Licha ya matumizi makubwa ya mitandao ya Ethernet, teknolojia za mawasiliano za DSL zinaendelea kuwa muhimu hadi leo. Hadi sasa, DSL inaweza kupatikana katika mitandao ya maili ya mwisho ya kuunganisha vifaa vya mteja kwenye mitandao ya mtoaji wa mtandao, na hivi karibuni teknolojia inazidi kutumika katika ujenzi wa mitandao ya ndani, kwa mfano, katika matumizi ya viwandani, ambapo DSL hufanya kama nyongeza ya Ethernet. au mitandao shamba kulingana na RS-232/422/485. Ufumbuzi sawa wa viwanda hutumiwa kikamilifu katika nchi zilizoendelea za Ulaya na Asia.
DSL ni familia ya viwango ambavyo vilibuniwa awali kwa ajili ya kusambaza data ya kidijitali kupitia laini za simu. Kihistoria, ikawa teknolojia ya kwanza ya ufikiaji wa mtandao wa broadband, ikichukua nafasi ya DIAL UP na ISDN. Aina mbalimbali za viwango vya DSL vilivyopo kwa sasa ni kutokana na ukweli kwamba makampuni mengi, kuanzia miaka ya 80, yalijaribu kuendeleza na kuuza teknolojia yao wenyewe.
Maendeleo haya yote yanaweza kugawanywa katika makundi mawili makubwa - teknolojia ya asymmetric (ADSL) na symmetric (SDSL) teknolojia. Asymmetric inahusu wale ambao kasi ya muunganisho unaoingia ni tofauti na kasi ya trafiki inayotoka. Kwa ulinganifu tunamaanisha kuwa kasi ya mapokezi na maambukizi ni sawa.
Viwango vinavyojulikana zaidi na vilivyoenea vya asymmetric ni, kwa kweli, ADSL (katika toleo la hivi karibuni - ADSL2+) na VDSL (VDSL2), ulinganifu - HDSL (wasifu uliopitwa na wakati) na SHDSL. Zote hutofautiana kutoka kwa kila mmoja kwa kuwa zinafanya kazi kwa masafa tofauti na hutumia njia tofauti za usimbaji na moduli kwenye laini ya mawasiliano ya mwili. Njia za kurekebisha makosa pia hutofautiana, na kusababisha viwango tofauti vya kinga ya kelele. Matokeo yake, kila teknolojia ina mipaka yake katika kasi na umbali wa maambukizi ya data, ikiwa ni pamoja na kulingana na aina na ubora wa kondakta.
Mipaka ya viwango mbalimbali vya DSL
Katika teknolojia yoyote ya DSL, kasi ya uhamishaji data hupungua kadri urefu wa kebo unavyoongezeka. Kwa umbali uliokithiri inawezekana kupata kasi ya kilomita mia kadhaa, lakini wakati wa kusambaza data zaidi ya 200-300 m, kasi ya juu iwezekanavyo inapatikana.
Miongoni mwa teknolojia zote, SHDSL ina faida kubwa ambayo inafanya uwezekano wa kuitumia katika matumizi ya viwanda - kinga ya juu ya kelele na uwezo wa kutumia aina yoyote ya conductor kwa maambukizi ya data. Hii sivyo ilivyo kwa viwango vya ulinganifu, na ubora wa mawasiliano unategemea sana ubora wa laini inayotumika kwa usambazaji wa data. Hasa, inashauriwa kutumia kebo ya simu iliyopotoka. Katika kesi hii, suluhisho la kuaminika zaidi ni kutumia cable ya macho badala ya ADSL na VDSL.
Jozi yoyote ya conductors iliyotengwa kutoka kwa kila mmoja inafaa kwa SHDSL - shaba, alumini, chuma, nk Njia ya maambukizi inaweza kuwa wiring ya zamani ya umeme, mistari ya zamani ya simu, uzio wa waya wa barbed, nk.
Utegemezi wa kasi ya utumaji data ya SHDSL kwa umbali na aina ya kondakta
Kutoka kwa grafu ya kasi ya uhamisho wa data dhidi ya umbali na aina ya kondakta iliyotolewa kwa SHDSL, unaweza kuona kwamba kondakta zilizo na sehemu kubwa ya msalaba hukuwezesha kusambaza taarifa kwa umbali mkubwa zaidi. Shukrani kwa teknolojia, inawezekana kuandaa mawasiliano kwa umbali wa hadi kilomita 20 kwa kasi iwezekanavyo ya 15.3 Mb / s kwa cable 2-waya au 30 Mb kwa cable 4-waya. Katika programu halisi, kasi ya upitishaji inaweza kuwekwa kwa mikono, ambayo ni muhimu katika hali ya kuingiliwa kwa nguvu ya sumakuumeme au ubora duni wa laini. Katika kesi hiyo, ili kuongeza umbali wa maambukizi, ni muhimu kupunguza kasi ya vifaa vya SHDSL. Ili kuhesabu kwa usahihi kasi kulingana na umbali na aina ya kondakta, unaweza kutumia programu ya bure kama vile .
Kwa nini SHDSL ina kinga ya juu ya kelele?
Kanuni ya uendeshaji ya transceiver ya SHDSL inaweza kuwakilishwa kwa namna ya mchoro wa kuzuia, ambayo sehemu maalum na ya kujitegemea (isiyobadilika) kutoka kwa mtazamo wa maombi inajulikana. Sehemu inayojitegemea ina vizuizi vya utendaji vya PMD (Physical Medium Dependent) na PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer), wakati sehemu mahususi inajumuisha safu ya TPS-TC (Tabaka Maalum ya TC ya Usambazaji) na miingiliano ya data ya mtumiaji.
Kiungo halisi kati ya vipitisha data (STUs) kinaweza kuwepo kama jozi moja au nyaya nyingi za jozi moja. Kwa upande wa jozi nyingi za kebo, STU ina PMD nyingi huru zinazohusiana na PMS-TC moja.
Muundo unaofanya kazi wa transceiver ya SHDSL (STU)
Moduli ya TPS-TC inategemea programu ambayo kifaa kinatumika (Ethernet, RS-232/422/485, nk). Kazi yake ni kubadilisha data ya mtumiaji katika umbizo la SHDSL, kufanya multiplexing/demultiplexing na marekebisho ya wakati wa njia kadhaa za data ya mtumiaji.
Katika kiwango cha PMS-TC, fremu za SHDSL huundwa na kusawazishwa, pamoja na kusugua na kung'oa.
Moduli ya PMD hufanya kazi za encoding/decoding habari, modulation/demodulation, echo cancellation, parameter mazungumzo kwenye line ya mawasiliano na kuanzisha connections kati ya transceivers. Ni katika kiwango cha PMD ambapo shughuli kuu hufanywa ili kuhakikisha kinga ya kelele ya juu ya SHDSL, ikiwa ni pamoja na usimbaji wa TCPAM (Trellis coding na modulation ya mapigo ya analog), utaratibu wa usimbaji na urekebishaji wa pamoja ambao unaboresha ufanisi wa spectral ikilinganishwa na tofauti tofauti. njia. Kanuni ya uendeshaji wa moduli ya PMD pia inaweza kuwakilishwa kwa namna ya mchoro wa kazi.
Mchoro wa Kizuizi cha Moduli ya PMD
TC-PAM inategemea utumizi wa programu ya kusimba ya kushawishi ambayo hutoa mfuatano usio na kipimo wa biti kwenye upande wa kisambaza data cha SHDSL. Katika kila mzunguko wa saa, kila biti inayofika kwenye ingizo la kisimbaji hupewa biti mbili (dibit) kwenye pato. Kwa hivyo, kwa gharama ya upungufu mdogo, kinga ya kelele ya maambukizi huongezeka. Utumiaji wa urekebishaji wa Trellis hukuruhusu kupunguza kipimo data cha upitishaji data kilichotumika na kurahisisha maunzi huku ukidumisha uwiano sawa wa mawimbi hadi kelele.
Kanuni ya uendeshaji ya kisimbaji cha Trellis (TC-PAM 16)
Biti maradufu huundwa na uendeshaji wa kimantiki wa kuongeza modulo-2 (pekee-au) kulingana na biti ya ingizo x1(tn) na biti x1(tn-1), x1(tn-2), n.k. (kunaweza kuwa na hadi 20 kati yao kwa jumla), ambayo ilipokelewa kwa pembejeo ya encoder kabla na kubaki kuhifadhiwa kwenye rejista za kumbukumbu. Katika mzunguko wa saa unaofuata wa kisimbaji tn+1, biti zitahamishwa kwenye seli za kumbukumbu ili kufanya utendakazi wa kimantiki: bit x1(tn) itahamia kwenye kumbukumbu, ikihamisha mlolongo mzima wa biti zilizohifadhiwa hapo.
Algorithm ya kusimba ya ubadilishaji
Majedwali ya ukweli kwa ajili ya operesheni ya kuongeza moduli ya 2
Kwa uwazi, ni rahisi kutumia mchoro wa hali ya encoder ya ubadilishaji, ambayo unaweza kuona ni hali gani encoder iko wakati mwingine tn, tn+1, nk. kulingana na data ya pembejeo. Katika kesi hii, hali ya encoder inamaanisha jozi ya maadili ya bitana ya ingizo x1 (tn) na kidogo kwenye seli ya kumbukumbu ya kwanza x1 (tn-1). Ili kuunda mchoro, unaweza kutumia grafu, kwenye wima ambayo kuna hali zinazowezekana za kisimbaji, na mabadiliko kutoka hali moja hadi nyingine yanaonyeshwa na bits zinazolingana za ingizo x1(tn) na dibiti za pato $inline$y ₀y ₁(t ₀)$inline$.
Mchoro wa hali na grafu ya mpito ya kisimbaji cha ubadilishaji cha kisambazaji
Katika transmitter, kulingana na bits nne zilizopokelewa (bits mbili za pato za encoder na bits mbili za data), ishara huundwa, ambayo kila moja inalingana na amplitude yake ya ishara ya modulating ya modulator ya analog-pulse.
Hali ya AIM ya biti 16 kulingana na thamani ya herufi nne
Kwa upande wa mpokeaji wa ishara, mchakato wa nyuma hutokea - uharibifu na uteuzi kutoka kwa msimbo usiohitajika (bits mbili y0y1 (tn)) ya mlolongo unaohitajika wa bits za pembejeo za encoder x1 (tn). Operesheni hii inafanywa na avkodare ya Viterbi.
Algorithm ya avkodare inategemea kukokotoa kipimo cha hitilafu kwa hali zote zinazotarajiwa za kusimba. Kipimo cha makosa kinarejelea tofauti kati ya biti zilizopokelewa na biti zinazotarajiwa kwa kila njia inayowezekana. Ikiwa hakuna makosa ya kupokea, basi metriki ya makosa ya njia ya kweli itakuwa 0 kwa sababu hakuna tofauti kidogo. Kwa njia za uwongo, metric itatofautiana na sifuri, itaongezeka mara kwa mara, na baada ya muda decoder itaacha kuhesabu njia potofu, ikiacha moja tu ya kweli.
Mchoro wa hali ya kisimbaji unaokokotolewa na avkodare ya Viterbi ya mpokeaji
Lakini algorithm hii inahakikishaje kinga ya kelele? Kwa kuchukulia kuwa mpokeaji alipokea data kimakosa, kipunguza sauti kitaendelea kukokotoa njia mbili kwa kipimo cha hitilafu cha 1. Njia iliyo na kipimo cha hitilafu ya 0 haitakuwepo tena. Lakini algorithm itafanya hitimisho kuhusu njia ambayo ni kweli baadaye kulingana na bits mbili zinazofuata zilizopokelewa.
Hitilafu ya pili inapotokea, kutakuwa na njia nyingi zilizo na metri 2, lakini njia sahihi itatambuliwa baadaye kulingana na njia ya juu zaidi ya uwezekano (yaani, kipimo cha chini zaidi).
Mchoro wa hali ya kisimbaji unaokokotolewa na avkodare ya Viterbi wakati wa kupokea data yenye hitilafu
Katika kesi iliyoelezwa hapo juu, kama mfano, tulizingatia algorithm ya mfumo wa 16-bit (TC-PAM16), ambayo inahakikisha uhamisho wa vipande vitatu vya habari muhimu na kidogo ya ziada ya ulinzi wa makosa katika ishara moja. TC-PAM16 hufikia viwango vya data kutoka 192 hadi 3840 kbps. Kwa kuongeza kina kidogo hadi 128 (mifumo ya kisasa inafanya kazi na TC-PAM128), bits sita za habari muhimu hupitishwa katika kila ishara, na kasi ya juu inayoweza kufikiwa ni kati ya 5696 kbps hadi 15,3 Mbps.
Matumizi ya urekebishaji wa mapigo ya analogi (PAM) hufanya SHDSL kufanana na viwango kadhaa maarufu vya Ethaneti, kama vile gigabit 1000BASE-T (PAM-5), 10-gigabit 10GBASE-T (PAM-16) au Ethernet 2020BASE ya viwandani ya jozi moja. -T10L, ambayo ina matumaini kwa 1 (PAM-3).
SHDSL kupitia mitandao ya Ethaneti
Kuna modemu za SHDSL zinazodhibitiwa na zisizodhibitiwa, lakini uainishaji huu haufanani kidogo na mgawanyiko wa kawaida katika vifaa vinavyodhibitiwa na visivyodhibitiwa vilivyopo, kwa mfano, kwa swichi za Ethaneti. Tofauti iko katika zana za usanidi na ufuatiliaji. Modemu zinazodhibitiwa husanidiwa kupitia kiolesura cha wavuti na zinaweza kutambuliwa kupitia SNMP, huku modemu zisizodhibitiwa zinaweza kutambuliwa kwa kutumia programu ya ziada kupitia lango la kiweko (kwa Mawasiliano ya Phoenix huu ni programu ya PSI-CONF isiyolipishwa na kiolesura cha mini-USB). Tofauti na swichi, modemu zisizosimamiwa zinaweza kufanya kazi kwenye mtandao na topolojia ya pete.
Vinginevyo, modemu zinazodhibitiwa na zisizodhibitiwa zinafanana kabisa, ikijumuisha utendakazi na uwezo wa kufanya kazi kwa kanuni ya Programu-jalizi na Cheza, yaani, bila usanidi wowote wa awali.
Zaidi ya hayo, modemu zinaweza kuwa na vipengele vya ulinzi wa upasuaji na uwezo wa kuzitambua. Mitandao ya SHDSL inaweza kuunda sehemu ndefu sana, na vikondakta vinaweza kupita mahali ambapo mawimbi (tofauti zinazoweza kusababishwa na kutokwa na umeme au saketi fupi katika njia za kebo zilizo karibu) zinaweza kutokea. Voltage iliyosababishwa inaweza kusababisha mikondo ya kutokwa kwa kiloamperes kutiririka. Kwa hiyo, ili kulinda vifaa kutoka kwa matukio hayo, SPDs hujengwa kwenye modem kwa namna ya bodi inayoondolewa, ambayo inaweza kubadilishwa ikiwa ni lazima. Ni kwa kizuizi cha terminal cha bodi hii ambapo mstari wa SHDSL umeunganishwa.
Topolojia
Kwa kutumia SHDSL juu ya Ethaneti, inawezekana kujenga mitandao na topolojia yoyote: uhakika-kwa-uhakika, mstari, nyota na pete. Wakati huo huo, kulingana na aina ya modem, unaweza kutumia mistari ya mawasiliano ya waya 2 na 4 kwa uunganisho.
Topolojia za mtandao wa Ethaneti kulingana na SHDSL
Inawezekana pia kujenga mifumo iliyosambazwa na topolojia ya pamoja. Kila sehemu ya mtandao ya SHDSL inaweza kuwa na modem hadi 50 na, kwa kuzingatia uwezo wa kimwili wa teknolojia (umbali kati ya modem ni kilomita 20), urefu wa sehemu unaweza kufikia kilomita 1000.
Ikiwa modem inayosimamiwa imewekwa kwenye kichwa cha kila sehemu kama hiyo, basi uadilifu wa sehemu unaweza kutambuliwa kwa kutumia SNMP. Kwa kuongeza, modem zilizosimamiwa na zisizosimamiwa zinaunga mkono teknolojia ya VLAN, yaani, inakuwezesha kugawanya mtandao katika subnets za mantiki. Vifaa pia vina uwezo wa kufanya kazi na itifaki za uhamisho wa data zinazotumiwa katika mifumo ya kisasa ya automatisering (Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP, nk).
Uhifadhi wa njia za mawasiliano kwa kutumia SHDSL
SHDSL hutumiwa kuunda njia zisizohitajika za mawasiliano katika mtandao wa Ethaneti, mara nyingi wa macho.
SHDSL na interface ya serial
Modemu za SHDSL zilizo na kiolesura cha serial hushinda mapungufu katika umbali, topolojia na ubora wa kondakta uliopo kwa mifumo ya jadi ya waya kulingana na transceivers zisizolingana (UART): RS-232 - 15 m, RS-422 na RS-485 - 1200 m.
Kuna modemu zilizo na miingiliano ya mfululizo (RS-232/422/485) kwa programu za ulimwengu wote na maalum (kwa mfano, kwa Profibus). Vifaa vile vyote ni vya kitengo "kisichodhibitiwa", kwa hivyo husanidiwa na kutambuliwa kwa kutumia programu maalum.
Topolojia
Katika mitandao yenye kiolesura cha serial, kwa kutumia SHDSL inawezekana kujenga mitandao yenye topolojia ya uhakika, mstari na nyota. Ndani ya topolojia ya mstari, inawezekana kuchanganya hadi nodes 255 kwenye mtandao mmoja (kwa Profibus - 30).
Katika mifumo iliyojengwa kwa kutumia vifaa vya RS-485 pekee, hakuna vikwazo kwenye itifaki ya uhamisho wa data inayotumiwa, lakini topolojia ya mstari na nyota ni ya kawaida kwa RS-232 na RS-422, hivyo uendeshaji wa vifaa vya mwisho kwenye mtandao wa SHDSL na topolojia sawa. inawezekana tu katika hali ya nusu-duplex. Wakati huo huo, katika mifumo iliyo na RS-232 na RS-422, anwani ya kifaa lazima itolewe kwa kiwango cha itifaki, ambayo sio kawaida kwa miingiliano inayotumiwa mara nyingi katika mitandao ya uhakika.
Wakati wa kuunganisha vifaa na aina tofauti za interfaces kupitia SHDSL, ni muhimu kuzingatia ukweli kwamba hakuna utaratibu mmoja wa kuanzisha uhusiano (handshake) kati ya vifaa. Hata hivyo, bado inawezekana kuandaa kubadilishana katika kesi hii, masharti yafuatayo lazima yatimizwe:
- uratibu wa mawasiliano na udhibiti wa uhamisho wa data lazima ufanyike kwa kiwango cha itifaki ya uhamisho wa data ya umoja;
- vifaa vyote vya mwisho lazima vifanye kazi katika hali ya nusu-duplex, ambayo lazima pia iungwa mkono na itifaki ya habari.
Itifaki ya Modbus RTU, itifaki ya kawaida ya interfaces asynchronous, inakuwezesha kuepuka mapungufu yote yaliyoelezwa na kujenga mfumo mmoja na aina tofauti za interfaces.
Topolojia za mtandao wa serial kulingana na SHDSL
Wakati wa kutumia waya mbili RS-485 kwenye vifaa Unaweza kuunda miundo ngumu zaidi kwa kuchanganya modemu kupitia basi moja kwenye reli ya DIN. Ugavi wa umeme unaweza kusakinishwa kwenye basi moja (katika kesi hii, vifaa vyote vinaendeshwa kupitia basi) na vibadilishaji vya macho vya mfululizo wa PSI-MOS ili kuunda mtandao wa pamoja. Hali muhimu kwa ajili ya uendeshaji wa mfumo huo ni kasi sawa ya transceivers yote.
Vipengele vya ziada vya SHDSL kwenye mtandao wa RS-485
Mifano ya maombi
Teknolojia ya SHDSL inatumika kikamilifu katika huduma za manispaa nchini Ujerumani. Zaidi ya kampuni 50 zinazohudumia mifumo ya matumizi ya jiji hutumia nyaya za shaba kuu kuunganisha vitu vinavyosambazwa katika jiji lote na mtandao mmoja. Mifumo ya udhibiti na uhasibu kwa usambazaji wa maji, gesi na nishati kimsingi hujengwa kwenye SHDSL. Miongoni mwa miji hiyo ni Ulm, Magdeburg, Ingolstadt, Bielefeld, Frankfurt an der Oder na mingine mingi.
Mfumo mkubwa zaidi wa msingi wa SHDSL uliundwa katika jiji la Lübeck. Mfumo una muundo wa pamoja kulingana na Ethernet ya macho na SHDSL, huunganisha vitu 120 kutoka kwa kila mmoja na hutumia modemu zaidi ya 50. . Mtandao mzima unatambuliwa kwa kutumia SNMP. Sehemu ndefu zaidi kutoka Kalkhorst hadi Uwanja wa Ndege wa Lübeck ina urefu wa kilomita 39. Sababu kwa nini kampuni ya mteja ilichagua SHDSL ni kwamba haikuwa na manufaa ya kiuchumi kutekeleza mradi kabisa kwenye optics, kutokana na upatikanaji wa nyaya za zamani za shaba.
Usambazaji wa data kupitia pete ya kuteleza
Mfano wa kuvutia ni uhamishaji wa data kati ya vitu vinavyosogea, kama vile hufanywa katika mitambo ya upepo au mashine kubwa za kusokota za viwandani. Mfumo sawa hutumiwa kwa kubadilishana habari kati ya watawala walio kwenye rotor na stator ya mimea. Katika kesi hii, mawasiliano ya kuteleza kupitia pete ya kuteleza hutumiwa kusambaza data. Mifano kama hii inaonyesha kuwa si lazima kuwa na mwasiliani tuli ili kusambaza data kupitia SHDSL.
Kulinganisha na teknolojia zingine
SHDSL dhidi ya GSM
Tukilinganisha SHDSL na mifumo ya utumaji data kulingana na GSM (3G/4G), basi kukosekana kwa gharama za uendeshaji zinazohusiana na malipo ya mara kwa mara kwa opereta kwa ufikiaji wa mtandao wa simu kunazungumza kwa kupendelea DSL. Kwa SHDSL, hatutegemei eneo la chanjo, ubora na uaminifu wa mawasiliano ya simu kwenye kituo cha viwanda, ikiwa ni pamoja na upinzani dhidi ya kuingiliwa kwa sumakuumeme. Kwa SHDSL hakuna haja ya kusanidi vifaa, ambayo huharakisha uagizaji wa kituo. Mitandao isiyotumia waya ina sifa ya ucheleweshaji mkubwa wa uwasilishaji wa data na ugumu wa kusambaza data kwa kutumia trafiki ya matangazo mengi (Profinet, Ethernet IP).
Usalama wa habari huzungumza kwa kupendelea SHDSL kwa sababu ya kukosekana kwa hitaji la kuhamisha data kwenye Mtandao na hitaji la kusanidi miunganisho ya VPN kwa hili.
SHDSL dhidi ya Wi-Fi
Mengi ya yale ambayo yamesemwa kwa GSM yanaweza pia kutumika kwa Wi-Fi ya viwanda. Kinga ya kelele ya chini, umbali mdogo wa upitishaji data, utegemezi wa topolojia ya eneo hilo, na ucheleweshaji wa utumaji data huzungumza dhidi ya Wi-Fi. Upungufu muhimu zaidi ni usalama wa habari wa mitandao ya Wi-Fi, kwa sababu mtu yeyote ana upatikanaji wa kati ya maambukizi ya data. Kwa Wi-Fi tayari inawezekana kusambaza data ya IP ya Profinet au Ethernet, ambayo itakuwa vigumu kwa GSM.
SHDSL dhidi ya macho
Katika idadi kubwa ya matukio, optics ina faida kubwa juu ya SHDSL, lakini katika idadi ya maombi SHDSL inakuwezesha kuokoa muda na pesa kwenye kuwekewa na kulehemu nyaya za macho, kupunguza muda inachukua kuweka kituo katika uendeshaji. SHDSL hauhitaji viunganisho maalum, kwa sababu cable ya mawasiliano inaunganishwa tu kwenye terminal ya modem. Kutokana na mali ya mitambo ya nyaya za macho, matumizi yao ni mdogo katika maombi yanayohusisha uhamisho wa habari kati ya vitu vinavyohamia, ambapo waendeshaji wa shaba ni wa kawaida zaidi.
Chanzo: mapenzi.com
