Ethernet тармактарын кеңири колдонууга карабастан, DSL негизиндеги коммуникация технологиялары бүгүнкү күнгө чейин актуалдуу бойдон калууда. Ушул убакка чейин, DSL абоненттик жабдууларды Интернет-провайдер тармактарына туташтыруу үчүн акыркы миль тармактарында тапса болот, жана акыркы убакта технология локалдык тармактарды курууда, мисалы, DSL Ethernet үчүн кошумча катары иш алып барган өнөр жай тиркемелеринде көбүрөөк колдонулууда. же RS-232/422/485 негизиндеги талаа тармактары. Ушундай эле өнөр жай чечимдери өнүккөн Европа жана Азия өлкөлөрүндө активдүү колдонулат.
DSL - бул телефон линиялары аркылуу санариптик маалыматтарды берүү үчүн иштелип чыккан стандарттардын үй-бүлөсү. Тарыхый жактан ал DIAL UP жана ISDNди алмаштырган биринчи кең тилкелүү Интернетке кирүү технологиясы болуп калды. Азыркы учурда бар DSL стандарттарынын көп түрдүүлүгү көптөгөн компаниялар 80-жылдардан баштап өз технологияларын иштеп чыгууга жана сатууга аракет кылгандыгына байланыштуу.
Бардык бул өнүгүүлөр эки чоң категорияга бөлүүгө болот - асимметриялык (ADSL) жана симметриялык (SDSL) технологиялар. Асимметриялык кирүүчү байланыштын ылдамдыгы чыгуучу трафиктин ылдамдыгынан айырмалангандарды билдирет. Симметрия деп биз кабыл алуу жана берүү ылдамдыгы барабар экенин түшүнөбүз.
Эң белгилүү жана кеңири таралган асимметриялык стандарттар чындыгында ADSL (акыркы редакцияда - ADSL2+) жана VDSL (VDSL2), симметриялык - HDSL (эскирген профиль) жана SHDSL. Алардын баары бири-биринен ар кандай жыштыктарда иштеши жана физикалык байланыш линиясында ар кандай коддоо жана модуляция ыкмаларын колдонуусу менен айырмаланат. Каталарды оңдоо ыкмалары да айырмаланат, натыйжада ызы-чуунун иммунитетинин ар кандай деңгээлдери пайда болот. Натыйжада, ар бир технология өткөргүчтүн түрүнө жана сапатына жараша, анын ичинде маалыматтарды берүү ылдамдыгы жана аралыкта өз чеги бар.
Ар кандай DSL стандарттарынын чектери
Ар кандай DSL технологиясында кабелдин узундугу өскөн сайын маалыматтарды берүү ылдамдыгы төмөндөйт. Экстремалдуу аралыкта бир нече жүз килобит ылдамдыкты алууга болот, бирок 200-300 мден ашык маалыматтарды берүү учурунда максималдуу мүмкүн болгон ылдамдык бар.
Бардык технологиялардын арасында SHDSL аны өнөр жайлык колдонмолордо колдонууга мүмкүндүк берген олуттуу артыкчылыкка ээ - ызы-чуунун жогорку иммунитети жана маалыматтарды берүү үчүн өткөргүчтүн каалаган түрүн колдонуу мүмкүнчүлүгү. Бул асимметриялык стандарттар менен эмес, жана байланыш сапаты маалыматтарды берүү үчүн колдонулган линиянын сапатына абдан көз каранды. Атап айтканда, телефондун чыйратылган кабелин колдонуу сунушталат. Бул учурда, бир кыйла ишенимдүү чечим ADSL жана VDSL ордуна оптикалык кабель колдонуу болуп саналат.
SHDSL үчүн бири-биринен обочолонгон ар кандай жуп өткөргүчтөр ылайыктуу - жез, алюминий, болот ж.
SHDSL маалыматтарды берүү ылдамдыгынын аралыкка жана өткөргүчтүн түрүнө көз карандылыгы
SHDSL үчүн берилген дистанцияга жана өткөргүчтүн түрүнө каршы маалыматтарды берүү ылдамдыгынын графигинен сиз чоң кесилиши бар өткөргүчтөр маалыматты көбүрөөк аралыкка өткөрүүгө мүмкүндүк берерин көрүүгө болот. Технологиянын аркасында 20 сымдуу кабель үчүн 15.3 Мб/сек же 2 сымдуу кабель үчүн 30 Мб максималдуу мүмкүн болгон ылдамдыкта 4 кмге чейинки аралыкта байланышты уюштурууга болот. Чыныгы тиркемелерде өткөрүү ылдамдыгы кол менен орнотулушу мүмкүн, бул күчтүү электромагниттик тоскоолдуктар же линиянын сапаты начар шарттарда зарыл. Бул учурда, берүү аралыкты көбөйтүү үчүн, ал SHDSL түзүлүштөрдүн ылдамдыгын азайтуу зарыл. дирижердун аралыкка жана түрүнө жараша ылдамдыгын так эсептөө үчүн, мисалы, акысыз программалык камсыздоону колдоно аласыз .
Эмне үчүн SHDSL жогорку ызы-чуу иммунитетке ээ?
SHDSL трансиверинин иштөө принциби блок-схема түрүндө көрсөтүлүшү мүмкүн, мында колдонуу жагынан спецификалык жана көз карандысыз (инварианттык) бөлүк айырмаланат. Көз карандысыз бөлүк PMD (Physical Medium Dependent) жана PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer) функционалдык блокторунан турат, ал эми конкреттүү бөлүгү TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) катмарын жана колдонуучу маалыматтарынын интерфейстерин камтыйт.
Трансиверлердин (STUs) ортосундагы физикалык байланыш бир жуп же бир нече бир жуп кабелдер катары болушу мүмкүн. Бир нече кабелдик түгөй болгон учурда, STU бир PMS-TC менен байланышкан бир нече көз карандысыз PMD камтыйт.
SHDSL кабыл алгычтын функционалдык модели (STU)
TPS-TC модулу аппарат колдонулган тиркемеден көз каранды (Ethernet, RS-232/422/485 ж.б.). Анын милдети – колдонуучунун маалыматтарын SHDSL форматына айландыруу, мультиплексирлөө/демультиплексирлөө жана колдонуучу маалыматтарынын бир нече каналдарын убакытты жөнгө салуу.
PMS-TC деңгээлинде SHDSL кадрлары түзүлөт жана синхрондолот, ошондой эле скрамблинг жана дескрамблинг.
PMD модулу маалыматты коддоо/декоддоо, модуляция/демодуляция, жаңырыктарды жокко чыгаруу, байланыш линиясында параметрлерди сүйлөшүү жана трансиверлердин ортосундагы байланыштарды түзүү функцияларын аткарат. Бул PMD деңгээлинде SHDSL ызы-чуунун жогорку иммунитетин камсыз кылуу үчүн негизги операциялар аткарылат, анын ичинде TCPAM коддоо (аналогдук импульс модуляциясы менен коддоо), биргелешкен коддоо жана модуляция механизми, ал өзүнчө сигналга салыштырмалуу сигналдын спектралдык эффективдүүлүгүн жакшыртат. ыкмасы. PMD модулунун иштөө принциби функционалдык диаграмма түрүндө да көрсөтүлүшү мүмкүн.
PMD модулунун блок диаграммасы
TC-PAM SHDSL өткөргүч тарабында биттердин ашыкча ырааттуулугун жаратуучу конволюциялык коддорду колдонууга негизделген. Ар бир тактык циклде коддордун киришине келген ар бир битке чыгууда кош бит (дибит) дайындалат. Ошентип, салыштырмалуу аз ашыкча чыгымдын эсебинен, берүү ызы-чуу иммунитет жогорулайт. Trellis модуляциясын колдонуу колдонулган маалыматтарды берүү өткөрүү жөндөмдүүлүгүн азайтууга жана ошол эле сигналдын ызы-чуу катышын сактоо менен аппараттык камсыздоону жөнөкөйлөштүрүүгө мүмкүндүк берет.
Trellis коддогучтун иштөө принциби (TC-PAM 16)
Кош бит киргизүү х2(tn) битине жана x1(tn-1), x1(tn-1) ж.б. негизинде логикалык модул-2 (эксклюзивдик-же) кошуу операциясы аркылуу түзүлөт. (бардыгы болуп 20га чейин болушу мүмкүн), алар кодердун киришинде мурда кабыл алынып, эстутум регистрлеринде сакталып калган. tn+1 коддоочусунун кийинки тактык циклинде логикалык операцияны аткаруу үчүн эстутум клеткаларында биттер жылыйт: x1(tn) бит эстутумга жылып, ал жерде сакталган биттердин бардык ырааттуулугун жылдырат.
Convolutional encoder алгоритми
Кошуу операциясы үчүн чындык таблицалары 2
Түшүнүктүү болуу үчүн конволюциялык коддордун абалынын диаграммасын колдонуу ыңгайлуу, андан tn, tn+1 ж. киргизилген маалыматтарга жараша. Бул учурда, коддогучтун абалы кириш битинин x1(tn) жана биринчи эстутум уячасындагы x1(tn-1) битинин жуп маанилерин билдирет. Диаграмманы куруу үчүн сиз графикти колдонсоңуз болот, анын чокуларында кодердун мүмкүн болгон абалдары бар жана бир абалдан экинчи абалга өтүү тиешелүү кириш биттери x1(tn) жана чыгыш дибиттери $inline$y ₀y менен көрсөтүлөт. ₁(t ₀)$inline$.
Өткөргүчтүн конволюциялык коддорунун абалын диаграммасы жана өтүү графиги
Берүүчүдө кабыл алынган төрт биттин негизинде (кодердин эки чыгуу биттери жана эки маалымат биттери) символ түзүлөт, алардын ар бири аналогдук-импульстук модулятордун модуляциялоочу сигналынын өзүнүн амплитудасына туура келет.
Төрт биттик белгинин маанисине жараша 16 биттик AIM абалы
Сигнал кабылдагычтын капталында тескери процесс жүрөт – демодуляция жана коддоочунун x0(tn) кириш биттеринин талап кылынган ырааттуулугунун ашыкча кодунан (кош бит y1y1(tn)) тандоо. Бул операция Viterbi декодери тарабынан аткарылат.
Декодер алгоритми бардык мүмкүн болуучу кодердун абалдары үчүн ката метрикасын эсептөөгө негизделген. Ката метрикасы ар бир мүмкүн болгон жол үчүн алынган биттердин жана күтүлгөн биттердин ортосундагы айырманы билдирет. Эгерде кабыл алуу каталары жок болсо, анда чыныгы жол катасынын метрикасы 0 болот, анткени эч кандай айырмачылык жок. Жалган жолдор үчүн метрика нөлдөн айырмаланып, тынымсыз жогорулап турат жана бир нече убакыт өткөндөн кийин декодер туура эмес жолду эсептөөнү токтотуп, чыныгы жолду гана калтырат.
Алуучунун Viterbi декодери тарабынан эсептелген коддогуч абалынын диаграммасы
Бирок бул алгоритм ызы-чуунун иммунитетин кантип камсыздайт? Алуучу маалыматты ката менен кабыл алды деп ойлосок, декодер 1 ката метрикасы бар эки жолду эсептей берет. Ката көрсөткүчү 0 болгон жол мындан ары жок болот. Бирок алгоритм кийинчерээк алынган кийинки кош биттердин негизинде кайсы жол туура экендиги жөнүндө корутунду чыгарат.
Экинчи ката болгондо, 2-метрикалык бир нече жол болот, бирок туура жол кийинчерээк максималдуу ыктымалдуулук ыкмасынын (б.а. минималдуу метрика) негизинде аныкталат.
Каталары бар маалыматтарды алууда Viterbi декодери тарабынан эсептелген коддогуч абалынын диаграммасы
Жогоруда сүрөттөлгөн учурда, мисал катары, биз үч бит пайдалуу маалыматты жана бир символдо катадан коргоо үчүн кошумча бит берүүнү камсыз кылган 16 биттик системанын (TC-PAM16) алгоритмин карап чыктык. TC-PAM16 маалымат ылдамдыгы 192ден 3840 кбит/с чейин жетет. Бит тереңдигин 128ге чейин көбөйтүү менен (заманбап системалар TC-PAM128 менен иштейт), ар бир символдо алты бит пайдалуу маалымат берилет жана максималдуу жетүүгө мүмкүн болгон ылдамдык 5696 кбит/секден 15,3 Мбит/сек чейин жетет.
Аналогдук импульстук модуляцияны (PAM) колдонуу SHDSLди гигабит 1000BASE-T (PAM-5), 10-гигабит 10GBASE-T (PAM-16) же өнөр жай бир жуптуу Ethernet 2020BASE сыяктуу бир катар популярдуу Ethernet стандарттарына окшош кылат. -T10L, 1-жылга келечектүү (PAM-3).
Ethernet тармактары аркылуу SHDSL
Башкарылуучу жана башкарылбаган SHDSL модемдери бар, бирок бул классификациянын, мисалы, Ethernet которгучтары үчүн бар башкарылуучу жана башкарылбаган түзмөктөргө адаттагыдай бөлүнүү менен жалпылыгы аз. Айырмасы конфигурация жана мониторинг куралдарында. Башкарылуучу модемдер веб-интерфейс аркылуу конфигурацияланат жана SNMP аркылуу диагностикалоого болот, ал эми башкарылбаган модемдерге консоль порту аркылуу кошумча программалык камсыздоонун жардамы менен диагноз коюуга болот (Феникс Контакт үчүн бул акысыз PSI-CONF программасы жана мини-USB интерфейси). Коммутаторлордон айырмаланып, башкарылбаган модемдер шакекче топологиясы бар тармакта иштей алат.
Болбосо, башкарылуучу жана башкарылбаган модемдер таптакыр окшош, анын ичинде функционалдуулук жана Plug&Play принцибинде иштөө мүмкүнчүлүгү, башкача айтканда, эч кандай алдын ала конфигурациясыз.
Кошумчалай кетсек, модемдер диагностикалоо мүмкүнчүлүгү бар толкундан коргоо функциялары менен жабдылышы мүмкүн. SHDSL тармактары өтө узун сегменттерди түзө алат жана өткөргүчтөр катуу чыңалуу (чагылгандын разрядынан келип чыккан потенциалдуу айырмачылыктар же жакынкы кабелдик линиялардагы кыска туташуулар) пайда болушу мүмкүн болгон жерлерде иштей алат. Индукцияланган чыңалуу килоампердин разряддык агымдарынын агып кетишине алып келиши мүмкүн. Ошондуктан, мындай көрүнүштөрдөн жабдууларды коргоо үчүн, SPDs зарыл болсо алмаштырылышы мүмкүн, алынуучу тактасы түрүндө модемдерге курулган. Бул тактанын терминалдык блогуна SHDSL линиясы туташтырылган.
Топологиялар
SHDSL аркылуу Ethernet аркылуу каалаган топологиясы бар тармактарды курууга болот: чекиттен чекитке, сызыкча, жылдызча жана шакекче. Ошол эле учурда модемдин түрүнө жараша туташуу үчүн 2 сымдуу жана 4 сымдуу байланыш линияларын да колдонсоңуз болот.
SHDSL негизинде Ethernet тармак топологиялары
Ошондой эле бириктирилген топология менен бөлүштүрүлгөн системаларды курууга болот. Ар бир SHDSL тармак сегментинде 50гө чейин модем болушу мүмкүн жана технологиянын физикалык мүмкүнчүлүктөрүн эске алуу менен (модемдердин ортосундагы аралык 20 км), сегменттин узундугу 1000 кмге жетиши мүмкүн.
Эгерде ар бир ушундай сегменттин башында башкарылуучу модем орнотулган болсо, анда сегменттин бүтүндүгүн SNMP аркылуу диагностикалоого болот. Кошумчалай кетсек, башкарылуучу жана башкарылбаган модемдер VLAN технологиясын колдошот, башкача айтканда, алар тармакты логикалык субсеттерге бөлүүгө мүмкүндүк берет. Түзмөктөр ошондой эле заманбап автоматташтыруу системаларында (Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP ж.б.) колдонулган маалыматтарды берүү протоколдору менен иштөөгө жөндөмдүү.
SHDSL аркылуу байланыш каналдарын резервдөө
SHDSL Ethernet тармагында ашыкча байланыш каналдарын түзүү үчүн колдонулат, көбүнчө оптикалык.
SHDSL жана сериялык интерфейс
Сериялык интерфейси бар SHDSL модемдери асинхрондук кабыл алгычтарга (UART) негизделген салттуу зымдуу системалар үчүн бар болгон аралык, топология жана өткөргүчтөрдүн сапаты боюнча чектөөлөрдү жеңет: RS-232 - 15 м, RS-422 жана RS-485 - 1200 м.
Универсалдуу колдонмолор үчүн да, адистештирилген (мисалы, Profibus үчүн) үчүн сериялык интерфейси бар модемдер (RS-232/422/485) бар. Мындай түзмөктөрдүн баары "башкарылбаган" категорияга кирет, ошондуктан алар конфигурацияланат жана атайын программалык камсыздоонун жардамы менен диагностикаланат.
Топологиялар
Сериялык интерфейси бар тармактарда SHDSLди колдонуу менен чекиттен чекитке, сызык жана жылдыз топологиялары бар тармактарды курууга болот. Сызыктуу топологиянын ичинде бир тармакка 255 түйүнгө чейин бириктирүүгө болот (Profibus үчүн - 30).
RS-485 түзмөктөрүн колдонуу менен курулган системаларда колдонулган маалыматтарды берүү протоколуна эч кандай чектөөлөр жок, бирок сызык жана жылдыз топологиялары RS-232 жана RS-422 үчүн типтүү эмес, ошондуктан окшош топологиялар менен SHDSL тармагындагы акыркы түзүлүштөрдүн иштеши жарым-дуплекс режиминде гана мүмкүн. Ошол эле учурда, RS-232 жана RS-422 системаларында түзмөктүн дарегинин протоколдук деңгээлинде камсыздалышы керек, бул чекиттен чекитке тармактарда көбүнчө колдонулган интерфейстерге мүнөздүү эмес.
Ар кандай типтеги интерфейстери бар түзүлүштөрдү SHDSL аркылуу туташтырууда, түзмөктөрдүн ортосунда байланышты (кол алышуу) орнотуунун бирдиктүү механизми жок экендигин эске алуу зарыл. Бирок, бул учурда алмашууну уюштуруу дагы деле мүмкүн, бул үчүн төмөнкү шарттар аткарылышы керек:
- байланышты координациялоо жана маалыматтарды берүүнү контролдоо маалыматтарды берүүнүн бирдиктүү протоколунун деңгээлинде жүргүзүлүүгө тийиш;
- бардык акыркы түзүлүштөр жарым-дуплекс режиминде иштеши керек, бул дагы маалымат протоколу тарабынан колдоого алынышы керек.
Modbus RTU протоколу, асинхрондук интерфейстердин эң кеңири таралган протоколу, бардык сүрөттөлгөн чектөөлөрдөн качууга жана интерфейстердин ар кандай түрлөрү менен бирдиктүү системаны курууга мүмкүндүк берет.
SHDSL негизинде сериялык тармак топологиялары
жабдууларда эки зым RS-485 колдонууда Сиз DIN рельсиндеги бир автобус аркылуу модемдерди бириктирүү менен татаал структураларды кура аласыз. Бир эле автобуска (бул учурда бардык түзмөктөр автобус аркылуу кубатталат) жана PSI-MOS сериясындагы оптикалык конвертерлерге бириктирилген тармакты түзүү үчүн орнотулушу мүмкүн. Мындай системанын иштешинин маанилүү шарты - бардык кабыл алгычтардын бирдей ылдамдыгы.
RS-485 тармагындагы SHDSL кошумча мүмкүнчүлүктөрү
Колдонмо мисалдары
SHDSL технологиясы Германиянын муниципалдык коммуналдык кызматтарында активдүү колдонулат. Шаардын коммуналдык системаларын тейлеген 50дөн ашык компаниялар шаар боюнча бөлүштүрүлгөн объектилерди бир тармакка туташтыруу үчүн эски жез зымдарды колдонушат. Суу, газ жана энергия менен камсыздоону көзөмөлдөө жана эсепке алуу системалары биринчи кезекте SHDSL боюнча курулган. Мындай шаарлардын арасында Ульм, Магдебург, Ингольштадт, Билефельд, Франкфурт-Одер жана башка көптөгөн шаарлар бар.
ири SHDSL негизделген системасы Любек шаарында түзүлгөн. Система оптикалык Ethernet жана SHDSL негизинде бириккен түзүлүшкө ээ, бири-биринен алыскы 120 объектти бириктирет жана 50дөн ашык модемдерди колдонот. . Бүт тармак SNMP аркылуу диагноз коюлган. Калхорсттон Любек аэропортуна чейинки эң узун сегмент 39 км. Кардар компаниянын SHDSLди тандап алганынын себеби, эски жез кабелдер бар экенин эске алганда, долбоорду толугу менен оптика боюнча ишке ашыруу экономикалык жактан пайдалуу эмес.
Слип шакек аркылуу маалыматтарды берүү
Кызыктуу мисал, шамал турбиналарында же ири өнөр жай бурмалоо машиналарында жасалган сыяктуу кыймылдуу объекттердин ортосундагы маалыматтарды берүү. Ушундай эле система станциялардын роторунда жана статорунда жайгашкан контроллерлордун ортосунда маалымат алмашуу үчүн колдонулат. Бул учурда, маалыматтарды берүү үчүн жылма шакек аркылуу жылма контакт колдонулат. Бул сыяктуу мисалдар SHDSL аркылуу маалыматтарды өткөрүү үчүн статикалык байланыштын кереги жок экенин көрсөтүп турат.
Башка технологиялар менен салыштыруу
SHDSL vs GSM
Эгерде SHDSLди GSM (3G/4G) негизиндеги маалыматтарды берүү системалары менен салыштырсак, анда мобилдик тармакка кирүү үчүн операторго үзгүлтүксүз төлөмдөр менен байланышкан операциялык чыгымдардын жоктугу DSLдин пайдасына сүйлөйт. SHDSL менен биз өнөр жай объектисинде уюлдук байланыштын камтуу аймагынан, сапатына жана ишенимдүүлүгүнө, анын ичинде электромагниттик тоскоолдуктарга каршы турууга көз карандысызбыз. SHDSL менен жабдууну конфигурациялоонун кереги жок, бул объектти ишке киргизүүнү тездетет. Зымсыз тармактар маалыматтарды берүүнүн чоң кечигүүлөрү жана мультикаст трафиктин (Profinet, Ethernet IP) жардамы менен маалыматтарды берүүдөгү кыйынчылыктар менен мүнөздөлөт.
Маалымат коопсуздугу Интернет аркылуу маалыматтарды өткөрүп берүүнүн зарылдыгынын жоктугунан жана бул үчүн VPN байланыштарын конфигурациялоонун зарылдыгынан улам SHDSLдин пайдасына сүйлөйт.
SHDSL vs Wi-Fi
GSM үчүн айтылгандардын көбүн өнөр жай Wi-Fi үчүн да колдонсо болот. Төмөн ызы-чуу иммунитети, чектелген маалыматтарды берүү аралыктары, аймактын топологиясына көз карандылык жана маалыматтарды берүүнүн кечигүүлөрү Wi-Fi'га каршы сүйлөйт. Эң негизги кемчилиги Wi-Fi тармактарынын маалыматтык коопсуздугу болуп саналат, анткени ар бир адам маалымат берүү чөйрөсүнө кире алат. Wi-Fi менен GSM үчүн кыйынга турган Profinet же Ethernet IP маалыматтарын өткөрүү мурунтан эле мүмкүн.
SHDSL vs оптика
Көпчүлүк учурларда оптика SHDSLге караганда чоң артыкчылыкка ээ, бирок бир катар тиркемелерде SHDSL оптикалык кабелдерди төшөө жана ширетүүдө убакытты жана акчаны үнөмдөөгө, объектти ишке киргизүүгө кеткен убакытты кыскартууга мүмкүндүк берет. SHDSL атайын туташтыргычтарды талап кылбайт, анткени байланыш кабели жөн гана модемдин терминалына туташтырылган. Оптикалык кабелдердин механикалык касиеттеринен улам, жез өткөргүчтөр кеңири таралган кыймылдуу объектилердин ортосунда маалымат алмашууну камтыган колдонмолордо аларды колдонуу чектелген.
Source: www.habr.com