{"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\/sl\/blog\/administrirovanie\/peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl","title":{"rendered":"Prenos podatkov na razdalji do 20 km po navadnih kablih? Zlahka, \u010de gre za SHDSL\u2026","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Kljub splo\u0161ni uporabi Ethernet omre\u017eij, tehnologije povezovanja na osnovi DSL \u0161e danes ohranjajo svojo aktualnost. Do danes lahko DSL najdemo v omre\u017ejih zadnje mile za povezovanje uporabni\u0161kih naprav z omre\u017eji internetnih ponudnikov, v zadnjem \u010dasu pa se tehnologija vse pogosteje uporablja pri gradnji lokalnih omre\u017eij, na primer v industrijskih aplikacijah, kjer DSL deluje kot dopolnilo Ethernetu ali terenskim omre\u017ejem na osnovi RS-232\/422\/485. Tak\u0161ne industrijske re\u0161itve se aktivno uporabljajo v razvitih evropskih in azijskih dr\u017eavah.<\/a><\/noindex><\/p>\n

DSL predstavlja dru\u017eino standardov, ki so sprva bili zasnovani za prenos digitalnih podatkov po telefonih. Zgodovinsko je to postala prva tehnologija \u0161irokopasovne povezave z internetom, ki je nadomestila DIAL UP in ISDN. Veliko raznolikost trenutnih standardov DSL je povezano s tem, da so se mnoge dru\u017ebe, od 80. let naprej, trudile razviti in promovirati svojo tehnologijo.<\/p>\n

Vse te razvojne smernice lahko razdelimo v dve veliki kategoriji \u2013 asimetri\u010dne (ADSL) in simetri\u010dne (SDSL) tehnologije. Pri asimetri\u010dnih tehnologijah se hitrost prihajajo\u010de povezave razlikuje od hitrosti odhajajo\u010dega prometa. Pri simetri\u010dnih pa sta hitrosti za sprejem in prenos enaki.<\/p>\n

Najbolj znani in raz\u0161irjeni asimetri\u010dni standardi so ADSL (v zadnji razli\u010dici \u2013 ADSL2+) in VDSL (VDSL2), simetri\u010dni pa so HDSL (zastarela profil) in SHDSL. Drug od drugega se razlikujejo po tem, da delujejo na razli\u010dnih frekvencah, uporabljajo razli\u010dne metode kodiranja in modulatorjev na fizi\u010dni povezavi. Prav tako se razlikujejo po metodah korekcije napak, kar zagotavlja razli\u010dno stopnjo odpornosti na motnje. Kot rezultat, ima vsaka tehnologija svoje meje v hitrosti in razdalji prenosa podatkov, vklju\u010dno s tipom in kakovostjo prevodnika.<\/p>\n

\"Prenos
\nMejni parametri razli\u010dnih standardov DSL <\/i><\/p>\n

V vsaki DSL tehnologiji se hitrost prenosa podatkov zmanj\u0161uje s pove\u010devanjem dol\u017eine prevodnika. Na mejnih razdaljah je mogo\u010de dose\u010di hitrost nekaj sto kilobit, vendar je pri prenosu podatkov na 200-300 m dosegljiva maksimalno mo\u017ena hitrost. <\/p>\n

Med vsemi tehnologijami ima SHDSL resno prednost, ki omogo\u010da njeno uporabo v industrijskih aplikacijah \u2014 visoko odpornost na motnje in mo\u017enost uporabe za prenos podatkov preko katerega koli tipa vodnika. Pri asimetri\u010dnih standardih tega ni, kakovost povezave pa je mo\u010dno odvisna od kakovosti linije, ki se uporablja za prenos podatkov. Zlasti je priporo\u010dljivo uporabljati zasukan telefonski kabel. V tem primeru je bolj zanesljiva re\u0161itev namesto ADSL in VDSL uporaba opti\u010dnega kabla.<\/p>\n

Za SHDSL ustreza vsaka para izoliranih vodnikov - bakrenih, aluminijastih, jeklenih itd. Kot prenosno sredstvo se lahko uporablja stara elektri\u010dna napeljava, stare telefonske linije, \u017ei\u010dnati ograji itd.<\/p>\n

\"Prenos
\nOdvisnost hitrosti prenosa podatkov SHDSL od razdalje in tipa vodnika<\/i><\/p>\n

Iz grafikona odvisnosti hitrosti prenosa podatkov od razdalje in tipa vodnika, ki je prikazan za SHDSL, je razvidno, da mo\u010dnej\u0161i vodniki omogo\u010dajo prenos informacij na ve\u010dje razdalje. Zaradi tehnologije je mogo\u010de organizirati povezavo na razdalji do 20 km pri maksimalni mo\u017eni hitrosti 15,3 Mb\/s za 2-povodnega kabla ali 30 Mb za 4-povodnega. V realnih aplikacijah je hitrost prenosa mogo\u010de nastaviti ro\u010dno, kar je potrebno v pogojih mo\u010dnih elektromagnetnih motenj ali slabe kakovosti linije. V tem primeru je za pove\u010danje razdalje prenosa potrebno zmanj\u0161ati hitrost delovanja SHDSL naprav. Za natan\u010dno izra\u010dunavanje hitrosti glede na razdaljo in tip vodnika se lahko uporabijo brezpla\u010dna programska orodja, kot so SHDSL-kalkulator podjetja Phoenix Contact<\/a><\/noindex>. <\/p>\n

Kako SHDSL dosega visoko odpornost na motnje?<\/h3>\n

\nNa\u010delo delovanja sprejemnika in oddajnika SHDSL lahko predstavimo v obliki blok-diagrama, v katerem izpostavimo specifi\u010den in neodvisen (invariantni) del z vidika aplikacije. Neodvisen del obsega funkcionalne bloke PMD (Physical Medium Dependent) in PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer), medtem ko specifi\u010dni del vklju\u010duje plast TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) in vmesnike uporabni\u0161kih podatkov. <\/p>\n

Fizikalna komunikacijska linija izme\u0111u prijemnika i oda\u0161ilja\u010da (STU) mo\u017ee postojati kao jedna ili vi\u0161e parova kabela. U slu\u010daju vi\u0161e parova kabela, STU sadr\u017ei vi\u0161e neovisnih blokova PMD povezanih s jednim PMS-TC.<\/p>\n

\"Prenos
\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 pretvorba korisni\u010dkih podataka u SHDSL format, izvr\u0161avanje multipleksiranja\/demultipleksiranja i vremensko uskla\u0111ivanje vi\u0161e kanala korisni\u010dkih podataka.<\/p>\n

Na razini PMS-TC formiraju se SHDSL okviri i njihova sinhronizacija, kao i s\u010drepavanje i de\u0161ifriranje.<\/p>\n

Modul PMD izvr\u0161ava 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 izvr\u0161avaju se osnovne operacije koje osiguravaju visoku otpornost na smetnje SHDSL-a, uklju\u010duju\u0107i TCPAM kodiranje (Trelis kodiranje s analognom impulsnom modulacijom), mehanizam zajedni\u010dkog kodiranja i modulacije, pri \u010demu se pobolj\u0161ava spektralna efikasnost signala u odnosu na odvojeni na\u010din. Na\u010delo rada modula PMD tako\u0111er se mo\u017ee predstaviti u obliku funkcionalne dijagrama.<\/p>\n

\"Prenos
\nBlok-diagram modula PMD<\/i><\/p>\n

Osnova TC-PAM-a le\u017ei u kori\u0161tenju konvolucijskog kodera koji stvara suvi\u0161nu sekvencu bitova na strani SHDSL oda\u0161ilja\u010da. Na svakom taktu rada, svakom bitu koji ulazi u koder, odgovara se dvostruki bit (dibit) na izlazu. Tako se, uz relativno malu suvi\u0161nost, pove\u0107ava otpornost na smetnje u prijenosu. Kori\u0161tenje Trelis modulacije omogu\u0107uje smanjenje iskori\u0161tenog frekvencijskog pojasa za prijenos podataka i pojednostavljuje hardverski dio pri nepromijenjenom omjeru signala i \u0161uma.<\/p>\n

\"Prenos
\nNa\u010delo rada Trelis kodera (TC-PAM 16)<\/i><\/p>\n

Dvojni bit se oblikuje kot rezultat logi\u010dne operacije se\u0161tevanja po modulu 2 (izklju\u010dujo\u010de \u201eali\u201c) na podlagi vhodnega bita x1(tn) in bitov x1(tn-1), x1(tn-2) itd. (skupaj jih je lahko do 20), ki so bili vneseni v kodirnik pred tem in so ostali shranjeni v pomnilni\u0161kih registrih. Ob naslednjem taktu delovanja kodirnika tn+1 bo pri\u0161lo do premika bitov v pomnilni\u0161kih celicah za izvajanje logi\u010dne operacije: bit x1(tn) se bo premaknil v pomnilnik, preusmeril pa bo celotno shranjeno zaporedje bitov.<\/p>\n

\"Prenos
\nAlgoritem konvolucijskega kodirnika<\/i><\/p>\n

\"Prenos
\nTabele resni\u010dnosti operacije se\u0161tevanja po modulu 2<\/i><\/p>\n

Za bolj\u0161o predstavo je koristno uporabiti diagram stanja konvolutorskega kodeka, po katerem lahko vidimo, v katerem stanju se kodek nahaja v trenutkih tn, tn+1 itd., odvisno od vhodnih podatkov. Pod stanjem kodeka v tem primeru razumemo par vrednosti vhodne bite x1(tn) in bite v prvi celici pomnilnika x1(tn-1). Za izdelavo diagrama lahko uporabimo graf, v katerem so v vozli\u0161\u010dih mo\u017ena stanja kodeka, prehodi iz enega stanja v drugo pa so ozna\u010deni s pripadajo\u010dimi vhodnimi bitami x1(tn) in izhodnimi dibiti $inline$y ₀y ₁(t ₀)$inline$.<\/p>\n

\"Prenos \"Prenos
\nDiagram stanj in graf prehodov konvolucijskega kodirnika oddajnika<\/i><\/p>\n

V oddajniku se na podlagi prejetih \u0161tirih bitov (dveh izhodnih bitov kodirnika in dveh bitov podatkov) oblikuje simbol, kateremu ustreza dolo\u010dena amplituda modulacijskega signala analogn\u043e-impulsnega modulatorskega sistema. <\/p>\n

\"Prenos
\nStanje 16-bitnega AIM glede na vrednost \u0161tiribitega simbola<\/i><\/p>\n

Na strani sprejemnika signala poteka obratni postopek \u2013 demodulacija in pridobivanje potrebne zaporednosti vhodnih bitov kodirnika x1(tn) iz odve\u010dne kode (dvojnih bitov y0y1(tn)). To operacijo izvaja Viterbijev dekoder.<\/p>\n

Algoritem dekoderja temelji na izra\u010dunu meril napak za vse mo\u017ene predpostavljene dr\u017eave kodirnika. Pod metriko napak razumemo razliko med sprejetimi bitimi in predpostavljenimi bitimi za vsak mo\u017een pot. \u010ce napak pri sprejemu ni, je metrika napak resni\u010dnega pota 0, saj ni odstopanja po bitih. Za la\u017ene poti bo metrika odstopala od ni\u010dle, nenehno nara\u0161\u010dala in \u010dez nekaj \u010dasa dekoder ne bo ve\u010d izra\u010dunaval napa\u010dne poti, ampak bo obdr\u017eal le resni\u010dno.<\/p>\n

\"Prenos \"Prenos
\nStanja kodera, ki jih izra\u010duna dekoder Viterbijevega sprejemnika<\/i><\/p>\n

Kako ta algoritem zagotavlja odpornost proti motnjam? \u010ce predvidevamo, da je sprejemnik prejel podatke z napako, bo dekoder nadaljeval z izra\u010dunom dveh poti z metrijo napak 1. Pot z metrijo 0 ne bo ve\u010d obstajala. Vendar pa bo algoritem kasneje na podlagi naslednjih sprejetih dvojnic odlo\u010dil, katera pot je pravilna.<\/p>\n

Ob pojavu druge napake bo ve\u010d poti z metrijo 2, pravilna pot pa se bo pojavila kasneje na podlagi metode najve\u010dje verjetnosti (tj. najmanj\u0161e metrije).<\/p>\n

\"Prenos
\nStanja kodera, ki jih izra\u010duna dekoder Viterbijevega sprejemnika, ob sprejemu podatkov z napakami <\/i><\/p>\n

V zgoraj opisanem primeru smo obravnavali algoritem 16-bitnega sistema (TC-PAM16), ki omogo\u010da prenos treh bitov uporabnih informacij in dodatnega bita za za\u0161\u010dito pred napakami v enem simbolu. Pri TC-PAM16 je dosegljiva hitrost prenosa podatkov od 192 do 3840 kbit\/s. S pove\u010danjem razbitosti na 128 (sodobni sistemi delujejo s TC-PAM128) se v vsakem simbolu prenese \u0161est bitov uporabnih informacij, najve\u010dja dosegljiva hitrost pa zna\u0161a od 5696 kbit\/s do 15,3 Mb\/s.<\/p>\n

Uporaba analogno-impulzne modulacije (PAM) povezuje SHDSL z ve\u010d priljubljenimi standardi Ethernet, kot so gigabitni 1000BASE-T (PAM-5), 10-gigabitni 10GBASE-T (PAM-16) ali obetavni industrijski enoparina Ethernet 10BASE-T1L (PAM-3) za leto 2020.<\/p>\n

SHDSL v omre\u017ejih Ethernet<\/h3>\n

\nObstajajo upravljeni in ne-upravljeni SHDSL modemi, vendar ta razvrstitev nima veliko skupnega z obi\u010dajno delitvijo na upravljene in ne-upravljene naprave, kot obstaja, na primer, za Ethernet stikala. Razlika je v sredstvih za konfiguracijo in spremljanje. Upravljeni modemi se nastavljajo preko spletnega vmesnika in jih je mogo\u010de diagnosticirati preko SNMP, ne-upravljeni pa s pomo\u010djo dodatne programske opreme preko konzolskega priklju\u010dka (za Phoenix Contact gre za brezpla\u010dni program PSI-CONF in mini-USB vmesnik). Za razliko od stikal lahko ne-upravljeni modemi delujejo v omre\u017eju s obro\u010dno topologijo.<\/p>\n

Ostalo sta upravljeni in ne-upravljeni modem popolnoma identi\u010dna, vklju\u010dno s funkcionalnostjo in zmo\u017enostjo delovanja po principu Plug&Play, torej brez kakr\u0161ne koli predhodne konfiguracije.<\/p>\n

Dodatno se modemima mogu dodati funkcije za\u0161tite od prenapona s mogu\u0107no\u0161\u0107u dijagnostike. SHDSL mre\u017ee mogu formirati vrlo duge segmente, a vodi\u010di mogu prolaziti na mjestima gdje mo\u017ee do\u0107i do prenapona (inducirane razlike potencijala uzrokovane munjevitim ispadima ili kratkocirajima u obli\u017enjim kabelskim linijama). Inducirani napon mo\u017ee izazvati protok ispu\u0161nih struja u kiloamperima. Stoga se za za\u0161titu opreme od takvih fenomena u modeme ugra\u0111uju UZIP-ovi u obliku izmjenjive plo\u010de koja se po potrebi mo\u017ee zamijeniti. Na terminal ove plo\u010de povezuje se SHDSL linija.<\/p>\n

Topologije<\/h3>\n

\nPomo\u0107u SHDSL mo\u017eete izgraditi mre\u017ee u Ethernetu s bilo kojom topologijom: ta\u010dka-ta\u010dka, linija, zvijezda i prsten. Prilikom toga, ovisno o vrsti modema, za povezivanje se mogu koristiti i dvo\u017ei\u010dne i \u010detverov\u017ene veze.<\/p>\n

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

Tako\u0111er se mogu izgraditi distribuirani sustavi s kombiniranom topologijom. Svaki segment SHDSL mre\u017ee mo\u017ee imati do 50 modema i, uzimaju\u0107i u obzir fizi\u010dke mogu\u0107nosti tehnologije (udaljenost izme\u0111u modema od 20 km), duljina segmenta mo\u017ee dosegnuti 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 tehnologiju VLAN, \u0161to zna\u010di da omogu\u0107uju dijeljenje mre\u017ee na logi\u010dke podmre\u017ee. Tako\u0111er, ure\u0111aji mogu raditi s prometnim protokolima kori\u0161tenim u modernim automatizacijskim sustavima (Profinet, Ethernet\/IP, Modbus TCP i dr.). <\/p>\n

\"Prenos
\nRezervacija komunikacijskih kanala pomo\u0107u 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 s serijskim su\u010deljem omogu\u0107uju prevladavanje ograni\u010denja po udaljenosti, topologiji i kvaliteti vodi\u010da koja postoje za tradicionalne \u017ei\u010dne sustave temeljene na asinkronim prijemnicima (UART): RS-232 \u2014 15 m, RS-422 i RS-485 \u2014 1200 m.<\/p>\n

Obstajajo modemi s zaporednimi vmesniki (RS-232\/422\/485), tako za splo\u0161ne aplikacije kot tudi za specializirane (na primer, za Profibus). Vse take naprave spadajo v kategorijo \"neupravljivih\", zato se nastavljajo in diagnosticirajo s posebnim programsko opremo. <\/p>\n

Topologije<\/h3>\n

\nV omre\u017ejih z zaporednim vmesnikom je s pomo\u010djo SHDSL mo\u017eno zgraditi omre\u017eja s topologijo to\u010dka-to\u010dka, linija in zvezda. V okviru linearne topologije je mogo\u010de povezati v eno omre\u017eje do 255 vozli\u0161\u010d (za Profibus \u2013 30). <\/p>\n

V sistemih, zgrajenih izklju\u010dno z napravami na vmesniku RS-485, ni kakr\u0161nih koli omejitev glede uporabljenega protokola prenosa podatkov, toda topologije tipa linija in zvezda so netipi\u010dne za RS-232 in RS-422, zato delovanje kon\u010dnih naprav v SHDSL-omre\u017eju s tak\u0161nimi topologijami mo\u017eno le v poludupleksnem na\u010dinu. Hkrati morajo biti v sistemih z RS-232 in RS-422 na ravni protokola zagotavljene naslove naprav, kar ni zna\u010dilno za vmesnike, ki se najpogosteje uporabljajo v omre\u017ejih to\u010dka-to\u010dka.<\/p>\n

Pri povezovanju naprav z razli\u010dnimi tipi vmesnikov preko SHDSL je treba upo\u0161tevati dejstvo, da ni enotnega mehanizma za vzpostavitev povezave (ro\u010dno stik) med napravami. Vendar pa je v tem primeru \u0161e vedno mogo\u010de organizirati izmenjavo \u2014 za to je treba izpolniti naslednje pogoje:<\/p>\n