Techniki transmisji

Techniki transmisji w miedzianych sieciach dostępowych

Przed powstaniem cyfrowych technologii transmisji danych poprzez miedziane sieci kablowe istniały inne techniki transmisji analogowej wykorzystujące z powodzeniem zakres pasma telefonicznego osiągając szybkości przesyłu danych do 28,8 kb/s. Jednak jak wiadomo skrętka przewodów miedzianych nie ogranicza pasma do 3,4 kHz. Bez filtrów sieć taka może przenosić sygnały do ok.1MHz. na ograniczoną oczywiście odległość. Impulsem do wykorzystania tych możliwości była idea tworzenia dostępów cyfrowych ISDN. Powstała wówczas technologia szybkiej transmisji danych wykorzystująca jako medium transmisyjne tzw. skrętkę przewodów miedzianych nosząca ogólne miano techniki DSL (Digital Subscriber Line). Początki stosowania tej technologii przypadają na lata osiemdziesiąte a dziś stanowią one całą grupę różnorodnych rozwiązań technologicznych nazywanych xDSL. Technologie te stanowią rozwiązanie alternatywne dnia dzisiejszego pozwalające wykorzystać efektywniej już istniejącą tradycyjną infrastrukturę sieci abonenckich. 

DSL 
Technologia DSL dawała początkowo możliwość transmisji danych w obu kierunkach z szybkością 160 kb/s przez parę miedzianą o średnicy żyły 0,5 mm, na odległość ok. 5,5 km . Modemy DSL na parze miedzianej wykorzystują pasmo od 0 do ok. 120 kHz i obecnie oprócz transmisji sygnałów ISDN są wykorzystywane do konwersji pojedynczej linii telefonicznej w dwa lub cztery kanały (linie) przesyłowe (systemy PCM-2, PCM-4).

HDSL

Za ciągłym wzrostem potrzeb w zakresie możliwości dostaw usług telekomunikacyjnych do odbiorcy nadążała jednak dopiero technologia HDSL (High data rate Digital Subscriber Line). Jest to system transmisji przeznaczony do przesyłania strumieni E1/T1. Technologia HDSL jest niejako podstawą dla pozostałych technik tego typu i obecnie jest ona najszerzej stosowaną techniką xDSL . Zdobywa ona coraz większe uznanie wśród operatorów telekomunikacyjnych borykających się z problemami zwiększenia możliwości posiadanych sieci dostępowych. Niejako wersją HDSL, o której warto w tym miejscu wspomnieć jest technika SDSL (Single line Digital Subscriber Line) pracująca na pojedynczej parze przewodów miedzianych i podobnie jak HDSL transmituje strumienie E1/T1. Zasięg tych urządzeń jest mniejszy niż HDSL i wynosi do ok. 3 km .

ADLS

Kolejnym rozwiązaniem bazującym na technice HDSL jest technologia ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), której szczególną cechą jest to, iż transfer do i od abonenta odbywa się niesymetrycznie. Pierwsze wersje systemu ADSL (nazwane później ADSL-1) umożliwiały transmisję w kierunku do abonenta z przepływnością 1.5 Mbit/s (1664 kbit/s w paśmie dupleksowym) przy długości pętli abonenckiej ok.5,5 km. Przeznaczone były one głównie do transmisji ruchomych obrazów skompresowanych za pomocą algorytmu MPEG-1 i umożliwiały odtwarzanie jednego strumienia wideo jakości VHS. Jednak niektóre sekwencje ruchomych obrazów (np. relacje sportowe) dają po kompresji strumień danych o większej przepustowości, poza tym użytkownik może wymagać dostępu do więcej niż jednej usługi równocześnie. Wprowadzono więc system ADSL-2. Posiadał on zwiększoną przepustowość (do 3 Mbit/s przy długości pętli ok. 3.5 km). Używany dzisiaj termin ADSL jest utożsamiany z systemem ADSL-3. Umożliwia on transmisję sygnałów z przepustowością do ok. 9 Mbit/s w kierunku "w dół" (do abonenta) oraz do ok. 1 Mbit/s w kierunku "w górę" (kanał zwrotny od abonenta). Transmisja w tej technologii odbywa się z podziałem na dwa pasma, pasmo kanału zwrotnego w zakresie 20 - 134 kHz oraz pasmo kanału do abonenta w zakresie od 138 kHz do 1,1 MHz. Ponieważ modem ADSL nie używa pasma 0-4 kHz, równocześnie z transmisją danych możliwe jest całkowicie niezależne wykorzystywanie na tej samej linii z telefonu. Modem ADSL i telefon przyłączone są do linii za pośrednictwem prostego filtru rozdzielającego pasmo częstotliwości odbieranego sygnału:

• sygnały o częstotliwościach poniżej 4 kHz trafiają do aparatu telefonicznego
• sygnały powyżej do modemu ADSL.

Analogiczny filtr separuje sygnał na wejściu centrali. Urządzenia ADSL znajdują szczególnie zastosowanie w dostępach multimedialnych gdzie nie jest konieczny szybki transfer dwukierunkowy np. w przypadku korzystania z internetu. Zastosowano w tej technologii rodzaj dość złożonej modulacji DMT (Discrete Multi Tone). Najnowsza, adaptacyjna wersja asymetrycznego dostępu ADSL (nazwa RADSL - Rate Adaptive DSL) pozwala na automatyczne dopasowanie się współpracujących modemów do przepływności aktualnie oferowanych przez dostawcę usług. Jest to najbardziej efektywna forma przekazu przez istniejące kanały informacyjne z przepływnością zmieniającą się dynamicznie, nawet w trakcie korzystania z konkretnej usługi telekomunikacyjnej.

VDSL

Technologia VDSL (Very High speed Digital Subscriber Line) jest stosowana w cyfrowych pętlach abonenckich o bardzo dużej prędkości transmisji (10 Mbit/s i więcej). W systemach tych łącze światłowodowe doprowadza strumień danych do wyniesionego układu komutacyjnego, z którego, przy wykorzystaniu skrętki lub kabli koncentrycznych, dane w postaci cyfrowej rozprowadzane są w promieniu do kilkuset metrów. Prędkość transmisji umożliwia realizację w pełni multimedialnych usług.

Przepustowość [Mbit/s]		Zasięg
“w dół”	“w górę”	[m]
12,96 - 13,8	1,6 - 2,3	1500
25,92 - 27,6	19,2	1000
51,84 - 55,2	25,92	300

VDSL umożliwia transmisję dwukierunkową, w trybie symetrycznym lub asymetrycznym. Tabela powyżej przedstawia możliwe do wykorzystania wartości szybkości transmisji wraz z odpowiadającymi im odległościami linii. Zasięgi systemu są ograniczone przez szybkości transmisji w kierunku w “dół”. Dzieje się tak, ponieważ transmisja w tym kierunku odbywa się w wyższych pasmach częstotliwości oraz charakteryzuje się dużymi przepływnościami. Zmniejszenie szybkości transmisji następuje wraz ze zwiększaniem długości łącza oraz przy realizacji transmisji symetrycznej. System VDSL podobnie jak omawiany wcześnie ADSL również pracuje z podziałem pasma lecz w szerszym jego zakresie. Pozwala to na równoczesną transmisję sygnałów cyfrowych, analogowych sygnałów telefonicznych lub sygnałów dostępu podstawowego ISDN 2B+D. Wykorzystuje do tego celu również jak poprzednik zwielokrotnianie częstotliwościowe sygnałów. Funkcje separacji i mieszania obydwu typów sygnałów realizowane są podobnie jak w ADSL przez sprzęgacze, które są filtrami pasmowo przepustowymi o odpowiednio stromych zboczach i stabilnych parametrach.

Analiza i porównanie cech poszczególnych technik.

Nazwa	Opis	Prędkość transmisji	Tryb	Zastosowanie
V.22 V.32 V.34	Modemy pasma rozmownego	1200bit/s do 28800bit/s	Dupleks	Transmisja danych
DSL	Digital Subscriber Line	160 kbit/s	Dupleks	Usługi ISDN
HDSL	High data rate DSL	1,544 Mbit/s do 2,048 Mbit/s	Dupleks	T1/E1,dostęp LAN,WAN
SDSL	Single Line DSL	1,544 Mbit/s do 2,048 Mbit/s	Dupleks	T1/E1,dostęp LAN,WAN
ADSL	Asymetric DSL	od 1,5 do 9 Mbit/s od 16 do 640 kbit/s	Do abonenta Do sieci	Dostęp do internetu, VOD,zdalny dostęp do LAN
VDSL	Very high data rate DSL	13 do 52 Mbit/s 1,5 do 2,3 Mbit/s	Do abonenta Do sieci	Tak jak ADSL plus HDTV

Powyższa tabela przedstawia podstawowe cechy oraz zastosowania poszczególnych technik xDSL. Jak widać technologie te ewoluują w kierunku zwiększania się ich przepływności po to aby nadążać za potrzebami odbiorców usług telekomunikacyjnych, które coraz częściej sprowadzają się do transmisji multimedialnych. Urządzenia xDSL dają operatorom telekomunikacyjnym możliwość realizowania bardzo nowoczesnych usług bez konieczności inwestowania w budowę systemów dostępu optycznego dlatego też najbliższa przyszłość z całą pewnością będzie okresem intensywnego wykorzystywania tych technik. Obecnie najszerzej stosowaną technologią jest DSL. Technika ta znajduje bowiem zastosowanie przy realizacji dostępów ISDN 2B+D, który jest coraz powszechniejszym rodzajem dostępu abonenckiego w Europie. Technologie mające już swoje stałe miejsce w sieciach dostępowych to HDSL i SDSL. Urządzenia tego typu są powszechnie stosowane przy realizacji dostępów 30B+D w połączeniach między sieciami komputerowymi a nawet niekiedy stanowią uzupełnienie sieci teletransmisyjnej pomiędzy węzłami telekomunikacyjnymi. Bardzo często zdarza się także, że za ich pomocą jest realizowany dostęp do internetu lub sieci pakietowej. W tym ostatnim przypadku zastosowań z całą pewnością przyszłość należy raczej do technik ADSL, które kosztem ograniczenia kanału zwrotnego pozwalają uzyskiwać większe przepływności w kierunku do abonenta. Usługi transmisji danych i multimedialne stanowią bowiem ich główny obszar zastosowań, podobnie jak technik VDSL. W przypadku tych ostatnich można przypuszczać, iż znajdą one zastosowanie raczej w wydzielonych sieciach i w początkowym okresie ich wdrażania będą zaspakajać potrzeby najbardziej wymagających klientów. Można też przypuszczać, że z uwagi na koszty ich zastosowanie w szerszym zakresie będzie raczej nieopłacalne w porównaniu do ceny i możliwości jakie będą dawały światłowodowe sieci dostępowe FITL. Obecnie najbardziej znaną i najczęściej stosowaną jest technika HDSL, która jeszcze długo będzie cieszyć się niesłabnącą popularnością. Wynika to z potrzeb jakie mają operatorzy, dostępności tego rodzaju sprzętu a także ze stosunkowo niewielkiej jego ceny.Z całą pewnością można już dziś powiedzieć, że technologie xDSL mają przed sobą przyszłość w zakresie pewnych zastosowań. Trzeba mieć jednak świadomość ograniczoności zakresu zastosowań tej technologii. O wspomnianej ograniczoności stanowi naturalne medium jakie wykorzystuje ta technika. Stosowanie bowiem do transmisji miedzianych kabli telekomunikacyjnych nawet coraz doskonalszych wiąże się siłą rzeczy z ograniczeniami jakie wynikają z ich właściwości. Mimo to myślę, iż jest to technologia wzbogacająca współczesne, niedoskonałe jeszcze sieci dostępowe i z całą pewnością warta opisania oraz badań.