{"id":85741,"date":"2020-06-19T01:42:40","date_gmt":"2020-06-18T23:42:40","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl"},"modified":"2020-06-19T01:42:40","modified_gmt":"2020-06-18T23:42:40","slug":"peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/hr\/blog\/administrirovanie\/peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl","title":{"rendered":"Prijenos podataka na udaljenost do 20 km preko obi\u010dnih \u017eica? Lako, ako se radi o SHDSL\u2026","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Unato\u010d \u0161irokoj primjeni Ethernet mre\u017ea, tehnologije povezivanja temeljene na DSL-u i dalje su relevantne. DSL je jo\u0161 uvijek prisutan u mre\u017eama posljednje milje za povezivanje korisni\u010dke opreme s mre\u017eom internetskog pru\u017eatelja, a u posljednje vrijeme se tehnologija sve vi\u0161e koristi za izgradnju lokalnih mre\u017ea, primjerice, u industrijskim aplikacijama, gdje DSL djeluje kao dodatak Ethernetu ili terenskim mre\u017eama temeljenim na RS-232\/422\/485. Takva industrijska rje\u0161enja aktivno se primjenjuju u razvijenim europskim i azijskim zemljama.<\/a><\/noindex><\/p>\n

DSL predstavlja obitelj standarda koji su izvorno zami\u0161ljeni za prijenos digitalnih podataka putem telefonskih linija. Povijesno gledano, to je bila prva tehnologija \u0161irokopojasnog pristupa internetu, zamijeniv\u0161i DIAL UP i ISDN. Velika raznolikost postoje\u0107ih DSL standarda povezana je s tim \u0161to su mnoge tvrtke, jo\u0161 od 80-ih godina, poku\u0161avale razviti i uvesti na tr\u017ei\u0161te vlastitu tehnologiju.<\/p>\n

Sve ove inovacije mogu se podijeliti u dvije velike kategorije \u2013 asimetri\u010dne (ADSL) i simetri\u010dne (SDSL) tehnologije. Aimetri\u010dne tehnologije su one kod kojih se brzina dolaznog povezivanja razlikuje od brzine odlaznog prometa. Simetri\u010dne tehnologije podrazumijevaju jednake brzine prijema i prijenosa.<\/p>\n

Najpoznatiji i najra\u0161ireniji asimetri\u010dni standardi su ADSL (u najnovijem izdanju \u2013 ADSL2+) i VDSL (VDSL2), dok su simetri\u010dni standardi HDSL (zastarjeli profil) i SHDSL. Oni se razlikuju po tome \u0161to rade na razli\u010ditim frekvencijama, koriste razli\u010dite metode kodiranja i modulacije na fizi\u010dkoj liniji. Tako\u0111er se razlikuju i na\u010dini ispravljanja gre\u0161aka, \u0161to osigurava razli\u010dite razine otpornosti na smetnje. Kao rezultat, svaka tehnologija ima svoje limite u brzini i udaljenosti prijenosa podataka, ovisno o tipu i kvaliteti provodnika.<\/p>\n

\"Prijenos
\nKrajnji parametri razli\u010ditih DSL standarda <\/i><\/p>\n

U svakoj DSL tehnologiji brzina prijenosa podataka opada s pove\u0107anjem duljine provodnika. Na krajnjim udaljenostima mogu\u0107e je posti\u0107i brzinu od nekoliko stotina kilobita, ali pri prijenosu podataka na udaljenosti od 200-300 m dostupna je maksimalna mogu\u0107a brzina. <\/p>\n

Me\u0111u svim tehnologijama, SHDSL ima zna\u010dajnu prednost koja omogu\u0107uje njezinu primjenu u industrijskim aplikacijama \u2014 visoku otpornost na smetnje i mogu\u0107nost kori\u0161tenja za prijenos podataka bilo kojeg tipa vodi\u010da. U asimetri\u010dnim standardima to nije slu\u010daj, a kvaliteta veze uvelike ovisi o kvaliteti linije koja se koristi za prijenos podataka. Konkretno, preporu\u010duje se kori\u0161tenje parnog telefonskog kabela. U tom slu\u010daju, pouzdanije rje\u0161enje umjesto ADSL-a i VDSL-a je kori\u0161tenje opti\u010dkog kabela.<\/p>\n

Za SHDSL je prikladna svaka dva izolirana vodi\u010da \u2013 bakreni, aluminijski, \u010deli\u010dni itd. Kao medij za prijenos mo\u017ee poslu\u017eiti stara elektri\u010dna instalacija, stare telefonske linije, bodljikava \u017eica ograde itd.<\/p>\n

\"Prijenos
\nOvisnost brzine prijenosa podataka SHDSL-a o udaljenosti i vrsti vodi\u010da<\/i><\/p>\n

Iz grafikona ovisnosti brzine prijenosa podataka o udaljenosti i vrsti vodi\u010da, prikazanog za SHDSL, mo\u017ee se vidjeti da vodi\u010di ve\u0107eg presjeka omogu\u0107uju prijenos informacija na ve\u0107u udaljenost. Zahvaljuju\u0107i tehnologiji mogu\u0107e je organizirati vezu na udaljenosti do 20 km uz maksimalno mogu\u0107u brzinu od 15.3 Mb\/s za 2-vodni kabel ili 30 Mb za 4-vodni. U stvarnim aplikacijama brzina prijenosa mo\u017ee se postaviti ru\u010dno, \u0161to je potrebno u uvjetima jakih elektromagnetskih smetnji ili lo\u0161e kvalitete linije. U tom slu\u010daju, za pove\u0107anje udaljenosti prijenosa potrebno je smanjiti brzinu rada SHDSL ure\u0111aja. Za precizno izra\u010dunavanje brzine ovisno o udaljenosti i vrsti vodi\u010da mogu se koristiti besplatni softverski alati, kao \u0161to je SHDSL-kalkulator od Phoenix Contact<\/a><\/noindex>. <\/p>\n

\u0160to omogu\u0107ava visoku otpornost na smetnje SHDSL-u?<\/h3>\n

\nNa\u010delo rada prijemnika i oda\u0161ilja\u010da SHDSL mo\u017ee se predstaviti u obliku blok dijagrama, u kojem se isti\u010de specifi\u010dni i neovisni (invarijantni) dio s obzirom na aplikaciju. Neovisni dio sastoji se od funkcionalnih blokova PMD (Physical Medium Dependent) i PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer), dok specifi\u010dni dio uklju\u010duje razinu TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) i su\u010delja korisni\u010dkih podataka. <\/p>\n

Fizi\u010dka komunikacijska linija izme\u0111u prijemnika i oda\u0161ilja\u010da (STU) mo\u017ee postojati u obliku jednog ili vi\u0161e parnih kabela. U slu\u010daju vi\u0161e parova kabela, STU sadr\u017ei nekoliko neovisnih blokova PMD povezanih s jedinstvenim PMS-TC.<\/p>\n

\"Prijenos
\nFunkcionalni model SHDSL prijemnika i oda\u0161ilja\u010da (STU)<\/i><\/p>\n

Modul TPS-TC ovisi o aplikaciji u kojoj se ure\u0111aj koristi (Ethernet, RS-232\/422\/485 itd.). Njegova je funkcija pretvaranje korisni\u010dkih podataka u SHDSL format, obavljanje multipleksiranja\/demultipleksiranja i vremensko uskla\u0111ivanje vi\u0161e kanala korisni\u010dkih podataka.<\/p>\n

Na razini PMS-TC formiraju se SHDSL okviri i njihova sinkronizacija, kao i skrambleranje i deskrambleranje.<\/p>\n

Modul PMD obavlja funkcije kodiranja\/dekodiranja informacija, modulacije\/demodulacije, suzbijanja eha, uskla\u0111ivanja parametara na komunikacijskoj liniji i uspostavljanja veze izme\u0111u prijemnika i oda\u0161ilja\u010da. Upravo na razini PMD provode se osnovne operacije koje osiguravaju visoku otpornost na smetnje SHDSL-a, uklju\u010duju\u0107i TCPAM kodiranje (Trellis kodiranje s analognom impulsnom modulacijom), mehanizam zajedni\u010dkog kodiranja i modulacije, koja pobolj\u0161ava spektralnu u\u010dinkovitost signala u odnosu na razdvojeni na\u010din. Na\u010din rada modula PMD tako\u0111er se mo\u017ee prikazati u obliku funkcionalne dijagrame.<\/p>\n

\"Prijenos
\nBlok dijagram modula PMD<\/i><\/p>\n

Osnova TC-PAM predstavlja kori\u0161tenje konvolucijskog kodera koji formira vi\u0161ak bita na strani SHDSL oda\u0161ilja\u010da. Na svakom taktu rada, svakom bitu koji ulazi u koder, odgovara dvostruki bit (dibit) na izlazu. Tako se, uz relativno mali vi\u0161ak, pove\u0107ava otpornost prijenosa na smetnje. Kori\u0161tenje Trellis modulacije omogu\u0107ava smanjenje kori\u0161tene \u0161irine opsega za prijenos podataka i pojednostavljuje hardver bez promjene omjera signal\/\u0161um.<\/p>\n

\"Prijenos
\nNa\u010din rada Trellis kodera (TC-PAM 16)<\/i><\/p>\n

Dvojni bit se formira kao rezultat logi\u010dke operacije zbrajanja po modu 2 (isklju\u010divo \u201eili\u201c) na temelju ulaznog bita x1(tn) i bitova x1(tn-1), x1(tn-2) itd. (njih mo\u017ee biti do 20), koji su do\u0161li na ulaz kodera do sada i ostali pohranjeni u registrima memorije. Na sljede\u0107em taktu rada kodera tn+1 do\u0107i \u0107e do pomaka bitova u memorijskim \u0107elijama kako bi se izvr\u0161ila logi\u010dka operacija: bit x1(tn) \u0107e se premjestiti u memoriju, pomi\u010du\u0107i cijeli pohranjeni niz bitova.<\/p>\n

\"Prijenos
\nAlgoritam konvolucijskog kodera<\/i><\/p>\n

\"Prijenos
\nTablice istinitosti operacije zbrajanja po modu 2<\/i><\/p>\n

Za vizualizaciju je prikladno koristiti dijagram stanja konvolucijskog kodera, koji pokazuje u kojem se stanju koder nalazi u trenucima tn, tn+1 itd. u odnosu na ulazne podatke. Pod stanjem kodera u ovom slu\u010daju podrazumijevaju se parovi vrijednosti ulaznog bita x1(tn) i bita u prvoj \u0107eliji memorije x1(tn-1). Za izradu dijagrama mo\u017ee se koristiti graf, u \u010dijim su vrhovima mogu\u0107a stanja kodera, a prijelazi iz jednog stanja u drugo ozna\u010deni su odgovaraju\u0107im ulaznim bitovima x1(tn) i izlaznim dibitima $inline$y ₀y ₁(t ₀)$inline$.<\/p>\n

\"Prijenos \"Prijenos
\nDijagram stanja i graf prijelaza konvolucijskog kodera oda\u0161ilja\u010da<\/i><\/p>\n

U oda\u0161ilja\u010du se na temelju dobivenih \u010detiri bita (dva izlazna bita kodera i dva bita podataka) formira simbol, kojemu odgovara odre\u0111ena amplituda moduluju\u0107eg signala analogo-impulsnog modulatora. <\/p>\n

\"Prijenos
\nStanje 16-bitnog AIM-a ovisno o vrijednosti \u010detverobitnog simbola<\/i><\/p>\n

Na strani prijemnika signala odvija se obrnuti proces \u2013 demodulacija i izdvajanje potrebne sekvence ulaznih bitova kodera x1(tn) iz suvi\u0161nog koda (dvojnih bitova y0y1(tn)). Ovu operaciju izvr\u0161ava Viterbijev dekoder.<\/p>\n

Algoritam dekodera temelji se na izra\u010dunu metrike gre\u0161aka za sve mogu\u0107e pretpostavljene state kodera. Pod metriko gre\u0161aka podrazumijeva se razlika izme\u0111u primljenih bitova i pretpostavljenih bitova za svaki mogu\u0107i put. Ako gre\u0161aka na prijemu nema, metriko gre\u0161aka pravog puta \u0107e biti 0, jer nema odstupanja po bitovima. Za la\u017ene puteve metrika \u0107e se razlikovati od nule, stalno rasti i nakon nekog vremena dekoder \u0107e prestati izra\u010dunavati gre\u0161ni put, ostavljaju\u0107i samo pravi.<\/p>\n

\"Prijenos \"Prijenos
\nStanje dijagrama kodera, izra\u010dunato Viterbijevim dekoderom prijemnika<\/i><\/p>\n

Ali kako ovaj algoritam osigurava otpornost na smetnje? Ako pretpostavimo da je prijemnik primio podatke s gre\u0161kom, dekoder \u0107e nastaviti izra\u010dunavati dva puta s metrikom gre\u0161ke 1. Put s metrikom 0 vi\u0161e ne\u0107e postojati. No, zaklju\u010dak o tome koji je put ispravan algoritam \u0107e donijeti kasnije na temelju sljede\u0107ih primljenih dvostrukih bitova.<\/p>\n

Kada se pojavi druga gre\u0161ka, bit \u0107e nekoliko puteva s metrikom 2, ali ispravni put \u0107e biti otkriven kasnije na temelju metode najve\u0107e vjerojatnosti (odnosno minimalne metrike).<\/p>\n

\"Prijenos
\nStanje dijagrama kodera, izra\u010dunato Viterbijevim dekoderom, prilikom prijema podataka s gre\u0161kama <\/i><\/p>\n

U ranije opisanom slu\u010daju, za primjer je razmatran algoritam 16-bitnog sustava (TC-PAM16), koji osigurava prijenos tri bita korisnih informacija i dodatnog bita za za\u0161titu od gre\u0161aka u jednom simbolu. U TC-PAM16 postignuta brzina prijenosa podataka je od 192 do 3840 kbit\/s. Pove\u0107anjem bitnosti na 128 (moderni sustavi rade s TC-PAM128) u svakom simbolu se prenosi \u0161est bita korisnih informacija, a maksimalno dosti\u017ena brzina kre\u0107e se od 5696 kbit\/s do 15,3 Mbit\/s.<\/p>\n

Upotreba analogne impulsne modulacije (PAM) povezuje SHDSL s nizom popularnih Ethernet standarda, kao \u0161to su gigabitni 1000BASE-T (PAM-5), 10-gigabitni 10GBASE-T (PAM-16) ili perspektivni industrijski jednogarni Ethernet 10BASE-T1L (PAM-3) za 2020. godinu.<\/p>\n

SHDSL u Ethernet mre\u017eama<\/h3>\n

\nPostoje upravljivi i neupravljivi SHDSL modemi, ali u takvoj klasifikaciji malo je zajedni\u010dkog s uobi\u010dajenom podjelom na upravljive i neupravljive ure\u0111aje, koja postoji, na primjer, za Ethernet prekida\u010de. Razlika se odnosi na sredstva konfiguracije i nadzora. Upravljivi modemi se konfiguriraju putem web su\u010delja i mogu se dijagnosticirati putem SNMP-a, dok se neupravljivi konfiguri\u0161u putem dodatnog softvera preko konzolnog porta (za Phoenix Contact to je besplatni program PSI-CONF i mini-USB su\u010delje). Za razliku od prekida\u010da, neupravljivi modemi mogu raditi u mre\u017ei s prstenastom topologijom.<\/p>\n

U ostalom, upravljivi i neupravljivi modemi su apsolutno identi\u010dni, uklju\u010duju\u0107i funkcionalnost i mogu\u0107nost rada po principu Plug & Play, odnosno bez ikakvog prethodnog konfiguriranja.<\/p>\n

Dodatno, modemima se mogu dodati funkcije za\u0161tite od prenapona s mogu\u0107no\u0161\u0107u dijagnostike. SHDSL mre\u017ee mogu formirati vrlo duga\u010dke segmente, a vodi\u010di mogu prolaziti na mjestima gdje je mogu\u0107e stvaranje prenapona (inducirani potencijal, uzrokovan munjevitim pra\u017enjenjima ili kratkociruitima u obli\u017enjim kabelskim linijama). Inducirano napajanje mo\u017ee izazvati protok struja od nekoliko kiloeamp\u00e8ra. Stoga se za za\u0161titu opreme od sli\u010dnih pojava u modemima ugra\u0111uju UZIP u obliku zamjenjive plo\u010de koja se po potrebi mo\u017ee zamijeniti. Upravo se na terminal ove plo\u010de spaja SHDSL linija.<\/p>\n

Topologije<\/h3>\n

\nPomo\u0107u SHDSL-a u Ethernetu mogu\u0107e je graditi mre\u017ee s bilo kakvom topologijom: to\u010dka-to\u010dka, linija, zvijezda i prsten. Ovisno o vrsti modema, za povezivanje mogu se koristiti i 2-\u017ei\u010dne i 4-\u017ei\u010dne veze.<\/p>\n

\"Prijenos
\nTopologije ethernet mre\u017ee temeljen na SHDSL-u<\/i><\/p>\n

Tako\u0111er je mogu\u0107e graditi distribuirane sustave s kombiniranom topologijom. Svaki segment SHDSL mre\u017ee mo\u017ee sadr\u017eavati do 50 modema, a s obzirom na fizi\u010dke mogu\u0107nosti tehnologije (udaljenost izme\u0111u modema do 20 km), duljina segmenta mo\u017ee dose\u0107i 1000 km. <\/p>\n

Ako se na po\u010detku svakog takvog segmenta postavi upravljivi modem, cjelovitost segmenta mo\u017ee se dijagnosticirati putem SNMP-a. Osim toga, upravljivi i ne-upravljivi modemi podr\u017eavaju VLAN tehnologiju, \u0161to zna\u010di da omogu\u0107uju razdvajanje mre\u017ee na logi\u010dke podmre\u017ee. Tako\u0111er, ure\u0111aji mogu raditi s protokolima prijenosa podataka koji se koriste u modernim automatizacijskim sustavima (Profinet, Ethernet\/IP, Modbus TCP itd.). <\/p>\n

\"Prijenos
\nRezerviranje komunikacijskih kanala putem SHDSL-a<\/i><\/p>\n

SHDSL se koristi za stvaranje rezervnih komunikacijskih kanala u Ethernet mre\u017ei, naj\u010de\u0161\u0107e opti\u010dkih.<\/p>\n

SHDSL i serijski su\u010delje<\/h3>\n

\nSHDSL modemi sa serijskim su\u010deljem omogu\u0107uju savladavanje ograni\u010denja u brzini, topologiji i kvaliteti vodi\u010da koji postoje za tradicionalne \u017ei\u010dne sustave temeljen na asinkronim oda\u0161ilja\u010dima (UART): RS-232 \u2014 15 m, RS-422 i RS-485 \u2014 1200 m.<\/p>\n

Postoje modemi sa serijskim su\u010deljima (RS-232\/422\/485) kako za univerzalne aplikacije, tako i za specijalizirane (na primjer, za Profibus). Sva takva ure\u0111aja pripadaju kategoriji \"nepreuzetih\", stoga se konfiguriraju i dijagnosticiraju pomo\u0107u posebnog softvera. <\/p>\n

Topologije<\/h3>\n

\nU mre\u017eama sa serijskim su\u010deljem putem SHDSL mogu\u0107e je graditi mre\u017ee s topologijom to\u010dka-to\u010dka, linija i zvijezda. U okviru linearne topologije mogu\u0107e je spojiti u jednu mre\u017eu do 255 \u010dvorova (za Profibus \u2014 30). <\/p>\n

U sustavima koji su izgra\u0111eni isklju\u010divo pomo\u0107u ure\u0111aja na su\u010delju RS-485 ne postoje ograni\u010denja u primjenjivanju protokola prijenosa podataka, no topologije tipa linija i zvijezda su netipi\u010dne za RS-232 i RS-422, stoga rad krajnjih ure\u0111aja u SHDSL mre\u017ei s takvim topologijama mogu\u0107 je samo u polu-dupleksnom re\u017eimu. Istodobno, u sustavima s RS-232 i RS-422 na razini protokola mora se osigurati adresiranje ure\u0111aja, \u0161to nije karakteristi\u010dno za su\u010delja koja se naj\u010de\u0161\u0107e koriste u mre\u017eama to\u010dka-to\u010dka.<\/p>\n

Pri spajanju putem SHDSL ure\u0111aja s razli\u010ditim tipovima su\u010delja potrebno je uzeti u obzir \u010dinjenicu da ne postoji jedinstveni mehanizam za uspostavljanje veze (rukovanje) izme\u0111u ure\u0111aja. Me\u0111utim, organizacija razmjene u ovom slu\u010daju ipak je mogu\u0107a \u2014 za to je potrebno ispunjenje sljede\u0107ih uvjeta:<\/p>\n