Malgraŭ la ĝeneraligita uzo de Eterretaj retoj, DSL-bazitaj komunikadoteknologioj restas signifaj ĝis hodiaŭ. Ĝis nun, DSL troveblas en lasta-mejlaj retoj por konekti abonan ekipaĵon al interretaj provizantaj retoj, kaj lastatempe la teknologio estas ĉiam pli uzata en la konstruado de lokaj retoj, ekzemple, en industriaj aplikoj, kie DSL funkcias kiel komplemento al Eterreto. aŭ kamporetoj bazitaj sur RS-232/422/485. Similaj industriaj solvoj estas aktive uzataj en evoluintaj eŭropaj kaj aziaj landoj.
DSL estas familio de normoj kiuj estis origine elpensitaj por elsendado de ciferecaj datenoj tra telefonlinioj. Historie, ĝi iĝis la unua larĝbenda Interreta alirteknologio, anstataŭigante DIAL UP kaj ISDN. La vasta gamo de DSL-normoj kiuj ekzistas nuntempe ŝuldiĝas al la fakto, ke multaj kompanioj, ekde la 80-aj jaroj, provis evoluigi kaj surmerkatigi sian propran teknologion.
Ĉiuj ĉi tiuj evoluoj povas esti dividitaj en du grandajn kategoriojn - nesimetriaj (ADSL) kaj simetriaj (SDSL) teknologioj. Malsimetria rilatas al tiuj en kiuj la rapideco de la envenanta konekto estas diferenca de la rapideco de elira trafiko. Per simetria ni signifas, ke la ricevo kaj transdono rapidoj estas egalaj.
La plej konataj kaj disvastigitaj nesimetriaj normoj estas fakte ADSL (en la lasta eldono - ADSL2+) kaj VDSL (VDSL2), simetriaj - HDSL (malmoderna profilo) kaj SHDSL. Ili ĉiuj diferencas unu de la alia pro tio ke ili funkcias ĉe malsamaj frekvencoj kaj uzas malsamajn kodigajn kaj moduladmetodojn sur la fizika komunika linio. La erarkorektaj metodoj ankaŭ malsamas, rezultigante malsamajn nivelojn de brua imuneco. Kiel rezulto, ĉiu teknologio havas siajn proprajn limojn en la rapideco kaj distanco de transdono de datumoj, inkluzive de depende de la tipo kaj kvalito de la konduktoro.
Limoj de diversaj DSL-normoj
En iu ajn DSL-teknologio, la datumtransiga indico malpliiĝas kiam la kablolongo pliiĝas. Je ekstremaj distancoj eblas akiri rapidojn de kelkcent kilobitoj, sed dum transdono de datumoj super 200-300 m, la maksimuma ebla rapideco estas disponebla.
Inter ĉiuj teknologioj, SHDSL havas gravan avantaĝon, kiu ebligas uzi ĝin en industriaj aplikoj - alta brua imuneco kaj la kapablo uzi ajnan tipon de konduktilo por transdono de datumoj. Tio ne estas la kazo kun nesimetriaj normoj, kaj la kvalito de komunikado estas tre dependa de la kvalito de la linio uzita por datumtranssendo. Precipe oni rekomendas uzi torditan telefonan kablon. En ĉi tiu kazo, pli fidinda solvo estas uzi optikan kablon anstataŭ ADSL kaj VDSL.
Ajna paro da konduktiloj izolitaj unu de la alia taŭgas por SHDSL - kupro, aluminio, ŝtalo, ktp. La transdona medio povas esti malnova elektra drataro, malnovaj telefonlinioj, pikdrataj bariloj, ktp.
Dependeco de SHDSL-datumtranssendorapideco de distanco kaj speco de direktisto
De la grafiko de datumtransiga rapido kontraŭ distanco kaj tipo de konduktoro donita por SHDSL, vi povas vidi, ke konduktiloj kun granda sekco permesas vin transdoni informojn sur pli granda distanco. Danke al la teknologio eblas organizi komunikadon sur distanco de ĝis 20 km je maksimuma ebla rapido de 15.3 Mb/s por 2-drata kablo aŭ 30 Mb por 4-drata kablo. En realaj aplikoj, la transdona rapido povas esti agordita permane, kio estas necesa en kondiĉoj de forta elektromagneta interfero aŭ malbona linio-kvalito. En ĉi tiu kazo, por pliigi la transdonon, necesas redukti la rapidecon de SHDSL-aparatoj. Por precize kalkuli rapidecon depende de la distanco kaj tipo de konduktoro, vi povas uzi liberan programaron kiel ekz .
Kial SHDSL havas altan bruan imunecon?
La funkciadprincipo de la SHDSL-ricevilo povas esti reprezentita en formo de blokdiagramo, en kiu specifa kaj sendependa (senvaria) parto de la aplika vidpunkto estas distingita. La sendependa parto konsistas el PMD (Physical Medium Dependent) kaj PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer) funkciaj blokoj, dum la specifa parto inkluzivas la TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) tavolon kaj uzantinterfacojn.
La fizika ligo inter dissendiloj (STUoj) povas ekzisti kiel ununura paro aŭ multoblaj ununuraj parkabloj. Koncerne multoblaj kabloparoj, la STU enhavas multoblajn sendependajn PMDojn asociitajn kun ununura PMS-TC.
Funkcia modelo de SHDSL-disradiilo (STU)
La modulo TPS-TC dependas de la aplikaĵo en kiu la aparato estas uzata (Ethernet, RS-232/422/485, ktp.). Ĝia tasko estas konverti uzantdatenojn en la SHDSL-formaton, fari multipleksi/malmultipleksadon kaj tempoĝustigon de pluraj kanaloj de uzantdatenoj.
Sur la PMS-TC-nivelo, SHDSL-kadroj estas formitaj kaj sinkronigitaj, same kiel miksado kaj malkrudiĝo.
La PMD-modulo plenumas la funkciojn de informkodigo/malkodigo, modulado/demodulado, eĥnuligo, parametrointertraktado sur la komunika linio kaj establado de ligoj inter elsendiloj. Estas sur la PMD-nivelo ke la ĉefaj operacioj estas faritaj por certigi altan bruan imunecon de SHDSL, inkluzive de TCPAM-kodigo (Trellis-kodigo kun analoga pulsmodulado), komuna kodigo kaj modula mekanismo kiu plibonigas la spektran efikecon de la signalo kompare kun aparta. metodo. La funkcia principo de la PMD-modulo ankaŭ povas esti reprezentita en la formo de funkcia diagramo.
PMD Modula Blokdiagramo
TC-PAM estas bazita sur la uzo de konvolucia kodilo kiu generas redundan sekvencon de bitoj sur la SHDSL dissendila flanko. Ĉe ĉiu horloĝciklo, ĉiu bito alvenanta ĉe la kodigilenigaĵo ricevas duoblan biton (dibito) ĉe la produktaĵo. Tiel, koste de relative malmulte da redundo, transdona brua imuneco pliiĝas. La uzo de Trellis-modulado ebligas al vi redukti la uzatan transdonon de bendolarĝo kaj simpligi la aparataron konservante la saman signal-al-bruo-proporcion.
Funkcia principo de la Trellis-kodigilo (TC-PAM 16)
La duobla bito estas formita per logika modulo-2 (ekskluziva-aŭ) aldonoperacio bazita sur la eniga bito x1 (tn) kaj la bitoj x1 (tn-1), x1 (tn-2), ktp. (povas esti ĝis 20 el ili entute), kiuj antaŭe estis ricevitaj ĉe la kodigilo-enigo kaj restis konservitaj en memorregistroj. Ĉe la sekva horloĝciklo de la kodigilo tn+1, bitoj estos ŝanĝitaj en memorĉeloj por fari logikan operacion: bito x1(tn) moviĝos en memoron, ŝanĝante la tutan sekvencon de bitoj stokitaj tie.
Algoritmo de konvolucia kodilo
Verotabeloj por aldonoperacio modulo 2
Por klareco, estas oportune uzi stato-diagramon de konvolucia kodilo, de kiu vi povas vidi en kiu stato la kodilo estas foje tn, tn+1, ktp. depende de la eniga datumoj. En ĉi tiu kazo, la stato de kodilo signifas paron da valoroj de la eniga bito x1 (tn) kaj la bito en la unua memorĉelo x1 (tn-1). Por konstrui diagramon, oni povas uzi grafeon, ĉe kies verticoj estas eblaj statoj de la kodilo, kaj transiroj de unu stato al alia estas indikitaj per la respondaj enigbitoj x1(tn) kaj eligo-dibitoj $inline$y ₀y ₁(t ₀)$enline$.
Ŝtatdiagramo kaj transira grafeo de dissendila konvolucia kodilo
En la dissendilo, surbaze de la kvar bitoj ricevitaj (du eligo-bitoj de la kodilo kaj du datumbitoj), estas formita simbolo, ĉiu el kiu respondas al sia propra amplitudo de la modula signalo de la analog-pulsa modulatoro.
Ŝtato de la 16-bita AIM depende de la valoro de la kvar-bita karaktero
Flanke de la signalricevilo, okazas la inversa procezo - demodulado kaj elekto de la redunda kodo (duoblaj bitoj y0y1(tn)) de la bezonata sekvenco de enigbitoj de la kodilo x1(tn). Ĉi tiu operacio estas farita per Viterbi-malĉifrilo.
La malĉifrilgoritmo estas bazita sur kalkulado de erarmetriko por ĉiuj eblaj atendataj kodilŝtatoj. La erarmetriko rilatas al la diferenco inter la ricevitaj bitoj kaj la atendataj bitoj por ĉiu ebla vojo. Se ne estas ricevaj eraroj, tiam la vera padoerara metriko estos 0 ĉar ne ekzistas bita diverĝo. Por falsaj vojoj, la metriko diferencas de nulo, konstante pliiĝos, kaj post iom da tempo la malĉifrilo ĉesos kalkuli la eraran vojon, lasante nur la veran.
Kodigilo-ŝtatdiagramo kalkulita per la Viterbi-malĉifrilo de la ricevilo
Sed kiel ĉi tiu algoritmo certigas bruan imunecon? Supozante, ke la ricevilo ricevis la datumojn erare, la malĉifrilo daŭre kalkulos du vojojn kun erara metriko de 1. La pado kun erara metriko de 0 ne plu ekzistos. Sed la algoritmo faros konkludon pri kiu vojo estas vera poste surbaze de la venontaj duoblaj bitoj ricevitaj.
Kiam la dua eraro okazas, ekzistos multoblaj padoj kun metriko 2, sed la ĝusta pado estos identigita poste surbaze de la maksimumverŝajna metodo (t.e., la minimuma metriko).
Kodigilo-ŝtatdiagramo kalkulita per Viterbi-malĉifrilo kiam ricevas datumojn kun eraroj
En la supre priskribita kazo, kiel ekzemplo, ni konsideris la algoritmon de 16-bita sistemo (TC-PAM16), kiu certigas la transdonon de tri bitoj da utilaj informoj kaj plia bito por erarprotekto en unu simbolo. La TC-PAM16 atingas datumrapidecojn de 192 ĝis 3840 kbps. Pliigante la bitprofundon al 128 (modernaj sistemoj funkcias kun TC-PAM128), ses bitoj da utilaj informoj estas elsenditaj en ĉiu simbolo, kaj la maksimuma atingebla rapideco intervalas de 5696 kbps ĝis 15,3 Mbps.
La uzo de analoga pulsmodulado (PAM) igas SHDSL simila al kelkaj popularaj Eterreto-normoj, kiel gigabit 1000BASE-T (PAM-5), 10-gigabit 10GBASE-T (PAM-16) aŭ industria unu-para Eterreto 2020BASE. -T10L, kiu estas promesplena por 1 (PAM-3).
SHDSL super Eterretaj retoj
Ekzistas administritaj kaj neadministrataj SHDSL-modemoj, sed ĉi tiu klasifiko havas malmulton komunan kun la kutima dividado en administritaj kaj neadministrataj aparatoj kiu ekzistas, ekzemple, por Eterreto-ŝaltiloj. La diferenco kuŝas en la agordaj kaj monitoraj iloj. Administritaj modemoj estas agorditaj per retinterfaco kaj povas esti diagnozitaj per SNMP, dum neadministrataj modemoj povas esti diagnozitaj uzante kroman softvaron per la konzolhaveno (por Phoenix Contact ĉi tio estas senpaga PSI-CONF-programo kaj mini-USB-interfaco). Male al ŝaltiloj, neadministrataj modemoj povas funkcii en reto kun ringa topologio.
Alie, administritaj kaj neadministritaj modemoj estas absolute identaj, inkluzive de funkcieco kaj la kapablo labori laŭ la principo Plug&Play, tio estas, sen ajna antaŭa agordo.
Aldone, modemoj povas esti ekipitaj per surŝtopprotektaj funkcioj kun la kapablo diagnozi ilin. SHDSL-retoj povas formi tre longajn segmentojn, kaj direktistoj povas funkcii en lokoj kie pliaj tensioj (induktitaj eblaj diferencoj kaŭzitaj de fulmaj senŝargiĝoj aŭ kurtaj cirkvitoj en proksimaj kablolinioj) povas okazi. La induktita tensio povas kaŭzi senŝargiĝfluojn de kiloamperoj. Tial, por protekti ekipaĵon kontraŭ tiaj fenomenoj, SPD-oj estas konstruitaj en modemojn en formo de forprenebla tabulo, kiu povas esti anstataŭigita se necese. Estas al la terminalbloko de ĉi tiu tabulo ke la SHDSL-linio estas konektita.
Topologioj
Uzante SHDSL super Eterreto, estas eble konstrui retojn kun ajna topologio: punkto-al-punkta, linio, stelo kaj ringo. Samtempe, depende de la tipo de modemo, vi povas uzi ambaŭ dratajn kaj 2-dratajn komunikajn liniojn por konekto.
Eterretaj rettopologioj bazitaj sur SHDSL
Estas ankaŭ eble konstrui distribuitajn sistemojn kun kombinita topologio. Ĉiu retsegmento de SHDSL povas havi ĝis 50 modemojn kaj, konsiderante la fizikajn kapablojn de la teknologio (la distanco inter modemoj estas 20 km), la segmentlongo povas atingi 1000 km.
Se administrita modemo estas instalita ĉe la kapo de ĉiu tia segmento, tiam la integreco de la segmento povas esti diagnozita uzante SNMP. Krome, administritaj kaj neadministrataj modemoj subtenas VLAN-teknologion, tio estas, ili permesas vin dividi la reton en logikaj subretoj. La aparatoj ankaŭ kapablas labori kun datumtransigo-protokoloj uzataj en modernaj aŭtomatigsistemoj (Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP, ktp.).
Rezervado de komunikadkanaloj uzante SHDSL
SHDSL estas uzata por krei redundajn komunikajn kanalojn en Ethernet-reto, plej ofte optikajn.
SHDSL kaj seria interfaco
SHDSL-modemoj kun seria interfaco venkas la limigojn en distanco, topologio kaj konduktorkvalito, kiuj ekzistas por tradiciaj kabligitaj sistemoj bazitaj sur nesinkronaj transceptoroj (UART): RS-232 - 15 m, RS-422 kaj RS-485 - 1200 m.
Ekzistas modemoj kun seriaj interfacoj (RS-232/422/485) por kaj universalaj aplikoj kaj specialigitaj (ekzemple, por Profibus). Ĉiuj tiaj aparatoj apartenas al la "neadministrita" kategorio, tial ili estas agorditaj kaj diagnozitaj per speciala programaro.
Topologioj
En retoj kun seria interfaco, uzante SHDSL eblas konstrui retojn kun punkto-al-punkta, linio kaj stela topologioj. Ene de la linia topologio, estas eble kombini ĝis 255 nodojn en unu reton (por Profibus - 30).
En sistemoj konstruitaj uzante nur RS-485-aparatojn, ekzistas neniuj restriktoj pri la datumtransiga protokolo uzata, sed linio- kaj steltopologioj estas maltipaj por RS-232 kaj RS-422, do la funkciado de finaj aparatoj sur SHDSL-reto kun similaj topologioj. eblas nur en duondupleksa reĝimo. En la sama tempo, en sistemoj kun RS-232 kaj RS-422, aparato-adresado devas esti disponigita sur la protokolnivelo, kio ne estas tipa por interfacoj plej ofte uzitaj en punkt-al-punktaj retoj.
Konektante aparatojn kun malsamaj specoj de interfacoj per SHDSL, necesas konsideri la fakton, ke ne ekzistas ununura mekanismo por establi konekton (manpremo) inter aparatoj. Tamen, estas ankoraŭ eble organizi interŝanĝon en ĉi tiu kazo; por tio, la sekvaj kondiĉoj devas esti plenumitaj:
- komunika kunordigo kaj datumtransiga kontrolo devas esti faritaj sur la nivelo de unuigita informadatumtransiga protokolo;
- ĉiuj finaj aparatoj devas funkcii en duondupleksa reĝimo, kiu ankaŭ devas esti subtenata de la informa protokolo.
La Modbus RTU-protokolo, la plej ofta protokolo por nesinkronaj interfacoj, permesas vin eviti ĉiujn priskribitajn limigojn kaj konstrui ununuran sistemon kun malsamaj specoj de interfacoj.
Seriaj retaj topologioj bazitaj sur SHDSL
Kiam vi uzas dudratan RS-485 sur ekipaĵo Vi povas konstrui pli kompleksajn strukturojn kombinante modemojn per unu buso sur DIN-relo. Elektroprovizo povas esti instalita sur la sama buso (en ĉi tiu kazo, ĉiuj aparatoj estas funkciigitaj per la buso) kaj optikaj konvertiloj de la PSI-MOS-serio por krei kombinitan reton. Grava kondiĉo por funkciado de tia sistemo estas la sama rapideco de ĉiuj transceptoroj.
Kromaj ecoj de SHDSL sur RS-485-reto
Ekzemploj de aplikaĵo
SHDSL-teknologio estas aktive uzita en municipaj servaĵoj en Germanio. Pli ol 50 firmaoj servantaj urbaj servaĵosistemoj uzas malnovajn kuprajn dratojn por ligi objektojn distribuitajn ĉie en la grandurbo kun unu reto. Kontrolaj kaj kontadaj sistemoj por akvo, gaso kaj energiprovizo estas ĉefe konstruitaj sur SHDSL. Inter tiaj urboj estas Ulm, Magdeburgo, Ingolstadt, Bielefeld, Frankfurto sur Oder kaj multaj aliaj.
La plej granda SHDSL-bazita sistemo estis kreita en la grandurbo de Lubeko. La sistemo havas kombinitan strukturon bazitan sur optika Ethernet kaj SHDSL, konektas 120 objektojn malproksimajn unu de la alia kaj uzas pli ol 50 modemojn. . La tuta reto estas diagnozita per SNMP. La plej longa segmento de Kalkhorst ĝis Lubeka Flughaveno estas 39 km longa. La kialo kial la klientfirmao elektis SHDSL estis ke ne estis ekonomie realigebla efektivigi la projekton tute sur optiko, donita la haveblecon de malnovaj kupraj kabloj.
Transdono de datumoj per glitringo
Interesa ekzemplo estas la translokigo de datumoj inter moviĝantaj objektoj, kiel oni faras en ventoturbinoj aŭ grandaj industriaj tordilaj maŝinoj. Simila sistemo estas uzata por informinterŝanĝo inter regiloj situantaj sur la rotoro kaj statoro de la plantoj. En ĉi tiu kazo, glita kontakto tra glitringo estas uzata por transdoni datumojn. Ekzemploj kiel ĉi tiu montras, ke ne necesas havi senmovan kontakton por transdoni datumojn per SHDSL.
Komparo kun aliaj teknologioj
SHDSL kontraŭ GSM
Se ni komparas SHDSL kun datumtranssendosistemoj bazitaj sur GSM (3G/4G), tiam la foresto de operaciaj kostoj asociitaj kun regulaj pagoj al la funkciigisto por aliro al la movebla reto parolas favore al DSL. Kun SHDSL, ni estas sendependaj de la kovra areo, kvalito kaj fidindeco de moveblaj komunikadoj ĉe industria instalaĵo, inkluzive de rezisto al elektromagneta interfero. Kun SHDSL ne necesas agordi ekipaĵon, kio plirapidigas la ekfunkciigon de la instalaĵo. Sendrataj retoj estas karakterizitaj per grandaj prokrastoj en transdono de datumoj kaj malfacileco en elsendado de datumoj uzante multrolanta trafikon (Profinet, Ethernet IP).
Informa sekureco parolas favore al SHDSL pro la foresto de la bezono transdoni datumojn tra la Interreto kaj la bezono agordi VPN-konektoj por tio.
SHDSL kontraŭ Wi-Fi
Multo de kio estis dirita por GSM ankaŭ povas esti aplikita al industria Wi-Fi. Malalta brua imuneco, limigita datumtranssendo distanco, dependeco de la topologio de la areo, kaj prokrastoj en datumtranssendo parolas kontraŭ Wi-Fi. La plej grava malavantaĝo estas la informa sekureco de Wi-Fi-retoj, ĉar iu ajn havas aliron al la datumtransdona medio. Per Wi-Fi jam eblas transdoni Profinet aŭ Ethernet-IP-datumojn, kio estus malfacila por GSM.
SHDSL kontraŭ optiko
En la granda plimulto de kazoj, optiko havas grandan avantaĝon super SHDSL, sed en kelkaj aplikoj SHDSL permesas ŝpari tempon kaj monon sur metado kaj veldado de optikaj kabloj, reduktante la tempon necesan por funkciigi instalaĵon. SHDSL ne postulas specialajn konektilojn, ĉar la komunika kablo estas simple konektita al la modemterminalo. Pro la mekanikaj trajtoj de optikaj kabloj, ilia uzo estas limigita en aplikoj implikantaj la translokigon de informoj inter moviĝantaj objektoj, kie kupraj direktistoj estas pli oftaj.
fonto: www.habr.com