|
Александр Филимонов
Основные причины ограничения скорости и дальности передачи информационного сигнала
Технологии DSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия) используют для передачи данных медные провода, которые первоначально были предназначены для подключения абонентов к АТС (Plain Old Telephone Service - POTS). При передаче информации по линиям POTS (медным проводам различного диаметра) отсутствует основной фактор, ограничивающий скорость передачи данных через АТС, - полоса частот передаваемых по линии сигналов более не ограничена диапазоном 3-4 кГц. Связь между модемами в таких случаях осуществляется по схеме точка - точка и, в общем случае, между передатчиком и приемником находится только медный провод. Следовательно, по крайней мере теоретически, по такой линии можно передавать информацию со сколь угодно высокой скоростью. Однако реальные линии, с которыми приходится иметь дело DSL-устройствам, существенно отличаются от упрощенной математической модели и имеют ряд особенностей, без учета которых невозможно построение современной высокопроизводительной системы передачи данных.
Ослабление (затухание) сигнала
Ослабление сигналов при передаче вызвано наличием потерь в линии. Чем меньше диаметр провода и больше его длина, тем меньший уровень сигнала получит приемник. Следовательно, принятый сигнал сложнее будет распознать на фоне шума и возрастет уровень ошибок. В качестве характеристики качества принятого сигнала в системах передачи данных используют отношение 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 активного сопротивления линия имеет также реактивные составляющие, следствием чего является частотная неравномерность затухания сигналов.
Наиболее часто для передачи сигналов DSL используются линии с диаметром проводников 0.4 мм (26 AWG) и 0.5 мм (24 AWG). На приведенной выше диаграмме представлены зависимости величины затухания сигналов в линии от протяженности линии и частоты передаваемого сигнала. Сплошными линиями на диаграмме отображены зависимости, которые соответствуют диаметру провода 0.5 мм (24 AWG). Пунктирные линии соответствуют диаметру 0.4 мм (26 AWG). Красная линия на диаграмме отображает зависимость затухания сигнала в линии с пассивным (несогласованным) ответвлением (bridged tap), длина которого составляет 30 метров. Передаваемый сигнал отражается от конца такого ответвления и поступает в приемник уже в качестве помехи. Наличие таких ответвлений на линии приводит к росту частотной неравномерности затухания сигнала.
Перекрестные помехи соседних каналов
Теоретически значение отношения сигнал/шум можно увеличить, если поднять уровень передаваемого сигнала. Однако в этом случае возрастет и уровень помех, которые данный сигнал будет давать в 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 с ростом числа пар кабеля, используемых для передачи данных, и при увеличении частоты передаваемых сигналов. Обеспечение спектральной совместимости является одной из наиболее важных задач, решаемых при разработке и реализации различных алгоритмов линейного кодирования данных.
Совместное использование линии
Как было отмечено выше, технологии DSL используют для передачи данных провода, предназначенные для подключения абонентов к АТС. С точки зрения конечного пользователя, гораздо удобнее, если при использовании линии для высокоскоростной передачи данных сохраняется возможность телефонной связи по той же линии. Поэтому обеспечение совместного использования линии для передачи данных и телефонной связи 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 привлечения пользователей технология должна обеспечить как можно более высокую скорость передачи данных. Однако, повышение скорости передачи ведет к снижению качества принимаемого сигнала и росту уровня помех, которые данный канал вносит в работу соседних каналов. Для решения этих проблем в совокупности применяются специальные методы линейного кодирования (алгоритмы модуляции), позволяющие передавать данные с достаточно высокими скоростями. При этом передаваемые в линию сигналы имеют такие параметры, которые обеспечивают возможность достоверного приема и не оказывают катастрофического влияния на работу соседних информационных каналов.
Примечание:
|
