редаче формируется линейный сигнал в подходящем коде. Для согласования электрической линии и передатчика используется трансформатор. Для передачи информации по оптической линии происходит преобразование электрического сигнала в оптический сигнал путем модуляции источника света. Источник света (светодиод или полупроводниковый лазер) должен быть согласован по характеристикам с оптическим волокном. Наибольшую мощность и концентрацию энергии в пространстве обеспечивает лазер, но при этом преобразователь имеет и большую стоимость, чем светодиодный вариант передатчика.

Приемник сигналов электрической линии согласуется с парой npo-l водов через трансформатор. При этом приемник регенерирует (вос-ч станавливает) форму и длительность электрических импульсов. Приемник сигналов оптической линии преобразует энергию оптического излучения, пришедшего от передатчика по световоду, в электрический сигнал, усиливает его и также регенерирует, т. е. восстанавливает форму и длительность каждого электрического импульса.

Линейное кодирование сигналов для электрической и оптической линий, как правило, различное. Например, в электрических линиях часто используются коды:

Двоичный информационный код 110100001100000010101110000

NRZ О

AMI О -1 +1

HDB-3 О -1 +1 CMI О

2B1Q

I -1

tBOOVj

Вставка

Рис. 7.8. Примеры диаграмм кодов элекфических линий

Энергия сигнала

НРВЗ(ИКМ30)

5 Частота, S кГц

Рис. 7.9. Спектры сигналов HDB3, 2B1Q,CAP

HDB-3 (High Density Bipolar) - биполярный код высокой плотности порядка 3;

AMI (Alternate Mark Inversion) - линейный код с инвертированием; NRZ (Non Return to Zero) - без возвращения к нулю на тактовом интервале;

2B1Q - код с преобразованием двух двоичных символов в один четверичный.

Временные диаграммы этих кодов приведены на рис. 7.8 , а спектральные на рис. 7.9.

Использование рассмотренных кодов для передачи сигналов в оптических линиях проблематично, так как передавать отрицательную оптическую мощность невозможно, а использование многоуровневой модуляции яркости излучения потребует существенного усложнения схемы приемника. Поэтому в оптической передаче почти исключительно применяются двухуровневые линейные коды. Примеры этих кодов:

- код с инверсией символов (Coded Mark Inversion, CMI) (рис. 7.8);

- блочный код тВпВ, где т двоичных символов замещаются группой из п двоичных символов, причем п> т.

Скремблированный NRZ - код, в котором производится установление паритетного числа двоичных О и 1 через процедуру сложения по модулю два информационной и квазислучайной двоичных последовательностей.

В сети доступа для передачи сигналов могут быть задействованы:

- одна пара проводов; ~ две пары проводов;

~ одно оптическое волокно;

- пара оптических волокон.

Использование одной пары проводов для дуплексной передачи Возможно благодаря применению адаптивной компенсации помех

передатчика своему приемнику. Использование одного оптического световода возможно для передачи и приема на разных длинах волн и на одной волне благодаря направленным оптическим раз-ветвителям.

Использование двух пар проводов или пары световодов надежно обеспечивает раздельную передачу и прием сигналов. Кроме того, в 4-проводной электрической линии может быть гарантирована передача электрического тока для питания промежуточных регенераторов. Схема организации питания показана на рис. 7.10.

На рисунке обозначено:

Пер - передатчик электрического сигнала;

Пр - приемник электрического сигнала;

ПДП - плата дистанционного питания.

Передача сигналов электрических в линиях с помощью модемов получила в последние годы широкую популярность. Это обусловлено возможностью доставки широкополосных сигналов (высокоскоростных сообщений) до пользователей по низкочастотным линиям (по телефонным линиям). При этом, как правило, обеспечивается высокая помехоустойчивость информационных сигналов и дост/гочно большие участки передачи (от сотен метров до нескольких километров). Общее название модемных методов широкополосной передачи -xDSL (х Digital Subscriber Line) х цифровая абонентская линия.

Индекс X обозначает одну из разновидностей технологии:

А - асимметричная; RA - асимметричная с автоматической настройкой скорости передачи; М - поддерживает многие скорости передачи; S - простая двухпроводная передача; I - низкоскоростная для ISDN; Н - высокоскоростная; SH - симметричная высокоскоростная; V - очень бьютрая передача.

Технология xDSL имеет внутренние подразделения на низкоскоростные и высокоскоростные решения, которые зависят и от вида аналоговой или цифровой модуляции. Например, может применяться модуляция 2B1Q, QAM, САР, DMT.

Сокращения: QAM, Quadrature Amplitude Modulation - квадратурная , амплитудная модуляция; САР (Carrierless Amplitude/Phase) - амплитуд-

dis::h:3iu !z de

Рис. 7.10. Схема электропитания регенератора

но-фазовая модуляция без несущей; DMT (Discrete Multitone) - дискретная многочастотная модуляция.

Модуляция QAM представляет собой разновидность многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции. Алгоритм QAM широко используется для построения модемов. При этом передаваемый сигнал кодируется одновременными изменениями амплитуды синфазной (I) и квадратурной (Q) компонент несущего гармонического колебания (Q, которые сдвинуты по фазе друг относительно друга на п/2 радиан. Результирующий сигнал формируется при суммировании этих колебаний:

Z (f) = / cos(2n4f) + Q sin(2n40, (7.1)

где f имеет диапазон изменений (т- 1)хЛг... mxAt, т - порядковый номер дискрета; Д? - шаг квантования входного сигнала во времени; / = атхр; Om = PmXp; Р - шаг квантования входного сигнала по амплитуде; ttm и Рот - модуляционные коэффициенты.

Таким образом, при использовании QAM передаваемая информация кодируется одновременным изменением амплитуды и фазы несущего колебания. QAM имеет разновидности, которые обозначаются числом, кратным 2 где N соответствует показателю спектральной эффективности. В настоящее время наибольшее распространение получили QAM-4, 16, 32, 64, 128, 256.

Алгоритм кодирования QAM-4 известен под названием квадратурная фазовая манипуляция (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK).

Достоинство QAM - простота реализации, достаточно высокие показатели спектральной эффективности, т.е. незначительное расширение спектра, высокая помехоустойчивость, возможность применения в дуплексных системах.

Недостаток QAM - относительно невысокий уровень полезного сигнала в спектре модулированного колебания.

Модуляция САР представляет собой одну из разновидностей QAM. Его особенность заключается в специальной обработке модулированного информационного сигнала перед передачей в линию. В процессе этой обработки из спектра модулированного сигнала исключается составляющая, которая соответствует частоте несущего колебания QAM. Приемник должен восстановить несущее колебание, а затем информационный сигнал.

Модуляция САР способна обеспечить максимальное соотношение сигнал/помеха и передачу сигналов на большие расстояния по медным линиям.

Модуляция DMT относится к основным видам модуляции для технологий ADSL и VDSL. В DMT принципиально иное построение алгоритма модуляции, чем в QAM-CAP. Здесь применяется не одна, а группа частот несущих колебаний. В DMT предусмотрено делить весь расчетный частотный диапазон на несколько участков по 4,3125 кГц.

Глввв 7. Особенности построения сетей доступ

Каждый спектральный участок используется для организации nesaet симого канала передачи данных. На рис. 7.11 представлены возмох ные варианты частотных спектров для передачи по медным линиям.

Услуги телефонии

/ ADSL от абонента ADSL к абоненту -*-.. . Спектр ADSL Lite с

частотным разделением

передачи-приема

Спектр ADSL Lite с эхо-подавлением

О 3,4 кГц

ADSL от абонента

ADSL к абоненту 1/Успуги телефонии

Полноскоростная ADSL с частотным t разделением передачи-приема

ADSL от абонента ADSL от абонента

ADSL к абоненту

Полноскоррстная ADSL

с эхо-подавлением I

I .....

ADSL к абоненту

Полноскоростная ADSL с частотным разделением передачи-приема I

.... I

ADSL от абонента

ADSL к абоненту

0 3,4

31 138

- 63

б4-контрольный сигнал

127 552

-I-255

1104

Номер несущей

Частота (кГц)

Рис. 7.11. Спектры модуляции DMT

7.3. Технопогии передачи по медным проводам xDSL

В каждом частотном канале может происходить проверка помеховой ситуации. По результатам оценки помеховой ситуации в каждом из каналов выбирается подходящая модуляционная схема. В чистых каналах могут применяться QAM-64, а в зашумленных QPSK.

Достоинством DMT является обеспечение высокоскоростных режимов передачи данных. Недостаток DMT - его нетехнологичность и сложность реализации аппаратными средствами.

7.3. Технологии передачи по медным проводам xDSL

Технология ADSL позволяет организовать передачу по паре проводов существующих абонентских линий DTP категории 3 передачу данных на расстояние до 5,5 км от АТС со скоростью до 8 Мбит/с к абоненту и до 1... 1,5 Мбит/с от него. В ADSL применяются два типа линейного кодирования САР и DMT. При этом телефонные и цифровые сигналы при передаче по линии не мешают друг другу, так как занимают разные полосы частот.

Технология ADSL - lite или G.lite поддерживает более низкие скорости (в 1,5 Мбит/с к абоненту и 384 кбит/с от него), но не требует установки специального разветвителя (сплиттера) телефонии и цифровой передачи. Невысокая скорость компенсируется простой установкой и низкой стоимостью развертывания. Расстояние передачи соответствует ADSL.

Телефон/терминал

IDSN-базовый доступ (2B-HD)

ADSL модуляция DMT 800 кбит/с

ATM 25 Мбит/с

8 Мбит/с

Сплитгер-10М6и/с разветвитель

Пара медных проводов 0 0,4 мм

Сеть доступа

Сплиттеры ТфОП/ISDN

STM-l

Система управления

Рис. 7.12. Пример использования ADSL

A9$A