
Телекоммуникационные системы и сети. Структура и основные функции. Том 1 / Содержание / Раздел 6. Методы доступа / Тема 6.5. Методы использования физических ресурсов в сетях доступа
- Раздел 1. Основы построения телекоммуникационных систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Общая архитектура и задачи телекоммуникационных систем
- Тема 1.3. Классификация сетей, клиентов, операторов и услуг связи
- Тема 1.4. Краткая характеристика существующих телекоммуникационных технологий
- Тема 1.5. Требования к современным и перспективным ТКС
- Тема 1.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 2. Сети связи последующего поколения: архитектура, основные характеристики и услуги
- Тема 2.1. Определение и характеристика основных возможностей NGN
- Тема 2.2. Инфокоммуникационные услуги. Особенности услуг связи следующего поколения
- Тема 2.3. Многоуровневая архитектура и функциональный состав NGN
- Тема 2.4. Перспективы концепции NGN
- Тема 2.5. Контрольные вопросы и задания
- [→] Раздел 3. Стандартизация сетевых протоколов и телекоммуникационного оборудования
- Тема 3.1. Открытые системы и их взаимодействие
- Тема 3.2. Основные организации по стандартизации сетевых решений
- [→] Тема 3.3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- 3.3.1. Многоуровневый подход и декомпозиция задачи сетевого взаимодействия
- 3.3.2. Интерфейс, протокол, стек протоколов
- 3.3.3. Общая характеристика модели OSI
- 3.3.4. Физический уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.5. Канальный уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.6. Сетевой уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.7. Транспортный уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.8. Сеансовый уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.9. Представительский уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.10. Прикладной уровень. Функции и примеры протоколов
- [→] 3.3.11. Деление ЭМВОС на сетенезависимые и сетезависимые уровни
- Тема 3.4. Стандартные стеки сетевых протоколов
- 3.4.1. Стек протоколов OSI
- 3.4.2. Стек протоколов TCP/IP
- 3.4.3. Стек протоколов IPX/SPX
- 3.4.4. Стек протоколов NetBIOS/SMB
- 3.4.5. Стек протоколов технологии Х.25
- 3.4.6. Стек протоколов технологии Frame Relay
- 3.4.7. Стек протоколов технологии B-ISDN и АТМ
- 3.4.8. Семейство протоколов DECnet
- 3.4.9. Сетевая модель DoD
- 3.4.10. Связь стандартов IEEE 802 с моделью OSI
- 3.4.11. Стек протоколов сетей следующего поколения
- Тема 3.5. Стандартизация сетевого оборудования
- Тема 3.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 4. Линии связи
- Тема 4.1. Физические параметры среды распространения электромагнитных волн
- Тема 4.2. Общие сведения о линиях связи
- Тема 4.3. Основные свойства кабельных линий связи
- Тема 4.4. Линии связи на основе медных кабелей
- Тема 4.5. Теория волоконных световодов
- Тема 4.6. Свойства неоднородных линий
- Тема 4.7. Конструкции кабелей связи
- Тема 4.8. Электромагнитные влияния в линиях связи
- Тема 4.9. Структурированные кабельные системы
- Тема 4.10. Атмосферная лазерная связь
- Тема 4.11. Особенности радиолиний, радиорелейных и спутниковых линий связи
- 4.11.1. Общие принципы построения радиолиний связи
- 4.11.2. Распространение радиоволн в радиолиниях связи
- 4.11.3. Особенности распространения радиоволн в радиорелейных линиях связи
- 4.11.4. Особенности распространения радиоволн в спутниковых линиях связи
- 4.11.5. Особенности построения радиолиний связи
- 4.11.6. Общие характеристики построения спутниковых линий связи
- 4.11.7. Зоны видимости для систем спутниковой связи
- 4.11.8. Статистическая структура сигналов СЛС
- 4.11.9. Основные составляющие систем спутниковой связи
- 4.11.10. Методы организации спутниковой связи
- 4.11.11. Обоснование выбора параметров аппаратуры при проектировании радиорелейных линий
- 4.11.12. Выбор энергетических характеристик радиорелейных линий
- 4.11.13. Устойчивость функционирования радиорелейных линий
- Тема 4.12. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 5. Способы формирования групповых сигналов
- Тема 5.1. Краткая характеристика способов формирования групповых сигналов
- Тема 5.2. Способы формирования аналоговых групповых сигналов
- Тема 5.3. Способы формирования цифровых групповых сигналов
- Тема 5.4. Объединение синхронных цифровых потоков
- Тема 5.5. Объединение асинхронных цифровых потоков
- Тема 5.6. Объединение низкоскоростных потоков
- Тема 5.7. Кодовое уплотнение сигналов
- Тема 5.8. Виды сигналов в системах с кодовым разделением
- Тема 5.9. Технология спектрального уплотнения
- Тема 5.10. Формирование группового сигнала с использованием IP-технологий
- Тема 5.11. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 7. Методы распределения информации
- Тема 7.1. Общие положения
- Тема 7.2. Системы распределения в сетях следующего поколения
- Тема 7.3. Системы коммутации каналов
- 7.3.1. Требования к системам коммутации ISDN
- 7.3.2. Структура узла коммутации каналов ISDN
- Принцип работы цифрового коммутационного поля типа ПВП
- 7.3.4. Общие требования к коммутационным системам в Ш-ЦСИО
- 7.3.5. Выбор коммутационной технологии для Ш-ЦСИО
- 7.3.6. Системы коммутации для АТМ
- 7.3.7. Архитектура и характеристики коммутационных систем на базе быстрой коммутации пакетов (БКП)
- Тема 7.4. Коммутационные системы в NGN
- Тема 7.5. Системы коммутации Ш-ЦСИО на базе асинхронного режима доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускная способность систем распределения информации
- 7.6.1. Основные положения пропускной способности систем распределения информации
- 7.6.2. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями простейшего потока вызовов
- 7.6.3. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями примитивного потока вызовов (потока ВОЧИ)
- 7.6.4. Расчет вероятности условных потерь и среднего времени ожидания при случайной продолжительности обслуживания
- 7.6.5. Поток с повторными вызовами
- Тема 7.7. Способы распределения нагрузки в сетях связи
- Тема 7.8. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 8. Системы синхронизации
- Тема 8.1. Виды синхронизации, их роль, место и задачи в современных цифровых системах связи
- Тема 8.2. Фазовая (частотная) синхронизация
- Тема 8.3. Тактовая (символьная) синхронизация
- Тема 8.4. Джиттер и вандер цифровых сигналов
- Тема 8.5. Цикловая (кадровая) синхронизация
- Тема 8.6. Сетевая синхронизация цифровой связи
- Тема 8.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 9. Системы сигнализации
- Тема 9.1. Виды и состав сигналов
- Тема 9.2. Классификация протоколов сигнализации
- Тема 9.3. Внутрисистемная сигнализация в ЦСК
- Тема 9.4. Особенности сигнализации в стыках V.5
- Тема 9.5. Абонентская сигнализация
- Тема 9.6. Оборудование сигнализации современных ЦСК
- Тема 9.7. Специфические особенности украинских систем сигнализации
- Тема 9.8. Методология спецификации и описания систем сигнализации
- Тема 9.9. Цифровая многочастотная сигнализация R2D
- Тема 9.10. Общеканальная система сигнализации № 7
- Тема 9.11. Сигнализация DSS1
- Тема 9.12. Сигнализация в корпоративных сетях
- Тема 9.13. Сигнализация в сетях с коммутацией пакетов
- Тема 9.14. Сигнализация в сетях B-ISDN/ATM
- Тема 9.15. Сигнализация в сети ІР-телефонии
- Тема 9.16. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 10. Технологии и протоколы управления в ТКС
- Тема 10.1. Содержание задач управления в сетях следующего поколения
- Тема 10.2. Подсистема управления услугами
- Тема 10.3. Подсистема контроля и управления сетью
- Тема 10.4. Подсистема сетевого управления на уровнях транспорта и доступа
- 10.4.1. Базовая архитектура управления на уровнях транспорта и доступа ТКС
- 10.4.2. Классификация и маркировка пакетов трафика
- 10.4.3. Управление интенсивностью трафика
- 10.4.4. Управление очередями на сетевых узлах
- 10.4.5. Маршрутизация: цели, основные задачи и протоколы
- 10.4.6. Сигнальные протоколы резервирования сетевых ресурсов
- 10.4.7. Функции управления канального уровня относительно обеспечения QoS
- 10.4.8. Уровни качества обслуживания и соответствующие им модели обслуживания
- Тема 10.5. Перспективы развития технологий сетевого управления
- Тема 10.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 11. Конвергенция в телекоммуникационных системах
- Тема 11.1. Конвергенция в ТКС: история, цели и задачи
- Тема 11.2. Виды конвергенции
- Тема 11.3. Примеры решений относительно конвергенции в системах телекоммуникаций
- Тема 11.4. Качество конвергентных услуг
- Тема 11.5. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 12. Методы обеспечения информационной безопасности объектов телекоммуникационной системы
- Тема 12.1. Основные термины и понятия в сфере информационной безопасности
- Тема 12.2. Основные подходы к обеспечению информационной безопасности
- Тема 12.3. Криптографическая защита информации
- Тема 12.4. Использование механизма электронной цифровой подписи
- Тема 12.5. Техническая защита информации
- Тема 12.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 13. Электропитание телекоммуникационных систем связи
- Тема 13.1. Общие положения
- Тема 13.2. Системы электропитания предприятий электросвязи
- Тема 13.3. Типовое оборудование электроустановок предприятий электросвязи
- Тема 13.4. Дистанционное электропитание
- Тема 13.5. Источники бесперебойного питания (ИБП)
- Тема 13.6. Электромагнитная совместимость источников электропитания
- Тема 13.7. Перспективы развития электропитания ТКС
- Тема 13.8. Контрольные вопросы и задания
6.5.1. Методы использования частотно-временного ресурса в проводных и оптических линиях доступа
Успішне розв’язання завдань доступу безпосередньо залежить від методів використання фізичних параметрів: часових t, частотних f, просторових , поляризаційних
, адже основні методи доступу базуються саме на цих параметрах. У проводових лініях зв’язку використовуються частотні та часові параметри, в оптоволоконних до цих додаються ще і поляризаційні, в радіолініях використовуються всі чотири.
Проте просторово-поляризаційні параметри донедавна використовувались лише пасивно: їх необхідно було враховувати як супровідні. З появою частотного дефіциту фахівці все більше приділяють увагу просторово-поляризаційним параметрам, що забезпечує розв’язання низки завдань в умовах обмежень фізичних ресурсів.
У задачах доступу і в задачах модуляції присутній один і той же об’єкт — сигнал, тому від того, як забезпечується модуляція, залежить метод доступу. Зворотне також справедливо. Так, від ширини смуги модульованого сигналу ΔFc залежить кількість станцій, яким надається доступ у смузі частот прийому точки доступу ΔFT. Розглянемо основні характеристики сигналів, що беруть участь у задачах доступу.
Передача сигналів у мережі доступу головним чином здійснюється у вигляді двійкових елементів «1» і «0». При цьому можлива передача цих сигналів безпосередньо в лінію і через аналогові модеми.
Безпосередня передача цифрових сигналів в електричних і оптичних лініях, як правило, відбувається з використанням перетворювачів або конверторів лінійних сигналів, у яких на передачі формується лінійний сигнал у відповідному коді. Для узгодження електричної лінії і передавача використовується трансформатор. Для передачі інформації по оптичній лінії відбувається перетворення електричного сигналу в оптичний сигнал шляхом модуляції джерела світла. Джерело світла (світлодіод або напівпровідниковий лазер) повинно бути погоджено за характеристиками з оптичним волокном. Найбільшу потужність і концентрацію енергії в просторі забезпечує лазер, але при цьому перетворювач має і більшу вартість, ніж світлодіодний варіант передавача.
Приймач сигналів електричної лінії узгоджується з парою дротів через трансформатор. При цьому приймач регенерує (відновлює) форму і тривалість електричних імпульсів. Приймач сигналів оптичної лінії перетворить енергію оптичного випромінювання, що прийшло від передавача по світловоду, в електричний сигнал, підсилює його і також регенерує, тобто відновлює форму і тривалість кожного електричного імпульсу.
Лінійне кодування сигналів для електричної й оптичної ліній, як правило, різне. Наприклад, в електричних лініях часто використовуються коди:
Рис. 6.5.1. Приклади діаграм кодів електричних ліній
Рис. 6.5.2. Спектри сигналів HDB3, 2B1Q.CAP
HDB-3 (High Density Bipolar) — біполярний код високої щільності порядку 3;
AMI (Alternate Mark Inversion) — лінійний код з інвертуванням;
NRZ (Non Return to Zero) — без повернення до нуля на тактовому інтервалі;
2B1Q — код з перетворенням двох двійкових символів в один четвірковий.
Часові діаграми цих кодів наведено на рис. 6.5.1, а спектральні — на рис. 6.5.2.
Використання розглянутих кодів для передачі сигналів в оптичних лініях проблематичне, оскільки передавати від’ємну оптичну потужність неможливо, а для використання багаторівневої модуляції яскравості випромінювання необхідне істотне ускладнення схеми приймача. Тому в оптичній передачі майже виключно застосовуються дворівневі лінійні коди. Приклади цих кодів:
- код з інверсією символів (Coded Mark Inversion, CMI) (рис. 6.5.1);
- блоковий код mBnB, де t двійкових символів заміщаються групою з n двійкових символів, причому n > t.
Скрембльований NRZ — код, у якому відбувається встановлення паритетного числа двійкових «0» і «1» через процедуру складання за модулем 2 інформаційної і квазівипадкової двійкових послідовностей.
У мережі доступу для передачі сигналів можуть бути задіяні:
- одна пара дротів;
- дві пари дротів;
- одне оптичне волокно;
- пара оптичних волокон.
Використання однієї пари дротів для дуплексної передачі можливе завдяки застосуванню адаптивної компенсації завад передавача своєму приймачу. Використання одного оптичного світловода можливе для передачі і прийому на різних довжинах хвиль і на одній хвилі завдяки спрямованому оптичному розгалужувачу.
Використання двох пар дротів або пари світловодів надійно забезпечує роздільну передачу і прийом сигналів. Окрім того, в 4-проводовій електричній лінії може бути гарантована передача електричного струму для живлення проміжних регенераторів. Схему організації живлення подано в розділі 13.
Передача електричних сигналів у лініях за допомогою модемів отримала останніми роками широку популярність. Це обумовлено можливістю доставки широкосмугових сигналів (високошвидкісних повідомлень) до користувачів по низькочастотних лініях (по телефонних лініях). При цьому, як правило, забезпечується висока завадостійкість інформаційних сигналів і досить великі ділянки передачі (від сотень метрів до декількох кілометрів). Загальна назва модемних методів широкосмугової передачі -хDSL (x Digital Subscriber Line) x цифрова абонентська лінія.
Індекс «х» позначає один з різновидів технології: А — асиметрична; RA — асиметрична з автоматичним налагодженням швидкості передачі; М — підтримує багато швидкостей передачі; S — проста двопроводова передача; I — низькошвидкісна для ISDN; H — високошвидкісна; SH — симетрична високошвидкісна; V — дуже швидка передача.
Технологія xDSL має внутрішні підрозділи на низькошвидкісні і високошвидкісні рішення, які залежать від виду аналогової або цифрової модуляції. Наприклад, може застосовуватися модуляція 2B1Q, QAM, CAP, DMT.
Скорочення: QAM, Quadrature Amplitude Modulation — амплітудна квадратурна модуляція; CAP (Carrierless Amplitude/Phase) — амплітудно-фазова модуляція без носійної; DMT (Discrete Multitone) — дискретна багаточастотна модуляція.
Модуляція QAM є різновидом багатопозиційної амплітудно-фазової модуляції. Алгоритм QAM широко використовується для побудови модемів. При цьому сигнал, що передається, кодується одночасними змінами амплітуди синфазної (I) і квадратури (Q) компонент носійного гармонічного коливання (fc), які зсунуті за фазою один відносно одного на радіан. Результуючий сигнал формується при підсумовуванні цих коливань:
Zm = Imcos(2πfct) + Qmsin(2πfct), | (6.5.1) |
де t має діапазон змін від (m – 1)Δt до mΔt; m — порядковий номер дискрета; Δt — крок квантування вхідного сигналу в часі; Im = αmρ; Qm = βmρ; ρ — крок квантування вхідного сигналу за амплітудою; αm i βT — модуляційні коефіцієнти.
Таким чином, при використанні QAM передавана інформація кодується одночасною зміною амплітуди і фази носійного коливання. QAM має різновиди, які позначаються числом, кратним 2N, де N відповідає показнику спектральної ефективності. Найбільшого поширення набули QAM-4, 16, 32, 64, 128, 256.
Алгоритм кодування QAM-4 відомий під назвою фазова квадратурна модуляція (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK).
Перевага QAM — простота реалізації, досить високі показники спектральної ефективності, тобто незначне розширення спектра, висока завадостійкість, можливість використання в дуплексних системах. Недолік QAM — відносно невисокий рівень корисного сигналу в спектрі модульованого коливання.
Модуляція САР є одним з різновидів сигналів QAM. Його особливість полягає в спеціальній обробці модульованого інформаційного сигналу перед передачею в лінію. В процесі цієї обробки із спектра модульованого сигналу виключається складова, яка відповідає частоті носійного коливання QAM. Приймач має відновити носійне коливання, а потім інформаційний сигнал. Модуляція САР здатна забезпечити максимальне співвідношення сигнал/завада і передачу сигналів на великі відстані по мідних лініях.
Модуляція DMT належить до основних видів модуляції для технологій ADSL і VDSL. У DMT принципово інша побудова алгоритму модуляції, ніж у QAM-CAP. Тут застосовується не одна, а група частот носійних коливань. У DMT передбачено ділити весь виділений частотний діапазон на декілька ділянок по 4,3125 кГц. Кожна спектральна ділянка використовується для організації незалежного каналу передачі даних. На рис. 6.5.3 подано можливі варіанти частотних спектрів для передачі по мідних лініях.
Рис. 6.5.3. Спектри модуляції DMT
У кожному частотному каналі може відбуватися перевірка завадової ситуації. За наслідками оцінки завадової ситуації в кожному з каналів вибирається відповідна модуляційна схема. В кращих каналах може застосовуватися QAM-64, а в зашумлених — QPSK.
Перевагою DMT є забезпечення високошвидкісних режимів передачі даних. Недолік DMT — його складність реалізації апаратними засобами.