Telekomunikacyjne systemy dostępowe

Sieć dostępowa - połączenie pomiędzy centralą abonencką a urządzeniem abonenckim. Sieci dostępowe – najdroższy element systemu telekomunikacyjnego (ok. 70%), bo duża liczność i duże rozproszenie abonentów indywidualnych. para przewodów miedzianych, przewody energetyczne, światłowód, połączenie radiowe, połączenie optyczne.

np abonentów, średnio 2 km km linii ! Sieć dostępowa POTS

Potrzeba powszechnego dostępu do danych cyfrowych... Dane te są dostępne w centralach, węzłach sieciowych, w sieciach szerokopasmowych… ale chcemy doprowadzić je do abonentów... … i chcemy wykorzystać istniejącą sieć telefoniczną (koszt!).

Typowe pasmo łącza telefonicznego 0,3 - 3,4 kHz w tym pasmie trzeba się zmieścić! przepustowość kanału telefonicznego - maksymalna szybkość transmisji informacji (w bitach na sekundę), (przy założonej jakości połączenia). B = 3,1 kHz SNR = 1 (0 dB) C t = 3,1 kb/s SNR = 10 (10 dB) C t = 11,8 kb/s SNR = 100 (20 dB) C t = 20,7 kb/s SNR = 1000 (30 dB) C t = 34,0 kb/s SNR = (40 dB) C t = 41,4 kb/s

Jakość sygnału musi być bardzo dobra, aby uzyskać dużą przepustowość......i trzeba stosować wielowartościowe modulacje przebiegu nośnego, aby pasmo mogło pozostać 300 Hz Hz...dlaczego? tłumienność linii szybko rośnie powyżej 4 kHz, rośnie przesłuch między przewodami modemy

zalecenie V.01 parametr „0” „1” ASK ton wyłączony włączony FSK częstotliwość wyższa niższa PSK faza odniesienia przeciwna DPSK zmiana fazy brak zmiany zmiana fazy

Modemy ZalecenieSzybkośćParametry V.21= < 300 b/sFSK 980/1180 Hz i 1650/1850 Hz moc wyj. = < 1mW V /600 b/sPSK 1200 Hz/2400 Hz V.22 bis2400/1200 b/s16-QAM V /600 b/s V b/s1800 Hz n-QAM +TCM V.32 bis14400 b/s1800 Hz 32-QAM V b/s V.34 bis33600 b/s V.9056 kb/sn-QAM +kompresja V.9256 kb/s i to jest kres możliwości systemu telefonicznego...

Modem V.21 modulacja FSK 300 b/s łączność dupleksowa !

modem V.22 bis 2400 b/s, ale szybkość modulacji 600 bodów bity grupowane w czwórki pierwsze dwa określają kwadrant konstelacji, pozostałe dwa - punkt w kwadrancie modulacja 16-QAM łączność dupleksowa

modem V.32bis maksymalnie b/s jedna częstotliwość 1800 Hz w obydwu kierunkach kompensacja echa szybkość modulacji 2400 bodów (typowa dla nawet „szybkich” modemów) modulacja 128 QAM ale w połączeniu z kodowaniem splotowym – Trellis Code Modulation (TCM) w danym cyklu możliwy jest wybór tylko 64 wartości parametrów fali nośnej (1800 Hz) - równoważne to jest 6 bitom na symbol (TCM64) inne przepływności 9600 b/s TCM b/s 4QAM 6 bitów danych + bit dodatkowy z kodowania splotowego = razem 7 bitów na symbol (128 punktów konstelacji)

modem V.42bis kompresja danych 4:1, typowo 2:1 korekcja błędów modem V.90 i V.92 przepływność maks. 56 kb/s down i 33 kb/s up koniec analogowych modemów

W 1980 roku J. W. Lechleider zaproponował użycie zwykłej linii telefonicznej jako kanału szerokopasmowego na krótkim odcinku między abonentem a centralą. Tę technikę „ochrzcił” jako cyfrową linię abonencką. Czy to jest możliwe w tradycyjnym kablu telefonicznym? Digital Subscriber Line = DSL

Tłumienie zależy od medium transmisyjnego media przewodowe wykładniczo z odległością media bezprzewodowe z potęgą (kwadratem) odległości można uzyskać dużo większe zasięgi

wpływ szybkości transmisji (czyli ~ częstotliwości) na zasięg wyniki okazały się trochę obiecujące…

podjęto starania nad udoskonaleniem dostępowych kabli telefonicznych pojawiły się standardy szybkiego przesyłania danych cyfrowych w linii telefonicznej...dopuszcza się tłumienność do 30 dB Przewód Cu 0,5 mm 1 km  20 kHz4,1 dB/km 50 kHz5,3 dB/km 90 kHz6,5 dB/km 138 kHz 7,8 dB/km 276 kHz 11 dB/km 400 kHz 13,2 dB/km ~ 1,58 x dla napięcia

Technologie przesyłu danych po liniach kablowych (skrętce) ISDN DSL 160 kb/s HDSL2048 kb/s3,6 km ADSL6 Mb/s3,6 km VDSL13 Mb/s1,2 km 26 Mb/s0,6 km 52 Mb/s0,3 km. xDSL

kiedyś połączenia 6-przewodowe, potem 4-przewodowe, obecnie 2-przewodowe transmisja dupleksowa (z kompensacją echa) przepływności – początkowo 1,536 Mb/s (T1), potem 2,048 Mb/s (E1) kod liniowy w pasmie podstawowym 2B1Q (pasmo ok. 600 kHz) lub modulacja CAP 64 (pasmo ok. 300 kHz) zasięg: 3,6 km ze wzmacniaczem dla kabla o przekroju 0,4 mm; 10 km ze wzmacniaczem dla kabla o przekroju 0,8 mm Modulacja CAP 64 – trochę podobna do 64 QAM ale realizowana cyfrowo – w procesorze HDSL - High data rate Digital Subscriber Line

przepływność w kierunku sieć - abonent większa niż abonent - sieć 1 para przewodów do 640 kb/sdo 6 Mb/s tu konieczne jest kasowanie echa kanały modulacja CAP; obecnie DMT DMT  OFDM korekcyjne kodowanie danych - splotowe i RS ADSL – Asymetric DSL

ADSL DMT  OFDM 256 „równoległych” wąskopasmowych (4 kHz) kanałów; odstęp kanałów 4,3125 kHz modulacja QAM w kanałach; przepływność w każdym do b/s/Hz, dostosowywana do (S/N) maksymalna przepływność w jednym kanale kb/s ale łączna przepływność  256 x 64 kb/s

splitter (rozdzielacz) ADSL

bardzo duże przepływności, ale mały zasięg brak jednolitych ustaleń międzynarodowych modulacja DMT + transformacja falkowa konieczna współpraca z sieciami światłowodowymi 13 Mb/s1,2 km 26 Mb/s0,6 km 52 Mb/s0,3 km FTTB FTTC VDSL – Very High DSL

Porównanie zakresów częstotliwości

Rate Adaptive DSL Single DSL

systemy bezprzewodowe możliwe zakłócenia pasmo ograniczone (regulacje) prosta infrastruktura możliwość łączności w ruchu systemy przewodowe pasmo ~ nieograniczone (prawnie) możliwość zwielokrotnienia przestrzennego złożona infrastruktura

Sieć telewizji kablowej jako sieć dostępowa w góręw dół 5 MHz 42 MHz 54 MHz 900 MHz wymagane odpowiednie protokoły dostępu do sieci (TDMA)… modulacja 64QAM lub 256QAM w jednym kanale 6-8 MHz jeden kanał TV (6-8 MHz) w tym zakresie przeznaczony jako dostępowy jeden kanał zwrotny (~ 4 MHz) zwiększony poziom zakłóceń, ale małe tłumienie kabli; współcześnie to pasmo jest wolne, łatwiejsza konstrukcja filtrów niski poziom zakłóceń, duże tłumienie kabli modulacja PSK lub QPSK

Kanał zwrotny – problem z przenikiem sygnału do odbiorników RTV ~ 10 mV ~ 1 V

Modem kablowy w sieci CATV

Transmisja danych po przewodach energetycznych PLC - Power Line Communications Należy liczyć się z dużym tłumieniem i bardzo dużym poziomem zakłóceń

do szybkich transmisji - za mało można wykorzystywać do wąskopasmowej transmisji, o małej przepływności (sterowanie na odległość, odczyt mierników) Szybkie transmisje – potrzeba częstotliwości aż do 30 MHz Wtedy system PLC może stać się bardzo rozległym nadajnikiem zakłóceń RF przepustowości do ~ 2 Mb/s na zewnątrz budynków ~~ 12 Mb/s wewnątrz (nawet ~ 40 Mb/s) od 150 kHz zaczyna się pasmo chronione zakres pasmo cz. max. napięcie zastosowanie A 9-95 kHz 10V służby B kHz 1,2Vdomowe C kHz 1,2Vdomowe Pasma do PLC (wg CENELEC)

Sieć PLC w sieci zewnętrznej i wewnętrznej budynku bezpieczniki przewód zerowy moduł komunikacyjny stacja bazowa S - sprzęgacze dotad

Optyczne (światłowodowe) sieci dostępowe aktywne - sieć zawiera elementy wymagające zasilania (wzmacniacze, regeneratory, …), przeprowadzające obróbkę rozprowadzanych sygnałów, kosztowne utrzymanie w eksploatacji; pasywne - tylko elementy pasywne typu sprzęgacz, rozdzielacz (splitter), filtr niskie koszty, duża niezawodność, mniejsze zasięgi. Elementy wymagające zasilania - tylko na końcach.

OLT = Optical Line Terminal DSLAM = DSL Access Multiplexer ONU = Optical Network Unit RN =Remote Node Światłowody w sieciach dostępowych

Aktywne dostępowe sieci optyczne Pasywne dostępowe sieci optyczne (PON) upstream - lasery 1310 nm downstream – 1 laser 1490 nm konieczne TDMA tańsze jakaś synchronizacja

W sieciach PON stosuje się tryb rozgłoszeniowy (dyfuzyjny) – - mniejsze bezpieczeństwo korespondencji (jest szyfrowanie).