících pravidel:
Využití volné kapacity STM1 v přenosovém systému SDH vyššího řádu, případně vybudování či upgrade přenosového systému, nejsou-li volná vlákna v kabelu k dispozici

Propojení GW-DSLAMů s ATM multiservisní sítí

Pro připojení GW-DSLAMu v transportní vrstvě sítě k uzlu ATM sítě přicházejí v úvahu 2 alternativy:

Bránový GW-DSLAM v lokalitě, kde se nachází uzel ATM sítě. Provede se propojení patchcordy na příslušný port ATM uzlu.
Bránový GW-DSLAM v lokalitě, kde se nenachází uzel ATM sítě – propojení SDH systémem vyššího řádu. Provede se propojení patchcordy k STM1 opt. tributary jednotce systému SDH vyššího řádu. Provede se zřízení okruhu STM1 v SDH systému, v objektu s uzlem ATM sítě bude propojen port STM1 opt. ATM uzlu s STM1 opt. tributary jednotkou systému SDH vyššího řádu. Na této úrovni sítě není propojení po volných optických vláknech v kabelu přípustné. Vyžaduje se realizace plně zálohovaného spojení s využitím ochranných mechanismů SDH zařízení.

A-DSLAM – GW-DSLAM propojení po optických vláknech.

Útlumové články budou instalovány na adaptery v nejbližším optickém rozvaděči u GW-DSLAMu (v sousedním stojanu na ukončení spojovacího optického kabelu vedoucího ke kabelovému ODF v dané lokalitě). Útlumový článek bude umístěn na adapterech s použitými optickými vlákny spojovacího optického kabelu ke kabelovému ODF, a to nejen na provozních vláknech, ale také na vláknech připravených pro realizaci záložní trasy.. Hodnoty útlumových článků je volena tak, aby hodnota vložného útlumu kabelové trasy byla v pracovním rozmezí jednotek SDH. To znamená, že v závislosti na délce provozního a záložního vlákna se může hodnota útlumového článku lišit.

A-DSLAM – přenosová technologie SDH.

Útlumové články jsou omezeny na adaptery v nejbližším optickém rozvaděči u A-DSLAMu
V případě propojení s přenosovou technologií pouze prostřednictvím patchcordů bude použito dvou patchcordů. Jeden patchcord bude od přenosového zařízení zaveden do adapteru ve volné pozici optického rozvaděče ze strany kabelu. Do adapteru bude z čelní strany vložen útlumový článek a do útlumového článku se připojí druhý patchcord vedený od zařízení A-DSLAM. Hodnota vložného útlumu útlumového článku bude 15 dB.

KONEC