Komunikacja cyfrowa z abonentem i modemy cyfrowe
Przez większość lat ubiegłego wieku podłączanie telefonu abonenta do centrala telefoniczna (lub „lokalny odcinek linii komunikacyjnej”, „ostatnia mila”) prowadzony był drutem miedzianym („skrętka”, skrętka), ukrytym w podziemnych kolektorach lub rozciągniętym w powietrzu.
Wykorzystywane pasmo przez długi czas nie przekraczało 3 kHz, co ograniczały terminale analogowe. Jednak skrętka jest z natury zdolna do znacznie wyższych przepustowości i może przenosić wideo lub dane szerokopasmowe na krótkie odległości. Opracowano nowe technologie (ISDN i ADSL), aby zapewnić lepszą wydajność w ramach istniejącej infrastruktury.
Ponadto w latach 90. Firmy telewizji kablowej dużo zainwestowały w alternatywne połączenia domowe. Wykorzystywał zarówno technologię skrętki, jak i kable światłowodowe i koncentryczne. W większości przypadków te sieci kablowe zostały zainstalowane w celu zapewnienia zasięgu telewizyjnego. Jednak ich możliwości komunikacyjne i szerokie pasmo można również wykorzystać do świadczenia innych form usług cyfrowych.
Sieć cyfrowa z integracją usług (ISDN) mogłaby być uważana za najlepiej strzeżoną tajemnicę świata sieci komputerowych zbyt długo. ISDN od dawna był ukrywany przed użytkownikami sieci telefonicznych (publiczna komutowana sieć telefoniczna - PSTN), ponieważ zapewnia jedynie komunikację między centralami telefonicznymi, a abonent nadal był połączony z centralą kanałem analogowym.
ISDN był pierwotnie dostępny w dwóch wersjach:
Basic Rate ISDN (BRI), znany również jako ISDN-2. BRI jest przeznaczony dla użytkowników domowych lub małych firm i składa się z dwóch „kanałów B” (64 Kb / s) do transmisji danych i jednego ukrytego „kanału D” (16 Kb / s) do sterowania informacjami. Dwa
kanały 64 kb / s mogą być używane samodzielnie lub połączone razem, tworząc kanał o przepustowości 128 kb / s;
Opłata podstawowa (Primary Rate ISDN - PRI) lub ISDN-30. PRI składa się z 30 „kanałów B” (można ustawić co najmniej sześć) o przepustowości 64 kb / s oraz z „kanału D” o przepustowości 64 kb / s dla danych sterujących. Kanały B można agregować w jeden kanał 1,92 Mb / s.
Pod koniec 1998 r. British Telecomm (BT) podjął pierwszą poważną próbę świadczenia usług technologia ISDN użytkownik domowy z zapowiedzią usługi „BT Highway” (BT Highway). Jeśli klient subskrybuje jedną z tych usług, istniejąca linia telefoniczna zostaje zachowana, ale stare złącze główne zostaje zastąpione modułem magistrali. Posiada cztery złącza, dwa analogowe i dwa ISDN, i może obsługiwać do trzech rozmów jednocześnie. Abonent zachowuje stary analogowy numer telefonu i otrzymuje dwa dodatkowe, jeden dla drugiego portu analogowego i jeden dla linii ISDN. Dwie główne różnice między usługami domowymi i biznesowymi polegają na tym, że ta ostatnia obsługuje numerację wielu abonentów (MSN), przy czym różne urządzenia podłączone do tej samej linii ISDN mogą mieć różne numery telefonów a także nową usługę transmisji danych (ISDNConnect) lub zawsze aktywne wolne połączenie wykorzystujące kanał sygnalizacyjny ISDN.
W tym samym czasie Internet-onepaTop BT, BT Internet, ogłosił obsługę 128 Kbps, umożliwiając użytkownikom korzystanie z dwóch linii ISDN jako jednej o dużej przepustowości.
xDSL to nazwa grupy obejmująca szereg technologii cyfrowej linii abonenckiej (DSL) zaprojektowanych w celu zaoferowania firmom telefonicznym dostępu do działalności telewizji kablowej. Nie jest to nowy pomysł - firma Bell Communications Research Inc opracowała pierwszą cyfrową linię abonencką już w 1987 roku, aby zapewnić wideo na żądanie i telewizję interaktywną za pośrednictwem komunikacji przewodowej. W tamtym czasie upowszechnianie się takich technologii było utrudnione ze względu na brak standardów dla całej branży.
Technologie XDSL oferują prędkości pobierania (pobierania) do 52 Mb / s oraz prędkości wychodzenia (odciążania) od 64 Kb / s do 2 Mb / s (i więcej) i mają szereg modyfikacji:
Asymetryczna linia (ADSL);
Pojedyncza linia (SDSL);
Bardzo wysoka szybkość transmisji danych (HDSL).
Praktyka pokazuje, że ADSL (Asymmetric
Cyfrowe linie abonenckie) są najbardziej obiecujące do użytku domowego.
ADSL. ADSL jest podobny do ISDN - oba wymagają, aby linie telefoniczne były bezpłatne i mogą być używane tylko w ograniczonej odległości od lokalnej firmy telefonicznej. W większości przypadków ADSL może działać na połączeniach skrętką bez zakłócania istniejących połączeń telefonicznych, co oznacza, że \u200b\u200blokalne firmy telefoniczne nie muszą uruchamiać specjalnych linii w celu świadczenia usługi ADSL.
ADSL wykorzystuje fakt, że ponieważ komunikacja głosowa nie zajmuje pełnego pasma dostępnego dla standardowej skrętki, można jednocześnie zorganizować szybką transmisję danych. W tym celu ADSL dzieli maksymalne pasmo przewodowe 1 MHz na kanały 4 kHz, z których jeden kanał jest używany dla zwykłego starego systemu telefonicznego (POTS) - dane głosowe, faksymile i analogowe dane modemów. Pozostałe 256 dostępnych kanałów jest używanych do równoległej komunikacji cyfrowej. Komunikacja jest asymetryczna: 192 kanały o częstotliwości 4 kHz służą do odbierania informacji, a tylko 64 - do wysyłania.
ADSL można traktować jako konwersję szeregowej linii danych cyfrowych na linię równoległą, co zwiększa przepustowość. Technika modulacji jest znana jako Discrete Multitone (DMT), kodowanie i dekodowanie są wykonywane odpowiednio, w taki sam sposób, jak w przypadku konwencjonalnego modemu.
Wcześniejszy system, zwany Carrierless Amplitude Phase (CAP), był w stanie wykorzystać całe pasmo powyżej 4 kHz jako pojedynczy kanał transmisji i miał tę zaletę, że
Postać: 3.9. Sieć podłączona przez modem ADSL: / - wejście telefoniczne; 2 - wyjście analogowe; 3 - wyjście cyfrowe
właściwość jest taka, że \u200b\u200bjest zbliżona do techniki kwadraturowej modulacji amplitudy (QAM) używanej przez szybkie modemy przy prędkościach powyżej 9,6 Kb / s, a także jest tańsza w implementacji. Jednak DMT jest bardziej niezawodne, bardziej złożone i elastyczna technologia - okazał się bardziej odpowiedni dla powszechnie akceptowanego standardu.
Gdy usługa zaczęła być dostępna na rynku, jedynym sprzętem, z którego musieli korzystać abonenci ADSL, był dedykowany modem. Urządzenie posiada trzy złącza - wejście telefoniczne (rys. 3.9, /); standardowe gniazdo telefoniczne RJ11 do obsługi telefonu analogowego (rys. 3.9, 2) oraz złącze Ethernet typu skrętka, które łączy modem ADSL z komputerem PC (rys. 3.9, 3).
Po stronie użytkownika modem ADSL zbiera dane cyfrowe o wysokiej częstotliwości i przesyła je do transmisji do komputera lub sieci. Po stronie usług telefonicznych, multiplekser z dostępem do cyfrowej linii abonenckiej (DSLAM) łączy użytkownika ADSL z szybkim Internetem poprzez agregację przychodzących linii ADSL w jedno połączenie głosowe lub transmisyjne. Sygnały telefoniczne są kierowane do komutowanej sieci telefonicznej, a sygnały cyfrowe do Internetu za pośrednictwem szybkiej sieci szkieletowej (włókno szklane, asynchroniczna transmisja danych lub cyfrowa linia abonencka).
Obecnie istnieją różne konstrukcje modemów ADSL. Niektóre łączą się z komputerem przez port USB, inne przez kabel Ethernet. Większość urządzeń na to pozwala
Udostępniaj swoje połączenie internetowe wielu komputerom. Zintegrowany modem / router obsługuje sieć PC, niektóre zawierają zintegrowany system ochrona sieci (firewall) zapewniający różne poziomy ochrony przed nieuprawnionym dostępem.
192 kanały przy 4 kHz zapewniają maksymalną przepustowość 8 Mb / s. Ograniczenie usług ADSL do 2 Mb / s wynika ze sztucznych ograniczeń przepustowości oraz faktu, że rzeczywisty poziom wydajności zależy od szeregu warunków zewnętrznych. Obejmują one długość okablowania, liczbę przewodów czujnika, wiszące pary i wzajemne zakłócenia. Tłumienie sygnału rośnie wraz z długością i częstotliwością linii i maleje wraz ze wzrostem średnicy drutu. „Wisząca para” to otwarta para przewodów biegnąca równolegle do głównej pary przewodów, na przykład każde nieużywane gniazdo telefoniczne reprezentuje wiszącą parę.
Jeśli zignorujesz wpływ wiszących par, wydajność ADSL można przedstawić w sposób przedstawiony w tabeli. 3.11.
W 1999 r. Opracowano specyfikację w oparciu o propozycje firm Intel, Microsoft, Compaq i innych producentów sprzętu, która została przyjęta przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) jako uniwersalny standard branżowy ADSL, znany jako G.922.2 lub G.lite. Standard zakłada, że \u200b\u200bużytkownicy mogą wykonywać zwykłe głosowe rozmowy telefoniczne jednocześnie z cyfrową transmisją danych. Wprowadzono pewne ograniczenia prędkości - 1,5 Mbit / s dla odbioru danych i 400 Kbit / s dla transmisji.
ADSL2. W lipcu 2002 r. Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny sfinalizował dwa nowe standardy asymetrycznej cyfrowej linii abonenckiej, oznaczone G992.3 i G992.4 dla asymetrycznej cyfrowej linii abonenckiej (zwane dalej ADSL2).
Nowy standard został zaprojektowany w celu poprawy szybkości i zasięgu asymetrycznej cyfrowej linii abonenckiej, osiągając lepszą wydajność na długich liniach w środowiskach z zakłóceniami wąskopasmowymi. Szybkość ADSL2 dla przychodzących i wychodzących strumieni informacji osiąga odpowiednio 12 i 1 Mb / s, w zależności od odległości komunikacji i innych okoliczności.
Wzrost wydajności został osiągnięty dzięki następującym czynnikom:
Ulepszona technologia modulacji - połączenie czterowymiarowej modulacji kratowej (16 stanów) i 1-bitowej kwadraturowej modulacji amplitudy (QAM), co daje w szczególności zwiększoną odporność na zakłócenia z nadawania AM;
Wykorzystanie zmiennej liczby bitów usługowych (które w ADSL stale zajmują pasmo 32 Kbps) - od 4 do 32 Kbps;
Bardziej wydajne kodowanie (w oparciu o metodę kodu Reeda-Solomona).
ADSL2 +. W styczniu 2003 roku ITU wprowadza standard G992.5 (ADSL2 +) - zalecenie, które podwaja przepustowość pobierania danych, a tym samym zwiększa szybkość transmisji danych w liniach telefonicznych krótszych niż około 1,5 km.
Podczas gdy standardy ADSL2 definiują szerokość pasma pobierania danych odpowiednio 1,1 MHz i 552 kHz, ADSL2 + zwiększa tę częstotliwość do 2,2 MHz. Rezultatem jest znaczny wzrost szybkości transmisji danych na krótszych liniach telefonicznych.
ADSL2 + pomaga również zmniejszyć wzajemne zakłócenia. Może to być szczególnie przydatne, jeśli asymetryczne przewody cyfrowej linii abonenckiej zarówno z centrali, jak i zdalnego terminala znajdują się w tej samej wiązce, gdy są kierowane do domów abonentów. Wzajemne zakłócenia mogą znacząco wpłynąć na szybkość przesyłania danych na linii.
ADSL2 + może zaradzić temu problemowi, używając częstotliwości poniżej 1,1 MHz od stacji centralnej do terminala zdalnego oraz częstotliwości od 1,1 do 2,2 MHz od terminala zdalnego do stacji abonenckiej. Pozwoli to wyeliminować większość przesłuchów między usługami i zaoszczędzić szybkości transmisji danych z centrali.
Inne technologie xDSL (tabela 3.12)
RADSL. W 2001 roku wprowadzono specyfikację Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL), która koryguje prędkość transmisji w zależności od długości i jakości łącza lokalnego. Wcześniej abonenci musieli znajdować się w promieniu 3,5 km od lokalnej centrali telefonicznej, aby móc połączyć się z ADSL. W przypadku RADSL zasięg został zwiększony do 5,5 km, a tolerancja hałasu wzrosła z 41 do 55 dB.
Tabela 3.12 Charakterystyka technologii xDSL
|
HDSL. Technologia HDSL jest symetryczna, co oznacza, że \u200b\u200bdla wyjściowego i wejściowego strumienia danych zapewniona jest taka sama szerokość pasma. Wykorzystuje okablowanie z 2-3 lub więcej zakręcona para w kablu. Chociaż typowy zasięg (3 km) jest mniejszy niż w przypadku ADSL, można zainstalować wzmacniacze sygnału nośnej, aby przedłużyć połączenie o 1 - 1,5 km.
SDSL. Technologia jest podobna do HDSL, ale z dwoma wyjątkami: używana jest jedna para przewodów, a maksymalna długość jest ograniczona do 3 km.
VDSL. Jest to najszybsza technologia cyfrowej linii abonenckiej. Prędkość strumienia wejściowego wynosi 13-52 Mbit / s, a strumień wyjściowy 1,6-2,3 Mbit / s na pojedynczej parze przewodów. Jednak maksymalna odległość komunikacji wynosi tylko 300-1500 m, a urządzenia ADSL i VDSL nie są kompatybilne, chociaż stosowane są podobne algorytmy kompresji i technologie modulacji.
Modemy kablowe. Modemy kablowe oferują perspektywę szybki dostęp do Internetu za pomocą istniejących sieci szerokopasmowych telewizji kablowej. Ta technologia jest bardziej odpowiednia do zastosowań domowych niż biurowych, ponieważ obszary mieszkalne są zwykle bardziej okablowane.
Typowe urządzenia, wykonane na przykład przez takich producentów jak Bay Networks czy Motorola, to zewnętrzne moduły, które łączą się z komputerem klienckim przez Ethernet, USB lub FireWire. W większości przypadków modem kablowy użytkownika ma przypisany jeden adres IP, ale dodatkowe adresy IP można podać wielu komputerom lub wiele komputerów może współużytkować jeden adres IP za pomocą serwera proxy. Modem kablowy wykorzystuje jeden lub dwa kanały telewizyjne 6 MHz.
Ponieważ sieć telewizji kablowej ma topologię magistrali, każdy modem kablowy w sąsiedztwie współdzieli dostęp do pojedynczej sieci szkieletowej kabla koncentrycznego (rysunek 3.10).
Zadaniem modemu kablowego jest modulowanie i demodulowanie sygnału w strumieniu danych; ale podobieństwo z modemami analogowymi się kończy. Modemy kablowe zawierają również tuner (w celu oddzielenia sygnału danych od reszty strumienia transmisji); składniki karty sieciowej
Postać: 3.10. Systemy komunikacji wykorzystujące modemy kablowe
terra, mosty i routery (do połączenia z wieloma komputerami); oprogramowanie zarządzanie siecią (tak, aby operator telewizji kablowej mógł kontrolować pracę) i urządzenia szyfrujące (aby przepływ danych nie został przerwany i nie został przypadkowo wysłany do odbiorcy).
Kabel ma szereg praktycznych wad w porównaniu z xDSL - nie wszystkie domy są wyposażone telewizja kablowa (a niektórzy nigdy nie będą); ponadto dla wielu podłączonych użytkowników nadal jest bardziej prawdopodobne, że komputer znajduje się w pobliżu gniazda telefonicznego niż w pobliżu telewizora lub dławika kablowego. Jednak wielu użytkownikom domowym kabel oferuje perspektywę szybkiego dostępu do Internetu po przystępnej cenie. Teoretycznie możliwe są prędkości do 30 Mb / s. W praktyce firmy kablowe ustawiają prędkość upstream na 512KB / s, a downstream na 128KB / s.
Najbardziej niezawodne łącza niesymetryczne są wykonane za pomocą kabla koncentrycznego, ale są drogie. Inną wadą przewodów z pojedynczą końcówką jest wysoki poziom szumów występujących we wspólnym przewodniku. Te wady są praktycznie nieobecne w symetrycznych liniach komunikacyjnych.
Linie zbalansowane to dwa przewody odizolowane od wspólnego przewodu. Zarówno na wejściu, jak i na wyjściu linia symetryczna jest obciążana na rezystancję charakterystyczną, a obciążenie jest podłączane symetrycznie względem wspólnego przewodu.
Zwykle linie symetryczne są wykonane w postaci skręconej pary (patrz rys. 114), której charakterystyczna (charakterystyczna) impedancja wynosi zwykle około 130 omów.
Ryc.114. Symetryczna linia komunikacyjna.
Linia zbalansowana ma zwiększoną odporność na zakłócenia ze względu na fakt, że oba przewody linii są połączone ze wspólnym przewodem obwodu przez tę samą rezystancję. Aby zorganizować normalną pracę linii, konieczne jest przesłanie sygnału w obu przewodach linii w antyfazie, co oznacza, że \u200b\u200bjeśli sygnał na wejściu jednego przewodu linii ma wysoki poziom, to na wejściu drugiego przewodu sygnał musi mieć niski poziom.
Można to zrobić za pomocą dwóch falowników podczas nadawania i odpowiednio wyzwalania RS podczas odbioru (Rys. 115).
Ryc.115. Symetryczna linia komunikacyjna z elementami TTL.
Elementy logiczne używane jako nadajniki muszą mieć zwiększoną obciążalność, np. 155LA6 lub stopnie tranzystorowe oparte na mikroukładzie 155LP7 (rys.116).
Ryc.116. Nadajnik na chipie 155LP7.
Na rysunku przyjęto oznaczenia: D - wejście danych, C - wejście synchronizacyjne, A - wejście linii komunikacyjnej. Ponieważ do normalnej pracy symetrycznej linii komunikacyjnej sygnały muszą być doprowadzane do przewodów linii w kodzie parafazy, w lewym obwodzie tranzystory są połączone popychaczami nadajników, a odwrócenie jest realizowane przez dolny element 2I-NOT. W prawym obwodzie jeden tranzystor jest włączany zgodnie z obwodem wtórnika emitera (nie ma inwersji), a drugi włączany jest przełącznikiem (występuje inwersja). W celu dopasowania rezystory równe połowie impedancji charakterystycznej są używane jako obciążenia w obu obwodach.
Jako odbiorniki symetrycznych linii komunikacyjnych konieczne jest stosowanie urządzeń służących do parafazowej prezentacji informacji z histerezą na wejściu.
Wykład 35.
Przetworniki cyfrowo-analogowe i analogowo-cyfrowe.
Urządzenia elektroniczne zaprojektowane do zmiany formy reprezentacji wartości zmiennych. Istnieją analogowe i cyfrowe formy prezentacji informacji. Analogowa forma reprezentacji polega na tym, że każda zmienna jest reprezentowana przez stale zmieniającą się wielkość. Przykładem może być napięcie lub prąd elektryczny w dowolnym obwód elektryczny... Rzeczywiście, prąd w obwodzie elektrycznym może przyjąć wartość określoną przez parametry obwodu, ale liczba tych wartości jest nieskończenie duża. Cyfrowa forma reprezentacji polega na tym, że wartość zmiennej jest reprezentowana przez wielocyfrową liczbę pozycyjnego systemu liczbowego. Liczba wartości zmiennej jest określana przez błąd w reprezentacji zmiennej. Tak więc, jeśli zmienna jest reprezentowana przez czterocyfrową dziesiętną liczbę całkowitą, to błąd reprezentacji jest jednostką niskiego rzędu, a liczba wartości zmiennych wynosi 10000.
2 asymetryczna linia
3
4 asymetryczna cyfrowa linia abonencka
Zobacz także inne słowniki:
asymetryczna cyfrowa linia abonencka - Metoda szybkiego przesyłania informacji zwykłym przewodem telefonicznym. Transmisja odbywa się na wysokich częstotliwościach, oryginalny standard ADSL obsługuje prędkości do 8 Mbps i wyższe w jego kolejnych wersjach. Bezpośrednio ATC ... ...
asymetryczna cyfrowa linia abonencka z adaptacją prędkości - Linia dostępu abonenckiego o dużej szybkości, w której szybkość przesyłania informacji zmienia się w zależności od długości linii i całkowitej liczby zaangażowanych kanałów. Prędkość strumienia przychodzącego może zmieniać się w granicach 0,375 1 Mbit / s, a wychodzącego ... Podręcznik tłumacza technicznego
asymetryczna cyfrowa linia abonencka z adaptacyjną przepływnością - - [L.G. Sumenko. Angielsko-rosyjski słownik technologii informacyjnych. M.: GP TsNIIS, 2003.] technologia informacyjna ogólna adaptacyjna asymetryczna cyfrowa linia abonencka EN RateRADSL ... Podręcznik tłumacza technicznego
Asymetryczna cyfrowa linia abonencka (ADSL) - ADSL, Kb / s (Asymmetric Digital Subscriber Line) to technologia modemowa przeznaczona do łączenia urządzeń końcowych (klienta) z punktem dostępu dostawcy (operatora telekomunikacyjnego). Konwertuje standardowe linie telefoniczne abonenta na ... ... Oficjalna terminologia
Internet w Danii - Asymmetric Digital Subscriber Line lub ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) została wprowadzona w Danii w 1999 r. Co więcej, technologia została wprowadzona na poziomie niemal stanowym, a obecnie w Danii 97% ... ... Wikipedia
Oprócz parametrów transmisji, ogromny wpływ na parametry elektryczne Kable zbalansowane mają również wpływ na parametry.
PARAMETRY WPŁYWU
Główną metodą zmniejszania takich wpływów jest skręcanie rdzeni pary miedzianej. Najbardziej rygorystyczne wymagania w tym zakresie nakładane są w strukturalnych systemach kablowych (SCS) o szerokim zakresie częstotliwości roboczych: brak skręcania przewodów jest dopuszczalny w odległości nie większej niż 1/2 cala od punktu połączenia dwóch segmentów kabla.
Pomiary przesłuchów to przesłuchy bliskie (NEXT) i przesłuchy dalekiego końca (FEXT). Parametry te pozwalają ocenić przydatność par zbalansowanych kabli do szybkiej transmisji danych. Tłumienie przejściowe NEXT i FEXT można wyrazić jako logarytm stosunku mocy generatora P 1 zasilającego obwód wpływający do mocy zakłóceń P 2 w obwodzie, na który ma to wpływ, tj. Jako 10lg (P 1 / P 2) dB lub jako różnicę poziomów we wskazanych punkty p 1 - p 2.
Warto przypomnieć, że poziom sygnału lub zakłócenia w dowolnym punkcie X linii komunikacyjnej szacuje się na px \u003d 10lg (P x / 1mW) dB. Tutaj P x jest mocą sygnału w punkcie X. Czasami zamiast dB stosuje się notację dBm, aby podkreślić fakt, że jako moc odniesienia wybrana jest moc sygnału 1 mW. Skrót dB zostanie użyty poniżej.
Wartość NEXT jest szacowana na podstawie różnicy między poziomami sygnału na wyjściu nadajnika jednej pary a zakłóceniami wywołanymi przez niego na wejściu odbiornika drugiej, mierzonymi w tym samym punkcie, czyli NEXT \u003d p 10 - p 20.
Parametr NEXT ma decydujące znaczenie w trybie jednokablowym linii komunikacyjnej, gdy sygnały o przeciwnych kierunkach transmisji są przesyłane parami jednego kabla. Odgrywa również kluczową rolę w przypadkach, gdy eliminacja echa jest używana do oddzielania sygnałów z przeciwnych kierunków przesyłanych tą samą parą. Jak wiadomo, widma sygnałów o przeciwnych kierunkach transmisji całkowicie (na przykład dla HDSL) lub częściowo (dla ADSL) pokrywają się. Wcześniej w krajowej literaturze technicznej dla parametru NEXT stosowano oznaczenie A 0.
Wartość FEXT jest szacowana na podstawie różnicy między poziomami sygnału na wyjściu nadajnika jednej pary a zakłóceniami, jakie wytworzył na wejściu odbiornika drugiej. Jednak w przeciwieństwie do NEXT, podczas pomiaru FEXT nadajnik danej pary i odbiornik pary, której dotyczy problem, znajdują się w przeciwnych punktach linii transmisyjnej.
FEXT jest parametrem definiującym w dwuprzewodowym trybie pracy linii komunikacyjnej, gdy sygnały z przeciwnych kierunków transmisji są przesyłane parami różnych kabli. Ma to kluczowe znaczenie, gdy FDM jest używany do oddzielania przeciwnych kierunków na tej samej parze (na przykład w systemach ADSL lub VDSL). Wówczas widma sygnałów o przeciwnych kierunkach transmisji nie nakładają się i nie ma efektu przejściowego na bliskim końcu. Wcześniej parametr FEXT był zwykle określany jako A L.
Przy wszystkich pozostałych parametrach wartość FEXT jest znacznie wyższa niż NEXT, ponieważ w pierwszym przypadku wpływający sygnał ulega tłumieniu w linii komunikacyjnej, aw drugim wpływa bezpośrednio na dotkniętą parę.
Parametr NEXT wraz ze wzrostem długości linii L najpierw maleje, a następnie stabilizuje się: począwszy od określonej długości prądy interferencyjne z odległych obszarów są tak słabe, że praktycznie nie wpływają na wartość NEXT. Inaczej przedstawia się sytuacja w przypadku dodawania prądów wzajemnych oddziaływań na dalekim końcu - wraz ze wzrostem długości linii wszystkie jej odcinki wprowadzają takie same wartości szumów. Przesłuch zmniejsza się wraz ze wzrostem częstotliwości, przy czym NEXT zmniejsza się z szybkością 15 dB na dekadę, a FEXT z szybkością 20 dB na dekadę. Niższą stromość zależności częstotliwościowej FEXT tłumaczy się tym, że wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta tłumienie przejściowych prądów zakłócających, docierających do bliskiego końca z odległych odcinków linii.
Oprócz rozważanych parametrów NEXT i FEXT, w praktyce oceny systemów okablowania strukturalnego, szeroko stosowane są dwa nowe - ACR i ELFEXT, nad którymi zajmiemy się bardziej szczegółowo.
Współczynnik tłumienia do przesłuchu (ACR) jest równoważny stosunkowi sygnału do szumu dla przesłuchu bliskiego końca NEXT, to znaczy służy jako oszacowanie na wejściu odbiornika dla osłabionego sygnału i dla zakłóceń przesłuchu bliskiego końca. ACR jest określany ilościowo jako miara logarytmiczna różnicy NEXT i tłumienia kabla. Jeśli na przykład wartość ACR wynosi 10 dB, oznacza to, że moc zakłóceń NEXT na wejściu odbiornika będzie 10 razy mniejsza niż pożądana moc sygnału, tj. Stosunek sygnału do szumu wyniesie 10.
Niech system łączności będzie pracował w trybie jednoprzewodowym, a poziomy sygnałów na wyjściach nadajników w punktach A i B będą takie same i równe 0 dB. Jeśli tłumienie linii przy częstotliwości f jest oznaczone k, to przy przesłuchach NEXT na tej samej częstotliwości, poziomy sygnału p c i przesłuch p p na wejściu odbiornika A będą wynosić, odpowiednio, k i NEXT.
Wtedy ACR \u003d p с - p p \u003d NEXT - a k.
Praktyczne znaczenie parametru ACR staje się jaśniejsze, gdy na jednym wykresie zostaną przedstawione charakterystyki częstotliwościowe tłumienia pary symetrycznej (a), przesłuchu (NEXT) i parametru (ACR). Częstotliwość, przy której wartości tłumienia i NEXT są takie same (w tym przypadku jest równe 100 MHz), określa górną granicę zakresu częstotliwości roboczej. Przy częstotliwościach powyżej limitu moc zakłóceń NEXT przekracza moc sygnału.
Równopoziomowy przesłuch dalekiego końca (ELFEXT) ma takie samo fizyczne znaczenie jak ACR. Jedyna różnica między nimi polega na tym, że ACR jest powiązany z NEXT, a ELFEXT jest powiązany z FEXT. Parametr ELFEXT staje się krytyczny w przypadkach, gdy kilka nadajników tego samego systemu nadaje w jednym kierunku parami umieszczonymi w jednym kablu.
W tym przypadku ELFEXT \u003d FEXT - a k.
Należy zauważyć, że wcześniej w krajowej literaturze technicznej dla parametru ELFEXT, który na drugim końcu nazywano ochroną przed przejściowymi wpływami, używano oznaczenia A z.
Oprócz parametrów ACR i FEXT dwa dodatkowe parametry - PS-ACR (Power Sum ACR) i PS-ELFEXT (Power Sum ELFEXT), biorąc pod uwagę całkowity wpływ wszystkich innych par kabli na tę parę.
ASYMETRIA LINII
Asymetria jest jednocześnie parametrem transmisji, ponieważ jest określana przez parametry pary i wpływa na jej wydajnośći parametr wpływu, ponieważ wpływa na przejścia między innymi parami.
Każda zrównoważona linia musi być w określony sposób zrównoważona względem ziemi. W zależności od prądu - stałego lub przemiennego - rozróżnia się dwa rodzaje asymetrii.
Asymetria w prąd stały szacuje się na podstawie względnej wartości różnicy rezystancji rdzeni linii symetrycznej i nie powinna przekraczać 1%. Obecność rezystancyjnej asymetrii linii, równej różnicy rezystancji jej rdzeni mierzonych przy prądzie przemiennym, można zinterpretować jako włączenie do niego dodatkowego filtra dolnoprzepustowego z rezystancją podłużnego ramienia dR. Oprócz elementu rezystancyjnego, podłużna nierównowaga linii zawiera na ogół składową pojemnościową; może powstać np. w wyniku przypadkowego skrzyżowania przewodów różnych par w punktach połączeń kablowych. Składnik ten można interpretować jako poprzeczną pojemność dodatkowego filtra dolnoprzepustowego wspomnianego powyżej.
Stopień niewyważenia podłużnego AC jest mierzony przez podłużną stratę konwersji (LCL). Przyczynami wzdłużnej nierównowagi skrętki mogą być luźne styki w punktach połączeń przewodów kablowych (punkty skręcania lub lutowania, szafy rozdzielcze itp.). Problem niewyważenia wzdłużnego nie może być uważany za rozwiązany, nawet jeśli asymetria wzdłużna danej pary jest znormalizowana. Jest to warunek konieczny, ale jeszcze niewystarczający do rozwiązania problemu asymetrii wzdłużnej w konkretnym kablu. Warunek wystarczalności wymaga obowiązkowego sprawdzenia wszystkich par wiązki lub skrętu pod kątem zgodności z normami asymetrii wzdłużnej. Faktem jest, że jakakolwiek nierównowaga, nawet w niedziałającej parze, jest źródłem zakłóceń dla wszystkich pracujących par, powodując zmniejszenie ich przepustowości.
Transmisja sygnału przez linie komunikacyjne.
Szczególne znaczenie mają obwody elektryczne, przez które przesyłane są sygnały zarówno między wejściami i wyjściami mikroukładów na płytce drukowanej, jak i między różnymi urządzeniami komputerowymi umieszczonymi na różnych płytkach iw różnych przypadkach.
Takie obwody elektryczne będą nazywane liniami komunikacyjnymi. Większość linii komunikacyjnych jest niezrównoważona.
Rysunek 105 przedstawia typy asymetrycznych linii komunikacyjnych: a - jeden przewód, b - skrętka, c - kabel koncentryczny
Ryc.105. Niesymetryczne linie komunikacyjne.
Pojedynczy przewód - wspólna linia komunikacyjna szeroko stosowana na płytkach drukowanych, wyjście nadajnika i wejście odbiornika są połączone jednym przewodnikiem, a obwód jest elektrycznie zamknięty wspólnym przewodem płytki drukowanej. Zaletą jednoprzewodowej linii komunikacyjnej jest prostota, a wadą jest duża ilość zakłóceń występujących we wspólnym przewodzie płytki drukowanej i wpływających na przesyłany sygnał.
Skrętka - dwa izolowane przewody skręcone ze sobą, jeden z nich łączy nadajnik i odbiornik sygnałów, a drugi służy do zamknięcia obwodu elektrycznego. W przypadku stosowania skrętki w obwodzie drukowanym odporność na zakłócenia transmisji informacji jest znacznie zwiększona, ale koszt tej konstrukcji jest wyższy niż w przypadku pojedynczego przewodu.
Kabel koncentryczny to specjalna konstrukcja składająca się z przewodu środkowego w osłonie izolacyjnej, na górze której znajduje się cylindryczny przewodnik ekranowy.
Sensowne jest rozważenie wpływu odbicia sygnału, jeśli linia komunikacyjna działa jako długa linia, a jest to określone przez spełnienie warunku
Gdzie jest czas propagacji sygnału przez linię komunikacyjną, to czas trwania sygnału impulsowego.
Gdy ta nierówność jest spełniona, odbite sygnały z końców linii nie wpływają na kształt impulsu, tj. taka linia nie ma sensu traktować jako długiej linii. Biorąc pod uwagę, że prędkość propagacji sygnałów w liniach łączących wynosi około 25 cm / ns, a czas trwania krawędzi szeregu utworzonego na wyjściach elementów TTL od 2 do 20 ns, można określić długość przewodów łączących, dla których jest spełniona wskazana nierówność. Dane dotyczące serii TTL podano w tabeli 16.
Tablica 16
Jeżeli przyjmiemy, że jest rezystancją wyjściową źródła sygnału, jest impedancją charakterystyczną linii komunikacyjnej, jest rezystancją obciążenia podłączoną do wyjścia linii, to napięcie na wejściu linii (w punkcie A) można wyznaczyć za pomocą wzoru, gdzie jest napięcie wyjściowe elementu nadajnika. W procesie transmisji sygnału wzdłuż długiej linii sygnały odbijają się od końców linii komunikacyjnej i niejednorodności na jej długości. Współczynnik odbicia na wejściu liniowym (w punkcie A) można oszacować za pomocą zależności
i na wyjściu linii (w punkcie B) -
Wielkość fali odbitej definiuje się jako iloczyn wielkości fali padającej i współczynnika odbicia.
Rozważmy np. Wpływ odbicia na jakość transmisji sygnału po torze komunikacyjnym pomiędzy dwoma elementami logicznymi o parametrach: ,,, element logiczny - przetwornik zmienia stan wyjścia z zera na jeden przy napięciu 4V. Współczynniki odbicia przyjmują wartości i.
Podczas przełączania elementu na wejściu liniowym (w punkcie A) mamy
Sygnał ten dociera do końca linii i jest odbijany, na końcu linii (w punkcie B) będziemy mieć, a produkt jest falą odbitą, która dociera do początku linii i jest ponownie odbijana. W tym przypadku na wejściu liniowym otrzymujemy
Wyniki obliczeń w postaci wykresów przedstawiono na Rysunku 106.
Jak widać na wykresie, sygnał na wejściu i wyjściu linii jest płynnie rosnącym napięciem, którego forma prowadzi tylko do opóźnienia sygnału w czasie. Jednak w przypadku innych współczynników rezystancji przebieg ulega poważniejszym zmianom, które mogą prowadzić do nieprawidłowego działania. Rozważ działanie linii z :, innymi parametrami, tak jak w poprzednim przykładzie. Współczynniki odbicia przyjmą wartości i.
Ryc.106. Wykres zmian napięcia na końcach
Najgorszy stosunek będzie miał miejsce, gdy współczynniki odbicia na obu końcach linii będą pojedyncze i mają różne znaki, możliwa jest całkowita utrata informacji.
Ryc.107. Harmonogram transmisji sygnału przez linię komunikacyjną.
Takie zniekształcenia sygnałów podczas przesyłania ich długimi liniami prowadzą do zmniejszenia niezawodności całego urządzenia obliczeniowego. Aby zredukować zniekształcenia przy długich liniach, konieczne jest dopasowanie ich do nadajników i odbiorników sygnału.
