Nettsjinsteande it wiidferspraat gebrûk fan Ethernet-netwurken, bliuwe DSL-basearre kommunikaasjetechnologyen oant hjoed de dei relevant. Oant no ta is DSL te finen yn lêste-mile netwurken foar it ferbinen fan abonnee-apparatuer oan netwurken fan ynternetproviders, en koartlyn wurdt de technology hieltyd mear brûkt yn 'e bou fan lokale netwurken, bygelyks yn yndustriële applikaasjes, wêr't DSL fungearret as oanfolling op Ethernet of fjild netwurken basearre op RS-232/422/485. Fergelykbere yndustriële oplossingen wurde aktyf brûkt yn ûntwikkele Jeropeeske en Aziatyske lannen.
DSL is in famylje fan noarmen dy't oarspronklik waarden betocht foar it ferstjoeren fan digitale gegevens oer telefoanlinen. Histoarysk waard it de earste technology foar breedbân ynternet tagong, ferfong DIAL UP en ISDN. It grutte ferskaat oan DSL-standerts dy't op it stuit bestean is te tankjen oan it feit dat in protte bedriuwen, begjinnend yn 'e jierren '80, besochten har eigen technology te ûntwikkeljen en te ferkeapjen.
Al dizze ûntjouwings kinne wurde ferdield yn twa grutte kategoryen - asymmetryske (ADSL) en symmetryske (SDSL) technologyen. Asymmetrysk ferwiist nei dyjingen wêryn de snelheid fan 'e ynkommende ferbining oars is as de snelheid fan útgeand ferkear. Mei symmetrysk bedoele wy dat de ûntfangst- en oerdrachtsnelheden gelyk binne.
De meast bekende en wiidferspraat asymmetryske noarmen binne trouwens ADSL (yn 'e lêste edysje - ADSL2+) en VDSL (VDSL2), symmetrysk - HDSL (ferâldere profyl) en SHDSL. Se ferskille allegear fan elkoar yn dat se op ferskate frekwinsjes operearje en ferskate kodearring- en modulaasjemetoaden brûke op 'e fysike kommunikaasjeline. De metoaden foar flaterkorreksje ferskille ek, wat resulteart yn ferskate nivo's fan lûdimmuniteit. As gefolch hat elke technology syn eigen grinzen yn 'e snelheid en ôfstân fan gegevensferfier, ynklusyf ôfhinklik fan it type en kwaliteit fan' e dirigint.
Limiten fan ferskate DSL noarmen
Yn elke DSL-technology nimt de gegevensferfiersnelheid ôf as de kabellingte tanimt. Op ekstreme ôfstannen is it mooglik om snelheden fan ferskate hûnderten kilobits te krijen, mar by it oerdragen fan gegevens oer 200-300 m is de maksimale mooglike snelheid beskikber.
Under alle technologyen hat SHDSL in serieus foardiel dat it mooglik makket om it te brûken yn yndustriële tapassingen - hege lûdsimmuniteit en de mooglikheid om elke soart kondukteur te brûken foar gegevensferfier. Dit is net it gefal mei asymmetryske noarmen, en de kwaliteit fan kommunikaasje is tige ôfhinklik fan 'e kwaliteit fan' e line brûkt foar gegevens oerdracht. Yn it bysûnder is it oan te rieden om in twisted telefoankabel te brûken. Yn dit gefal is in mear betroubere oplossing om in optyske kabel te brûken ynstee fan ADSL en VDSL.
Elk pear diriginten isolearre fan elkoar is geskikt foar SHDSL - koper, aluminium, stiel, ensfh.
Ofhinklikens fan SHDSL gegevens oerdracht snelheid op ôfstân en type dirigint
Ut 'e grafyk fan gegevens oerdracht snelheid tsjin ôfstân en type dirigint jûn foar SHDSL, kinne jo sjen dat diriginten mei in grutte dwerstrochsneed kinne jo ferstjoere ynformaasje oer in gruttere ôfstân. Mei tank oan de technology is it mooglik om kommunikaasje te organisearjen oer in ôfstân fan maksimaal 20 km op in maksimum mooglike snelheid fan 15.3 Mb/s foar in 2-wire kabel of 30 Mb foar in 4-wire kabel. Yn echte tapassingen kin de oerdrachtsnelheid manuell ynsteld wurde, wat nedich is yn omstannichheden fan sterke elektromagnetyske ynterferinsje of minne linekwaliteit. Yn dit gefal, om de transmissieôfstân te fergrutsjen, is it needsaaklik om de snelheid fan SHDSL-apparaten te ferminderjen. Om de snelheid sekuer te berekkenjen ôfhinklik fan de ôfstân en type dirigint, kinne jo frije software brûke lykas .
Wêrom hat SHDSL hege lûdimmuniteit?
It bestjoeringsprinsipe fan 'e SHDSL-transceiver kin fertsjintwurdige wurde yn' e foarm fan in blokdiagram, wêryn in spesifyk en ûnôfhinklik (invariant) diel fan 'e tapassingspunt wurdt ûnderskieden. It ûnôfhinklike diel bestiet út funksjonele blokken PMD (Physical Medium Dependent) en PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer), wylst it spesifike diel de TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) laach en brûkersgegevensynterfaces omfettet.
De fysike ferbining tusken transceivers (STU's) kin bestean as ien pear of meardere inkele pear kabels. Yn it gefal fan meardere kabelpearen befettet de STU meardere ûnôfhinklike PMD's ferbûn mei ien PMS-TC.
Funksjoneel model fan SHDSL-transceiver (STU)
De module TPS-TC hinget ôf fan 'e applikaasje wêryn it apparaat wurdt brûkt (Ethernet, RS-232/422/485, ensfh.). De taak is om brûkersgegevens te konvertearjen yn it SHDSL-formaat, multiplexing / demultiplexing en tiidoanpassing fan ferskate kanalen fan brûkersgegevens út te fieren.
Op it PMS-TC-nivo wurde SHDSL-frames foarme en syngronisearre, lykas scrambling en descrambling.
De PMD-module fiert de funksjes fan ynformaasjekodearjen / dekodearjen, modulaasje / demodulaasje, echo-annulering, parameterûnderhanneling op 'e kommunikaasjeline en it meitsjen fan ferbiningen tusken transceivers. It is op it PMD-nivo dat de wichtichste operaasjes wurde útfierd om hege lûdsimmuniteit fan SHDSL te garandearjen, ynklusyf TCPAM-kodearring (Trellis-kodearring mei analoge pulsmodulaasje), in mienskiplike kodearring- en modulaasjemeganisme dy't de spektrale effisjinsje fan it sinjaal ferbettert yn ferliking mei in aparte metoade. It bestjoeringsprinsipe fan 'e PMD-module kin ek fertsjintwurdige wurde yn' e foarm fan in funksjoneel diagram.
PMD Module Block Diagram
TC-PAM is basearre op it brûken fan in convolutional encoder dy't generearret in oerstallige folchoarder fan bits oan de SHDSL stjoerder kant. By elke kloksyklus wurdt elk bit dat oankomt by de encoder-ynfier in dûbelbit (dibit) oan 'e útfier tawiisd. Sa, op kosten fan relatyf lytse oerstallichheid, wurdt oerdracht lûd immuniteit ferhege. It gebrûk fan Trellis-modulaasje lit jo de brûkte bânbreedte foar gegevensferfier ferminderje en de hardware ferienfâldigje, wylst jo deselde sinjaal-to-lûd-ferhâlding behâlde.
Bedriuwsprinsipe fan 'e Trellis-encoder (TC-PAM 16)
De dûbele bit wurdt foarme troch in logyske modulo-2 (eksklusyf-of) tafoeging operaasje basearre op de ynfier bit x1 (tn) en de bits x1 (tn-1), x1 (tn-2), etc. (d'r kin wêze oant 20 fan harren yn totaal), dy't waarden ûntfongen by de encoder ynfier foar en bleau opslein yn ûnthâld registers. By de folgjende klok syklus fan de encoder tn + 1, bits wurde ferskood yn ûnthâld sellen te fieren in logyske operaasje: bit x1 (tn) sil ferpleatse yn ûnthâld, ferskowing de hiele folchoarder fan bits opslein dêr.
Convolutional encoder algoritme
Wierheidstabellen foar tafoeging operaasje modulo 2
Foar dúdlikens is it handich om in steatdiagram te brûken fan in konvolúsjonele encoder, wêrfan jo sjen kinne yn hokker steat de encoder is by tiden tn, tn+1, ensfh. ôfhinklik fan de ynfier gegevens. De kodeardertastân betsjut yn dit gefal in pear wearden fan 'e ynfierbit x1 (tn) en it bit yn' e earste ûnthâldsel x1 (tn-1). Om in diagram te meitsjen, kinne jo in grafyk brûke, op 'e hoekpunten wêrfan der mooglike steaten fan' e encoder binne, en oergongen fan de iene steat nei de oare wurde oanjûn troch de oerienkommende ynfierbits x1(tn) en útfierdibits $inline$y ₀y ₁(t ₀)$inline$.
Steatdiagram en oergongsgrafyk fan in konvolúsjonele encoder fan in stjoerder
Yn de stjoerder, basearre op de fjouwer bits ûntfongen (twa útfier bits fan de encoder en twa data bits), wurdt foarme in symboal, elk fan dat oerienkomt mei syn eigen amplitude fan it modulating sinjaal fan de analoge-puls modulator.
Tastân fan de 16-bit AIM ôfhinklik fan de wearde fan de fjouwer-bit karakter
Oan 'e kant fan' e sinjaalûntfanger komt it omkearde proses foar - demodulaasje en seleksje fan 'e oerstallige koade (dûbele bits y0y1 (tn)) fan' e fereaske folchoarder fan ynfierbits fan 'e encoder x1 (tn). Dizze operaasje wurdt útfierd troch in Viterbi-dekoder.
De decoder algoritme is basearre op it berekkenjen fan in flater metrysk foar alle mooglike ferwachte encoder steaten. De flatermetrik ferwiist nei it ferskil tusken de ûntfongen bits en de ferwachte bits foar elk mooglik paad. As d'r gjin ûntfangfouten binne, dan sil de wiere paadflatermetrik 0 wêze, om't d'r gjin bitdiverginsje is. Foar falske paden sil de metrike ferskille fan nul, konstant ferheegje, en nei in skoft sil de dekoder stopje mei it berekkenjen fan it ferkearde paad, wêrtroch allinich de wiere oerbliuwt.
Encoder steat diagram berekkene troch de ûntfanger fan Viterbi decoder
Mar hoe soarget dit algoritme foar lûdimmuniteit? Oannommen dat de ûntfanger ûntfong de gegevens in flater, de decoder sil fierder te berekkenjen twa paden mei in flater metrysk fan 1. It paad mei in flater metrysk fan 0 sil net mear bestean. Mar it algoritme sil meitsje in konklúzje oer hokker paad is wier letter basearre op de folgjende dûbele bits ûntfongen.
As de twadde flater optreedt, sille d'r meardere paden wêze mei metrysk 2, mar it juste paad sil letter identifisearre wurde op basis fan 'e metoade foar maksimale kâns (dus de minimale metryske).
Encoder steat diagram berekkene troch Viterbi decoder by it ûntfangen fan gegevens mei flaters
Yn it hjirboppe beskreaune gefal, as foarbyld, beskôgje wy it algoritme fan in 16-bit systeem (TC-PAM16), dat soarget foar de oerdracht fan trije bits nuttige ynformaasje en in ekstra bit foar flaterbeskerming yn ien symboal. De TC-PAM16 berikt gegevensraten fan 192 oant 3840 kbps. Troch it fergrutsjen fan de bit djipte nei 128 (moderne systemen wurkje mei TC-PAM128), seis bits fan brûkbere ynformaasje wurdt oerdroegen yn elk symboal, en de maksimum te berikken snelheid fariearret fan 5696 kbps oan 15,3 Mbps.
It gebrûk fan analoge pulsmodulaasje (PAM) makket SHDSL fergelykber mei in oantal populêre Ethernet-standerts, lykas gigabit 1000BASE-T (PAM-5), 10-gigabit 10GBASE-T (PAM-16) of yndustriële single-pair Ethernet 2020BASE -T10L, dy't belofte is foar 1 (PAM-3).
SHDSL oer Ethernet netwurken
Der binne managed en unmanaged SHDSL modems, mar dizze klassifikaasje hat net folle mienskiplik mei de wenstige ferdieling yn managed en unmanaged apparaten dy't bestiet, bygelyks, foar Ethernet switches. It ferskil leit yn 'e konfiguraasje- en monitoaring-ark. Behearde modems wurde konfigureare fia in webynterface en kinne wurde diagnoaze fia SNMP, wylst net behearde modems kinne wurde diagnostearre mei help fan ekstra software fia de konsole-poarte (foar Phoenix Contact is dit in fergese PSI-CONF-programma en in mini-USB-ynterface). Oars as skeakels, kinne net beheare modems operearje yn in netwurk mei in ringtopology.
Oars binne behearde en net beheare modems absolút identyk, ynklusyf funksjonaliteit en de mooglikheid om te wurkjen op it Plug & Play-prinsipe, dat is, sûnder foarriedige konfiguraasje.
Derneist kinne modems wurde útrist mei surge beskermingsfunksjes mei de mooglikheid om se te diagnostearjen. SHDSL netwurken kinne foarmje hiel lange segminten, en diriginten kinne passe yn plakken dêr't surges (yndusearre potinsjele ferskillen feroarsake troch bliksem discharges of koartslutingen yn tichtby kabel rigels) kin foarkomme. De opwekke spanning kin ûntlaadstromen fan kiloamperes feroarsaakje. Dêrom, om apparatuer te beskermjen fan sokke ferskynsels, wurde SPD's yn modems ynboud yn 'e foarm fan in útnimbere boerd, dat kin wurde ferfongen as it nedich is. It is oan it terminalblok fan dit boerd dat de SHDSL-line is ferbûn.
Topologyen
Mei SHDSL oer Ethernet is it mooglik om netwurken te bouwen mei elke topology: punt-to-punt, line, stjer en ring. Tagelyk, ôfhinklik fan it type modem, kinne jo gebrûk meitsje fan sawol 2-wire as 4-wire kommunikaasje linen foar ferbining.
Ethernet netwurk topologyen basearre op SHDSL
It is ek mooglik om ferdielde systemen te bouwen mei in kombineare topology. Elk SHDSL-netwurksegment kin maksimaal 50 modems hawwe en, rekken hâldend mei de fysike mooglikheden fan 'e technology (de ôfstân tusken modems is 20 km), kin de lingte fan it segment 1000 km berikke.
As in beheard modem is ynstalleare oan 'e kop fan elk sa'n segmint, dan kin de yntegriteit fan it segmint wurde diagnostearre mei SNMP. Dêrneist managed en unmanaged modems stypje VLAN technology, dat is, se tastean jo te ferdielen it netwurk yn logyske subnets. De apparaten binne ek by steat om te wurkjen mei gegevens oerdracht protokollen brûkt yn moderne automatisearring systemen (Profinet, Ethernet / IP, Modbus TCP, ensfh).
Reservearring fan kommunikaasje kanalen mei help fan SHDSL
SHDSL wurdt brûkt om oerstallige kommunikaasjekanalen te meitsjen yn in Ethernet-netwurk, meast optysk.
SHDSL en serial ynterface
SHDSL-modems mei in seriële ynterface oerwinne de beheiningen yn ôfstân, topology en dirigint kwaliteit dy't bestean foar tradisjonele bedrade systemen basearre op asynchronous transceivers (UART): RS-232 - 15 m, RS-422 en RS-485 - 1200 m.
D'r binne modems mei seriële ynterfaces (RS-232/422/485) foar sawol universele applikaasjes as spesjalisearre (bygelyks foar Profibus). Alle sokke apparaten hearre ta de kategory "net beheard", dêrom binne se konfigurearre en diagnostearre mei help fan spesjale software.
Topologyen
Yn netwurken mei in seriële ynterface, mei help fan SHDSL is it mooglik om te bouwen netwurken mei punt-to-punt, line en stjer topology. Binnen de lineêre topology is it mooglik om maksimaal 255 knopen te kombinearjen yn ien netwurk (foar Profibus - 30).
Yn systemen boud mei allinich RS-485-apparaten binne d'r gjin beheiningen op it brûkte gegevensferfierprotokol, mar line- en stjertopologyen binne atypysk foar RS-232 en RS-422, dus de wurking fan einapparaten op in SHDSL-netwurk mei ferlykbere topologyen is allinnich mooglik yn heal-duplex modus. Tagelyk, yn systemen mei RS-232 en RS-422, moat apparaatadressering wurde levere op it protokolnivo, wat net typysk is foar ynterfaces dy't meast brûkt wurde yn point-to-point netwurken.
By it ferbinen fan apparaten mei ferskate soarten ynterfaces fia SHDSL, is it nedich om rekken te hâlden mei it feit dat d'r gjin ienich meganisme is foar it meitsjen fan in ferbining (handshake) tusken apparaten. It is lykwols noch mooglik om in útwikseling yn dit gefal te organisearjen, moatte de folgjende betingsten foldien wurde:
- kommunikaasje koördinaasje en gegevens oerdracht kontrôle moatte wurde útfierd op it nivo fan in unifoarme ynformaasje gegevens oerdracht protokol;
- alle ein apparaten moatte operearje yn heal-duplex modus, dat moat ek wurde stipe troch de ynformaasje protokol.
It Modbus RTU-protokol, it meast foarkommende protokol foar asynchrone ynterfaces, lit jo alle beskreaune beheiningen foarkomme en ien systeem bouwe mei ferskate soarten ynterfaces.
Serial netwurk topologyen basearre op SHDSL
By it brûken fan twa-wire RS-485 op apparatuer Jo kinne mear komplekse struktueren bouwe troch modems te kombinearjen fia ien bus op in DIN-spoar. In stroomfoarsjenning kin ynstalleare wurde op deselde bus (yn dit gefal wurde alle apparaten fia de bus oandreaun) en optyske converters fan 'e PSI-MOS-searje om in kombineare netwurk te meitsjen. In wichtige betingst foar de wurking fan sa'n systeem is deselde snelheid fan alle transceivers.
Oanfoljende funksjes fan SHDSL op in RS-485 netwurk
Applikaasje foarbylden
SHDSL-technology wurdt aktyf brûkt yn gemeentlike nutsbedriuwen yn Dútslân. Mear dan 50 bedriuwen dy't stedsnutssystemen tsjinje, brûke âlde koperen triedden om objekten te ferbinen dy't oer de stêd ferspraat binne mei ien netwurk. Kontrôle- en boekhâldingsystemen foar wetter-, gas- en enerzjyfoarsjenning binne foaral boud op SHDSL. Under sokke stêden binne Ulm, Magdeburg, Ingolstadt, Bielefeld, Frankfurt an der Oder en in protte oaren.
It grutste SHDSL-basearre systeem waard makke yn 'e stêd Lübeck. It systeem hat in kombineare struktuer basearre op optysk Ethernet en SHDSL, ferbynt 120 objekten op ôfstân fan elkoar en brûkt mear as 50 modems . It heule netwurk wurdt diagnostearre mei SNMP. It langste segmint fan Kalkhorst nei Lübeck Airport is 39 km lang. De reden wêrom't it klantbedriuw foar SHDSL keas wie dat it net ekonomysk rendabel wie om it projekt hielendal op optyk út te fieren, sjoen de beskikberens fan âlde koperen kabels.
Gegevens oerdracht fia slip ring
In nijsgjirrich foarbyld is de oerdracht fan gegevens tusken bewegende objekten, sa't dat dien wurdt yn wynturbines of grutte yndustriële draaimasines. In soartgelikense systeem wurdt brûkt foar ynformaasje útwikseling tusken controllers leit op 'e rotor en stator fan' e planten. Yn dit gefal wurdt in sliding kontakt fia in slip ring brûkt om oerdrage gegevens. Foarbylden lykas dit litte sjen dat it net nedich is om in statysk kontakt te hawwen om gegevens oer SHDSL te ferstjoeren.
Fergeliking mei oare technologyen
SHDSL tsjin GSM
As wy SHDSL fergelykje mei datatransmissionsystemen basearre op GSM (3G/4G), dan sprekt it ûntbrekken fan bedriuwskosten ferbûn mei reguliere betellingen oan de operator foar tagong ta it mobile netwurk yn it foardiel fan DSL. Mei SHDSL binne wy ûnôfhinklik fan it dekkingsgebiet, kwaliteit en betrouberens fan mobile kommunikaasje op in yndustriële foarsjenning, ynklusyf ferset tsjin elektromagnetyske ynterferinsje. Mei SHDSL is d'r gjin needsaak om apparatuer te konfigurearjen, wat de yngebruikname fan 'e foarsjenning fersnelt. Triedleaze netwurken wurde karakterisearre troch grutte fertragingen yn gegevens oerdracht en muoite yn it oerdragen fan gegevens mei help fan multicast ferkear (Profinet, Ethernet IP).
Ynformaasjefeiligens sprekt yn it foardiel fan SHDSL fanwegen it ûntbrekken fan 'e needsaak om gegevens oer it ynternet oer te bringen en de needsaak om VPN-ferbiningen dêrfoar te konfigurearjen.
SHDSL vs Wi-Fi
In protte fan wat is sein foar GSM kin ek tapast wurde op yndustriële Wi-Fi. Lege lûdsimmuniteit, beheinde ôfstân fan gegevensoerdracht, ôfhinklikens fan 'e topology fan it gebiet, en fertragingen yn gegevensoerdracht sprekke tsjin Wi-Fi. It wichtichste nadeel is de ynformaasjefeiligens fan Wi-Fi-netwurken, om't elkenien tagong hat ta it gegevensferfiermedium. Mei Wi-Fi is it al mooglik om Profinet- as Ethernet IP-gegevens te ferstjoeren, wat lestich soe wêze foar GSM.
SHDSL vs optyk
Yn de grutte mearderheid fan de gefallen hat optyk in grut foardiel boppe SHDSL, mar yn in oantal applikaasjes SHDSL kinne jo besparje tiid en jild op it lizzen en welding optyske kabels, it ferminderjen fan de tiid dy't duorret in set in foarsjenning yn wurking. SHDSL hat gjin spesjale Anschlüsse nedich, om't de kommunikaasjekabel gewoan ferbûn is mei de modemterminal. Troch de meganyske eigenskippen fan optyske kabels is har gebrûk beheind yn applikaasjes wêrby't de oerdracht fan ynformaasje tusken bewegende objekten belutsen is, wêr't koperen diriginten faker binne.
Boarne: www.habr.com
