Рис.13. Спектральная плотность сигналов G.shdsl
Несмотря на то что HDSL2 и G.shdsl имеют много общих черт, выгодно отличающих их от других технологий, между ними имеются и существенные различия (см. Таблицу 1).
| HDSL | SDSL (MSDSL) | HDSL2 | G.shdsl | |
| Скорость передачи | Т1/Е1 | 192 Кбит/с - 2,3 Мбит/с | T-1 | 192 Кбит/с - 2,3 Мбит/с (384 Кбит/с - 4,6Мбит/с) |
| Изменяемая скорость | Нет | Да | Нет | Да |
| Число пар | 2 | 1 | 1 | 1 (2) |
| Линейный код | 2B1Q | 2B1Q | TC-PAM | TC-PAM |
| Наличие стандарта | Есть | Нет | Будет | Есть |
| Стандартизованная активация соединения | Нет | Определяется производителем | Есть | G.994.1 (G.hs) |
| Тип синхронизации | Плезиохронная | Синхронная | Плезиохронная | Обе |
| Высокая дальность | Нет | Нет | Нет | Да |
| Регенераторы | Да | Нет | Да | Да |
Поскольку в российских сетях может использоваться только G.shdsl, далее мы будем рассматривать только этот стандарт.
Для обеспечения работы по одной паре при передаче потока Е-1 полосу частот требуется расширить по сравнению с HDSL. Однако только расширение полосы с некоторым повышением мощности сигнала не может обеспечить требуемых характеристик, если на том же кабеле работают системы G.shdsl или другие системы xDSL (например, ADSL). Как известно, такое взаимное влияние однотипных систем на ближнем конце в соответствии с принятой терминологией называют Self NEXT. Повышение мощности сигнала при передаче приводит к увеличению мощности сигнала на приеме. Однако пропорционально возрастет не только величина Self NEXT, но и величина переходного влияния на ближнем конце на системы другого типа (например, HDSL или ADSL). Напомним, что это взаимовлияние на ближнем конце между работающими по одному кабелю системами разного типа обычно называют NEXT.
Как известно, в системах xDSL используются два способа передачи — с эхокомпенсацией и с частотным разделением сигналов противоположных направлений передачи (Frequency Division Multiplexing, FDM). При первом способе величина перекрываемого затухания ограничена Self NEXT. В противоположность методу эхокомпенсации метод FDM не подвержен ограничениям, связанным с переходным влиянием Self NEXT. Однако такой сигнал чувствителен к воздействию со стороны других систем (например, HDSL или ADSL) и, в свою очередь, может подавлять эти системы из-за более широкой занимаемой полосы частот. Поэтому передача с частотным разделением в некоторых случаях даже менее желательна, чем эхокомпенсация.
В связи с этим для систем G.shdsl был принят новый способ передачи OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocked Spectra). В основе этого способа лежит 16-уровневая амплитудно-импульсная модуляция (Pulse Amplitude Modulation, PAM), причем спектральная плотность сигналов для каждого из направлений передачи имеет при одинаковой скорости различную ширину и форму частотного спектра. Можно сказать, что в G.shdsl по существу используется комбинированный метод передачи, представляющий собой сочетание методов эхокомпенсации и частотного разделения сигналов.
Система G.shdsl транспортирует сигналы E-1 между узлом доступа (он обычно расположен на местной АТС) и помещением пользователя. При необходимости на этом участке может быть установлен промежуточный регенератор. Если нужно увеличить скорость передачи, в G.shdsl предусмотрена возможность пересылки данных по двум парам одновременно.
Рис.13. Спектральная плотность сигналов G.shdsl
На узле доступа модемы (LTU) располагаются в конструктиве мультиплексора доступа DSLAM, т. е. в отличие от пространственно разнесенных модемов пользователей (NTU) они находятся в непосредственной близости друг от друга. Поэтому в отличие от систем HDSL, где вследствие использования метода эхокомпенсации переходное влияние на ближнем конце NEXT является определяющим типом помех, в случае G.shdsl оно будет на практике проявляться только на узле доступа. При этом сигнал в нисходящем направлении передачи (от сети к пользователю) будет представлять основную помеху для сигнала восходящего направления на приеме от пользователя. Таким образом, при прочих равных условиях мощность переходных помех, действующих на модемы в DSLAM, больше мощности помех, которые влияют на работу модема пользователя. Именно поэтому сигналы нисходящего и восходящего потоков системы G.shdsl (см. рис.13.) имеют различную ширину и форму частотного спектра. Тем самым разработчики стандарта учли наихудший (из возможных на практике) случай применения модемов G.shdsl.
В диапазоне частот А (примерно до 200 кГц), где переходное влияние минимально, спектральные плотности (Power Signal Density, PSD) нисходящего (DownStream, D/S) и восходящего (UpStream, U/S) сигналов одинаковы. В диапазоне частот В (полоса частот 200—250 кГц) спектральная плотность нисходящего сигнала меньше спектральной плотности этого сигнала в диапазоне А в целях уменьшения переходного влияния NEXT на восходящий сигнал в этой области частот. Благодаря этому, переходные влияния NEXT в диапазонах частот А и В оказываются одинаковыми. В свою очередь, спектральная плотность сигнала восходящего потока в диапазоне частот В уменьшена по сравнению с аналогичным параметром этого сигнала в диапазоне А. Это позволило дополнительно улучшить отношение сигнал/шум в области частот В. Следует отметить, что уменьшение спектральной плотности восходящего сигнала в диапазоне В практически не ухудшает отношения сигнал/шум нисходящего сигнала на входе пользовательского модема по двум причинам: во-первых, полоса частот нисходящего сигнала расширена по сравнению с полосой частот восходящего сигнала, в результате чего первый оказывается менее чувствительным к переходному влиянию со стороны второго. Во-вторых, модемы пользователей пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи. В диапазоне частот С спектральная плотность нисходящего сигнала максимальна, поскольку восходящий сигнал в этой области практически равен нулю. Поэтому отношение сигнал/шум для нисходящего сигнала на входе модема пользователя оказывается высоким.
Рассматриваемая форма спектра сигнала G.shdsl оказывается оптимальной в том случае, когда все работающие по данному кабелю системы xDSL, также являются системами типа G.shdsl, т. е., когда определяющей помехой является переходная помеха Self NEXT. Однако она будет оптимальна и в том случае, когда в этом пучке кабеля вместе с системами G.shdsl работают системы ADSL, поскольку основной спектр восходящего сигнала G.shdsl расположен ниже частоты 250 кГц, между тем как основная мощность составляющих нисходящего потока ADSL приходится на более высокие частоты. Предварительные расчеты также показывают, что помехи от системы G.shdsl в нисходящем тракте системы ADSL (от сети к пользователю) меньше помех от работающей по двум парам системы HDSL и существенно меньше помех от работающей по одной паре на полной скорости (2,3 Мбит/с) системы HDSL с кодированием 2B1Q. Спектральная совместимость систем ADSL и G.shdsl позволяет оператору связи максимально задействовать инфраструктуру его местной телефонной сети, а также размещать станционные платы модемов обоих типов на одном мультиплексоре доступа DSLAM.
Заметим, что именно такая своеобразная форма спектров сигналов в области частот 200—250 кГц, когда спектральная плотность восходящего сигнала «поднята», а спектральная плотность нисходящего сигнала «утоплена» по сравнению с соседними частотами, и послужила причиной появления в названии этой достаточно экзотической системы определения interlocking.
Отмеченные свойства G.shdsl чрезвычайно важны для обеспечения устойчивой работы в условиях широкого внедрения технологий xDSL в будущем. Выполненные на основе используемых ранее шумовых моделей (в том числе и описанных в стандартах) результаты анализа устойчивости работы могут оказаться недостоверными. Таким образом, развертывая сегодня системы передачи, оператор связи не будет иметь гарантии, что те сохранят устойчивую работоспособность в будущем, когда по соседним парам будут работать другие системы.
Шумовые модели, более точно отражающие современное состояние внедрения цифровых технологий передачи на абонентской сети, предложены международной инициативной организацией FSAN (Full Service Access Networks). С 1995 г. она занимается разработкой требований и поиском консенсуса между интересами операторов и различных производителей телекоммуникационного оборудования для построения мультисервисных сетей узкополосного и широкополосного абонентского доступа. Организацией FSAN были разработаны четыре оценочные модели шумов в зависимости от количества и состава эксплуатируемых в одном кабеле систем передачи (см. Таблицу 2).
| Модель A, высокий уровень внедрения технологий xDSL | ||
| SDSL | +11,7 дБ | около 90 пар |
| ISDN/2B1Q | +11,7 дБ | около 90 пар |
| HDSL/2B1Q (две пары) | +9,6 дБ | около 40 пар |
| ADSL на аналоговой телефонной линии | +11,7 дБ | около 90 пар |
| ADSL на ISDN BRI | +11,7 дБ | около 90 пар |
| Модель B, средний уровень внедрения технологий xDSL | ||
| SDSL | +7,1 дБ | около 15 пар |
| ISDN/2B1Q | +6,0 дБ | около 10 пар |
| HDSL/2B1Q (две пары) | +3,6 дБ | около четырех пар |
| ADSL Lite | +6,0 дБ | около 10 пар |
| ADSL на ISDN BRI | +4,2 дБ | около пяти пар |
| Модель С, средний уровень внедрения технологий xDSL при наличии старых систем цифровой передачи с кодом HDB3 | ||
| SDSL | +7,1 дБ | около 15 пар |
| ISDN/2B1Q | +6,0 дБ | около 10 пар |
| HDSL/2B1Q (2 пары) | +3,6 дБ | около четырех пар |
| ADSL Lite | +6,0 дБ | около 10 пар |
| ADSL на ISDN BRI | +4,2 дБ | около пяти пар |
| ISDN PRI/HDB3 | +3,6 дБ | около четырех пар |
| Модель D, эталонная | ||
| SDSL | +10,1 дБ | около 49 пар |
Расчеты по новым моделям достаточно сложны, но именно они могут дать представление о реальной работоспособности технологий xDSL на этапе массового развертывания цифрового абонентского доступа. С учетом сказанного, к результатам оценки устойчивости работы стоит подходить с большой осторожностью, если для них использованы хоть и предусмотренные стандартами, но морально устаревшие шумовые модели.
Для того чтобы увидеть степень различия результатов, полученных по старым и новым моделям оценки, мы приводим данные, опубликованные компанией Schmid Telecom в своей презентации, посвященной началу выпуска семейства Watson 5 на базе технологии G.shdsl (см. Таблицу 3).
| Оборудование | Число пар/ линейный код | Сторона | Tx (дБм) | Запас по шумам модель ETSI (дБ) | A | B | C | D |
| Watson 2 | 2/PAM4 (2B1Q) | LTU NTU | 13,5 | 4,0 | 2,9 3,0 | 9,0 8,8 | 9,0 8,9 | 9,8 9,8 |
| Watson 3 | 2/CAP64 | LTU NTU | 13,5 | 9,2 | 6,3 6,0 | 11,7 11,3 | 11,7 11,3 | 9,7 9,7 |
| Watson 4 | 1/CAP128 | LTU NTU | 14,9 | 0,2 | -3,5 -3,0 | 2,4 2,4 | 2,4 2,5 | 1,6 1,6 |
| SDSL 2B1Q | 1/PAM4 (2B1Q) *** | LTU NTU | 13,5 | -4,3 -5,4 | -7,9 | -2,5 -0,2 | -2,5 -0,2 | -0,3 -0,3 |
| Watson 5 | 1/PAM16 * | LTU NTU | 14,5 14,5 | 2,2 2,2 | 0,2 0,9 | 6,1 6,6 | 6,1 6,6 | 6,6 6,6 |
| Watson 5 | 1/PAM16 | LTU NTU | 15,53 15,98 | 3,7 2,3 | 1,7 4,2 | 7,8 7,4 | 7,8 7,4 | 8,0 10,6 |
| Watson 5 | 1/PAM16/8 ** | LTU NTU | 12,73 15,67 | 3,4 1,7 | 1,7 3,4 | 8,1 9,0 | 8,1 7,3 | 10,0 11,8 |
| Примечания. Сравнение производилось для скорости 2 Мбит/с при линии длиной 2400 м, провода d=0,4 мм в изоляции ПЭ. * Для увеличенного уровня передачи NT. ** Нисходящий поток с использованием PAM8. *** Для сравнения использовано оборудование другого производителя. | ||||||||
Поскольку в производимом этой компанией оборудовании реализованы почти все основные разновидности технологий xDSL, то вывод весьма нагляден. Везде, где значения запаса по шумам имеют отрицательную величину, рассматриваемое оборудование не будет работать в заданных шумовой моделью ситуации. Выигрыш, который G.shdsl дает по сравнению с другими технологиями, очевиден. Мы хотели бы привлечь внимание читателей к существенным расхождениям результатов, полученных по новым моделям FSAN и старой, общепринятой методике оценки по ETSI. Конечно, результаты оценки оборудования других производителей могут отличаться от представленных Schmid Telecom, но, учитывая высокое качество модемов Watson, отличия будут скорее всего несущественными.
Важность симметричных возможностей G.shdsl для голосовых приложений трудно переоценить. Корпоративный сектор является лакомой частью рынка для операторов связи. И именно он нуждается в симметричном доступе — голосовые каналы, удаленный доступ к сети предприятия, серверы Web и масса других приложений требуют передачи одинаковых по объему потоков в обе стороны. Поэтому технология ADSL, прежде всего ориентированная на подключения абонентов жилого сектора, из-за низкой скорости восходящего потока не может удовлетворить все потребности широкополосного доступа. Большинство экспертов сходятся во мнении, что G.shdsl займет лидирующее положение на рынке систем интегрального доступа по оказанию услуг телефонии и передачи данных корпоративным пользователям.
Итак, новая технология находится в начале своего пути. На момент выхода статьи соответствующее оборудование наверняка уже появилось в России. В последнее время технологии в области телекоммуникаций меняются так быстро, что операторам бывает трудно уследить за всеми новшествами. Хочется надеяться, что судьба G.shdsl будет удачной, и ей уготована долгая жизнь.
