Новое поколение систем xDSL
Универсальная платформа FlexGain пополнилась новым оборудованием. Системы FlexDSL нового поколения (New Generation) являются революционным шагом в массовом использовании медных линий связи для высокоскоростной цифровой передачи данных и речи. В новой серии впервые в отечественной, а, возможно, и мировой практике реализованны самые современные технологии передачи, такие как TC-PAM (G.shdsl) в системах FlexDSL PAM, аналоговая обработка и коррекция сигнала в системах MEGATRANS 2, CAP Splitter в оборудовании FlexDSL MSDSL.
В 1995 г., являясь эксклюзивным дистрибьютером оборудования Watson, НАТЕКС, одним из первых в СНГ, представил решения HDSL, позволившие «превратить медь в золото», используя для высокоскоростной цифровой передачи тысячи километров уже уложенного медного кабеля.
Однако жизнь, не стоит на месте, требования операторов к качеству, устойчивости, производительности, электромагнитной совместимости DSL-оборудования повышаются с каждым годом. Многие из них специфичны для стран СНГ и Восточной Европы, где наряду с современной аппаратурой трудятся «ветераны» — системы АВУ, К-60, К-24. Поэтому, сегодня НАТЕКС сделал следующий шаг вперед, выпустив собственные системы xDSL.
FlexDSL New Generation — оборудование, специально разработанное для стран Восточной Европы и продолжающее традиции предыдущих систем xDSL на новом технологическом уровне и самой современной элементной базе.
Серия FlexDSL нового поколения разработана инженерами НТЦ НАТЕКС в тесном сотрудничестве с отечественными и зарубежными коллегами. Эксперты в DSL — технологиях с мировым именем разработали ядро FlexDSL на основе современных БИС. Опыт российских специалистов-кабельщиков, проектировщиков аналоговых схем коррекции сигнала позволил оптимизировать работу устройств FlexDSL MEGATRANS на реальных кабельных линиях.
Производство прецизионных электронных устройств, каковыми являются системы передачи FlexDSL MEGATRANS, должно осуществляться на специализированных предприятиях, гарантирующих надежность и качество. Поэтому продукты серии FlexDSL New Generation собираются на заводах в США, Франции и Германии из комплектующих, выпускаемых лидерами индустрии полупроводниковых приборов — Infineon, Conexant, Globespan. Даже механические компоненты, такие как кассеты 19″, для достижения высокого качества выпускаются на специализированных и полностью автоматизированных производствах компаний Schroff, Knurr и др. Все предприятия-субподрядчики, задействованные в выпуске модемов FlexDSL MEGATRANS, и имеют международный сертификат качества ISO 9001. Финишный контроль осуществляет НТЦ НАТЕКС в полгом соответствии с российским стандартом ГОСТ-Р ИСО9001/2. Линейка оборудования FlexDSL MEGATRANS нового поколения включает в себя гамму xDSL-систем, основанных на различных технологиях линейного кодирования. Линейный код является ключевым элементом в обеспечении надежности DSL-соединения. Гибкость в выборе кода позволяет оптимизировать работу цифрового тракта на конкретной кабельной линии в условиях реальной шумовой обстановки. Нет и не может быть одного линейного кода, способного противостоять всем типам помех и в любом приложении обеспечить 100% эффективность использования медной пары. Но есть набор линейных технологий FlexDSL, из которого можно подобрать оптимальное решение для каждого конкретного случая!
В семействе FlexDSL MEGATRANS оператор найдет все популярные в мировой практике методы линейного кодирования. Более того, ля лечения «специфических синдромов» кабельных линий связи стран СНГ в линейке FlexDSL предусмотрены «спецсредства», высокая эффективность которых подтверждается многолетним опытом ученых из ведущих отраслевых институтов ЛОНИИС и ЦНИИС.
Единство конструктивных элементов, систем управления, полноценная техническая поддержка делают серию FlexDSL, как и всю платформу FlexGain, универсальным решением для операторов современных сетей телефонной связи и передачи данных. Что же отличает новое поколение аппаратуры xDSL от предшественников?
Функциональные возможности FlexDSL New Generation значительно расширены. Впервые представлены модемы, использующие самую современную, принятую МСЭ в качестве мирового стандарта, технологию линейного кодирования TC-PAM (стандарт G.shdsl).
Технология MEGATRANS, уже зарекомендовавшая себя как «чемпион по дальнобойности» и обеспечивающая электромагнитную совместимость (ЭМС) с системами типа К-60, интегрирована в аппаратную платформу. Следовательно, понизится стоимость решений MEGATRANS. Но главное, что в новом поколении систем передачи MEGATRANS-2 реализована разработанная НТЦ НАТЕКС технология аналоговой обработки и коррекции сигнала (АОКС), позволяющая увеличить дальность и устойчивость работы на 20-50% в сравнении со стандартными методами.
CAP Splitter, интегрированный во многих моделях систем FlexDSL New Generation с модуляцией CAP, дает возможность использования медной пары для подключения телефонного аппарата параллельно с передачей данных. Реализация CAP Splitter потребовала разработки сложнейшей комбинации фильтров и позволяет не только полностью сохранить линейные характеристики DSL-модема, но и организовать работу аналогового модема или факса в «голосовом» низкочастотном канале на максимальной скорости. Ранее решить эту задачу не удавалось ни отечественным, ни зарубежным производителям DSL.
Подача тока восстановления контактов (ТВК), помогающего улучшить качество работы DSL-оборудования на изношенных линиях, в новой серии предусмотрена для большинства комплектов LTU (станция) — NTU (абонент). Ток восстановления контактов — это низковольтный сигнал, позволяющий «смачивать» ухудшающиеся от времени контакты, тем самым восстанавливая характеристики линии связи. Данная функция значительно увеличивает число пар, пригодных для установки DSL-соединений.
Сменные интерфейсные модули (G.703/V.35/10BaseT) в большинстве модемов с модуляцией CAP (FlexDSL MSDL, NG) дают возможность изменить спецификацию «в последнюю минуту» или даже после закупки оборудования. Удобство такого решения оценят также системные интеграторы и крупные операторы, поддерживающие собственный складской запас аппаратуры.
Наконец, долгожданная функция «мультисервис» (мультиплексирование и кросскоммутация между интерфейсами G.703 и N64) реализована в новом поколении аппаратуры на 100%, а не в «усеченном» виде, как в предыдущих версиях. Теперь оператор может передать поток Е1 (G.703/704), получаемый из транзитной сети, в помещение абонента через DSL-линию, а затем распределить его с помощью модема «мультисервис» на два потока FE1 (G.704) и Nx64 (V.35) для одновременного подключения, например, УАТС и маршрутизатора. Назначение временных интервалов 64кбит/c программируется пользователем. Данная функция стала возможной благодоря применению новой микросхемы фрейма со значительно расширенными функциональными возможностями.
Дальнейшее развитие получила концепция Централизованного Сетевого Управления (NMS). Администратор сети теперь может «дотянуться» до любой из кассет платформы FlexGain через сеть TDM (используется один временной интервал 64 кбит/с) или через IP-сеть передачи данных (необходим модуль CMU, играющий роль SNMP-агента). Со стороны кассеты всегда можно управлять удаленным модемом через DSL-тракт.
В моделях серии FlexDSL с интерфейсом Ethernet, ориентированных на Интернет-приложения, имеется возможность дистанционного управления через IP-сеть каждым модемом.
Вместе с тем, новая серия FlexDSL продолжает добрые традиции предыдущих поколений аппаратуры. Высокое качество проектирования и производства обеспечивают выдающиеся технико-экономические характеристики и эксплуатационную надежность. Модемы FlexDSL можно “включить и забыть”, уверенная передача данных гарантирована.
В каждом из классов линейных технологий (2B1Q, CAP, TC-PAM) модемы FlexDSL являются лидерами по дальности и устойчивости работы. Оптимальное согласование с линией, причем не только для моделей MEGATRANS, является визитной карточкой всей серии.
Модемы изготавливаются в двух популярных типах корпусов — настольный и minirack для монтажа в 19” стойку. Естественно, станционные модули LTU устанавливаются и в универсальные кассеты платформы FlexGain (14 модулей в кассете). Производятся однопортовые и двухпортовые блоки LTU. Осталась прежней простая и удобная идеология локального управления с помощью терминала VT-100.
Научно техническим центром НАТЕКС ведется активная работа по разработке и совершенствованию методов линейного кодирования xDSL. Большое внимание уделяется выработке рекомендаций по правильному применению оборудования с учетом таких факторов, как электромагнитная совместимость (ЭМС) и помехоустойчивость.
Рассмотрим подробнее линейные технологии FlexDSL. Всех и всегда в первую очередь интересует дальность работы оборудования. От чего же она зависит?
Во-первых, от типа линейного кодирования, определяющего спектральный состав сигнала и его информационную насыщенность. Во-вторых, от параметров кабеля — его типа, определяющего частотные характеристики; диаметра жилы, от которого зависит активное сопротивление и т. д. И в-третьих, но не в последних (!) — от шумовой обстановки. Об этом параметре часто забывают, хотя на практике именно он оказывает ключевое влияние на устойчивость работы DSL-тракта.
Приведем простой пример. Два человека в чистом поле хорошо слышат друг друга на расстоянии 20 — 30 м. То есть “дистанция связи” между ними (обозначим ее D) равна 30 м. Теперь тех же собеседников попросим поговорить в московском метро в час пик. Хорошо, если они расслышат друг друга на расстоянии 2 — 3 м(D1). Разница между D и D1 отражает разницу между дистанцией работы DSL-оборудования на “чистом кабеле” и реальной дистанцией работы в кабеле, где по соседним парам работают другие DSL-системы, мультиплексоры с частотным разделением каналов (ЧРК) и т. д., а на сам кабель влияют радиопередающие устройства, силовые установки и многие другие факторы.
Итак, важнейший параметр, влияющий на дальность — шум. Если бы его не было, то все было бы просто — коды с более низкочастотным спектром (т. е. с большим числом кодовых состояний и, соответственно, с меньшим защитным интервалом между ними) обеспечивали бы большую дальность. Именно так и определялась “дальнобойность” различных технологий в прошлые годы. Но теперь, когда DSL-технологии распространяются шире, такой подход устарел. На первый план выходит проблема совместной работы различного DSL-оборудования в одном кабеле, т.е. вопросы электромагнитной совместимости. Почему? Да просто потому, что “чистых кабелей”, где все соседние пары использовались бы только для аналоговой передачи речи, почти не осталось! Даже тот случай (ранее принимавшийся за основу при оценке помехоустойчивости), когда все пары заняты оборудованием DSL с одним и тем же линейным кодом, скажем CAP, сегодня также является редкостью.
Разработчикам приходится считаться с фактом, что в одном кабеле «живут» и ISDN, и ADSL, и HDSL. Технология TC-PAM (G.shdsl) была разработана как раз с таким расчетом.
Как же оценить работу оборудования в реальных условиях? Как мы уже показывали раньше на “метрополитеновском” примере, шум оказывает огромное влияние на качество и дальность передачи. Существуют различные типы шумов. Главное влияние оказывают наводки с соседних пар на ближнем и дальнем концах линии. Чем больше аппаратуры работает на соседних парах и чем ниже перекрестное затухание в кабеле, тем сильнее наводки. Другая часть шумов (импульсный, радиочастотный и т. д.) не зависит от кабеля. Для оптимизации работы оборудования в реальных условиях разработчики моделируют различные “шумовые картинки” и проверяют работу DSL-устройств в различных ситуациях.
Исходя из вышесказанного, при проектировании DSL-сети для правильного выбора технологии и оценки ЭМС проектировщику необходимо определить «соседей» планируемой DSL-линии на каждом из участков кабеля, выяснить энергетические спектры их работы в каждом из направлений, затем рассчитать взаимовлияние и, таким образом, определить требуемый тип аппаратуры. Естественно, такая работа требует времени и немалого опыта, поэтому можно пользоваться результатами расчетов, проведенных разработчиками для некоторых типовых приложений.
Для применений на абонентских линиях могут быть использованы модели FSAN, (см. ВС, N1, 2001), позволяющие оценить устойчивость работы аппаратуры при той или иной степени загрузки кабеля различными системами передачи.
Оборудование DSL широко используется и на межстанционных линиях, а также на «прямых проводах», которые могут частично состоять из кабельных пар в межстанционных кабелях, частично — в абонентских. Для межстанционных линий методики FSAN неприменимы, поэтому приводимые ниже данные основываются на опытных данных, полученных НТЦ НАТЕКС в ходе инсталляций и исследований.
Ниже мы приводим свои выводы и рекомендации для абонентских и межстанционных линий отдельно.
На абонентских линиях главным показателем качества работы DSL-оборудования по методике FSAN является параметр NM — Noise Margin (запас помехоустойчивости). Он может быть различен для восходящего (upstream) и нисходящего (downstream) потоков. Noise Margin определяет устойчивость соединения при воздействии тех или иных мешающих факторов. Выбрав тестовую абонентскую линию, например длиной 2,4 км с жилой сечением 0,4 мм, мы можем сравнить работу различных технологий в реальных условиях (табл. 1).
Таблица1. Сравнение NM (запаса помехоустойчивости) различных симметричных DSL-технологий при применении на абонентских линиях. (Для оборудования FlexDSL производства НТЦ НАТЕКС, работающего по одной паре)
|
Такой подход представляется разумным и с практической точки зрения. Действительно, ведь длина абонентской линии — это данность, которую оператор изменить не может. Значительно более важной для него является оценка «запаса прочности» DSL-решения. Не упадет ли скорость при установке на соседних парах других систем? Не прервется ли связь при «подтоплении» кабеля, ухудшающем его параметры? Ответы на эти вопросы дает анализ по методике FSAN, позволяющий сравнить запас помехоустойчивости для различных систем. Чем параметр NM больше, тем устойчивее будет работа оборудования на конкретной линии. Отрицательный NM говорит о том, что на тестовой линии данная технология неработоспособна.
В табл. 1 представлены только системы, работающие по одной паре. По данным НТЦ НАТЕКС именно они пользуются наибольшим спросом для строительства сетей доступа. Для справки в одном из столбцов таблицы приведен параметр NM, рассчитанный по методике ETSI, не учитывающей «шумовые сценарии реальных линий». Как видите, результаты значительно отличаются. Кстати, параметр «дальность», указываемый многими производителями DSL-оборудования в качестве основной линейной характеристики, определяется, как правило, именно по методике ETSI или же вообще для случая «чистого кабеля» без шумов. Относиться к такому параметру стоит весьма скептически.
Итак, если говорить о применении различных симметричных технологий DSL на абонентских линиях, безусловным лидером является TC-PAM.
Зависимость дальности от линейной скорости для различных технологий
Технология TC-PAM G.shdsl) в сравнении с традиционной технологией 2B1Q дает выигрыш до 35 — 45 % по скорости передачи данных при фиксированной дальности и 15 — 20 % по дальности при фиксированной скорости (см. рисунок). Именно поэтому TC-PAM выбрана МСЭ в качестве единственного всемирного стандарта на высокоскоростную симметричную передачу по одной паре.
В серии FlexDSL New Generation технология TC-PAM представлена семейством FlexDSL PAM. В этом семействе операторы найдут модемы, ориентированные на традиционные TDM-приложения с интерфейсами G.703/704 и V.35, а также с функцией «мультисервис». Корпоративным пользователям и Интернет-провайдерам предлагаются FlexDSL PAM с интерфейсом 10BaseT Ethernet (bridge и router). Они идеально подходят для организации высокоскоростного доступа в сеть или для соединений LAN-to-LAN.
Код CAP занимает промежуточное положение по дальности и помехоустойчивости, хотя ограничен в применении на абонентских линиях в ряде зарубежных стран ввиду худшей электромагнитной совместимости. Тем не менее, этот тип кодирования уже завоевал большую популярность на сетях связи стран СНГ (во многом благодаря продуктам, поставляемым НТЦ НАТЕКС). Поэтому, новое поколение систем FlexDSL продолжает линию CAP. Семейство FlexDSL MSDSL предлагает полную гамму модемов, основанных на кодировании CAP с интерфейсами G.703, V.35 или 10BaseT Ethernet.
Наконец, код 2B1Q силен своей массовостью. Этот метод был первым из DSL (вспомним масштабы внедрения ISDN и аппаратуры уплотнения абонентских линий) и является наиболее распространенным в мировой практике. Он практически опробован во многих регионах, недорог в реализации и, поэтому, все еще широко используется.
В новом поколении систем FlexDSL кодирование 2B1Q используется лишь в модемах для Интернет и LAN-приложений — FlexDSL MDSL. Модемы производятся с интерфейсами 10BaseT Ethernet (bridge и router) или V.35. Популярность этих простых в эксплуатации устройств во многом обусловлена экономическим параметрами. Работая по одной паре и отличаясь более низкой стоимостью от «продвинутых» с точки зрения линейных технологий собратьев, модемы FlexDSL MDSL позволяют решить многие задачи провайдеров и корпоративных пользователей с минимальными финансовыми затратами.
В табл. 2 приведены некоторые экспериментальные данные, полученные на симуляторе линии. Хотя диаметр жилы 1,2 мм не типичен для абонентских приложений, но, как известно, толстый кабель обладает наихудшими частотными характеристиками, то есть анализируется худший случай с точки зрения АЧХ. Поэтому, для сравнительного анализа технологий (без шумов), данные таблицы представляют безусловный интерес.
Таблица 2. Сравнительные показатели различных систем FlexDSL при работе на симуляторе линии.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Далее несколько слов о межстанционных линиях. Решения DSL широко используются для организации связи между АТС, подключения УАТС, передачи информации между базовыми станциями и контроллерами в сотовых сетях и т. п. Достаточно вспомнить, что главным приложением HDSL как в Европе, так и в США, была замена трактов HDB3 (ИКМ30).
На межстанционных линиях проблемы применения DSL-технологий сильно отличаются от описанных ранее приложений на абонентской сети. Здесь ключевым параметром является дальность, так как чем она больше, тем меньше требуется линейных регенераторов, что удешевляет и строительство тракта, и его эксплуатацию. Шумы, характерные для абонентских линий, на межстанционных кабелях менее заметны, однако появляются новые трудности, такие как соседство систем типа ИКМ30 и К-60. Особенную сложность с точки зрения ЭМС представляют системы с ЧРК типа К-60, так как необходимо полностью исключить шум, наводимый в их аналоговых каналах при включении на соседних парах DSL аппаратуры.
Шагом вперед в применении DSL для цифровизации межстанционных соединительных линий стала технология MEGATRANS, разработанная НТЦ НАТЕКС на основе адаптивной CAP-модуляции. MEGATRANS позволяет оптимизировать работу оборудования DSL на межстанционных кабелях и включает в себя ряд специфических компонентов, таких как выбор коэффициента асимметрии, аналоговая обработка и коррекция сигнала, настройка линейного гибрида, регулировка уровней и т. д.
Технология MEGATRANS предусматривает передачу сигнала по двум парам, как и технологии HDSL 2B1Q или CAP. Однако, в отличие от оборудования HDSL, MEGATRANS изначально рассчитан на работу не только в городских кабелях, но и в кабелях типа МКС с жилой 1,2 мм. Спектральные характеристики оборудования MEGATRANS могут выбираться различными при работе в разных направлениях, тем самым решается вопрос ЭМС с направленными или «двухкабельными» системами типа К-60, К-24 и т.д. Благодаря аналоговой обработке сигнала удается обеспечить коррекцию частотной характеристики кабеля и добиться длины регенерационного участка большей, чем расстояние между усилителями аналоговых систем. Таким образом, MEGATRANS решает вопрос замены оборудования типа К-60 без «разрезки» кабеля.
В табл. 3 представлены экспериментальные данные, полученные НТЦ НАТЕКС в результате установки систем FlexDSL и MEGATRANS на реальных объектах. Как видим, решения MEGATRANS всех модификаций дают выигрыш в 5 — 15 дБ по перекрываемому затуханию. Это означает значительный запас в дальности и помехоустойчивости по сравнению с оборудованием HDSL с кодами 2B1Q и CAP.
В новой серии MEGATRANS-2 в модификации L, рассчитанной на работу с 10 — 12 регенераторами на линиях длиной несколько сот километров, реализован алгоритм аналоговой обработки и коррекции сигнала (АОКС), дающий максимальное увеличение дальности за счет коррекции параметров кабеля. Алгоритм АОКС позволяет также отказаться от индивидуальной подстройки оборудования под каждый сегмент кабельной линии, что упрощает проектирование, монтаж и пуско-наладку. Системы MEGATRANS S и M также не требуют какой-либо настройки перед установкой, но из-за отсутствия модуля АОКС работают на несколько меньшей дистанции.
Системы HDSL (2 пары) с кодированием 2B1Q могут применяться на относительно коротких линиях, поэтому в новом поколении оборудования FlexDSL их производство не предусмотрено. Системы с модуляцией CAP64 уже получили широкое распространение благодаря лучшим характеристиками по сравнению с 2B1Q, однако, и они уступают по основным параметрам даже системам MEGATRANS S и M без реализации АОКС. Поэтому, для работы по двум парам на расстояниях, не предусматривающих установку более одного регенератора и не требующих «сверхдальности», обеспечиваемой АОКС, в новой серии FlexDSL MEGATRANS рекомендуются системы MEGATRANS S и M. Применение MEGATRANS необходимо также в случае работы в одном кабеле с системами типа К-60 для устранения наводок на последние.
При необходимости работы на очень больших дистанциях с установкой нескольких регенераторов (например, для замены К-60), мы рекомендуем применение специализированного решения с реализацией алгоритма АОКС — MEGATRANS-2 в модификации L. Новая плата линейного интерфейса LIU в системе MEGATRANS-2 значительно превосходит параметры предыдущей версии. Новый источник дистанционного питания со встроенным микропроцессором также обеспечивает улучшенные характеристики.
Технология MEGATRANS уже прошла проверку не только сертификационными центрами Министерств связи России, Украины и Беларуси, но и положительно зарекомендовала себя на практике. Технологии MEGATRANS являются единственным решением для организации магистральных связей на больших расстояниях (сотни километров). Они широко используются и в рамках городских сетей, вытесняя другое, работающее по двум парам, оборудование — 2B1Q и CAP64.
Если же в распоряжении оператора имеется только одна пара, что, в отличие от абонентской сети, в случае межстанционных линий встречается не так часто, мы рекомендуем использовать аппаратуру FlexDSL MSDSL или FlexDSL PAM с модуляцией CAP128 и TC-PAM соответственно. Какая из двух систем лучше будет зависеть от шумовой обстановки в конкретном месте установки.
Инженеры НТЦ НАТЕКС прилагают все усилия к тому, чтобы всегда оставаться на переднем крае “борьбы за дальность, помехоустойчивость и надежность DSL-оборудования». Итогом их работы стала серия модемов FlexDSL нового поколения, где представлены решения для большинства из известных на сегодняшний день приложений xDSL.
Гамма оборудования FlexDSL MEGATRANS позволяет оптимизировать использование медных линий путем подбора того или иного стандартного или специализированного метода кодирования. НТЦ НАТЕКС может гарантировать при этом, что каждое из решений FlexDSL будет одним из лучших в своем “технологическом классе” по дальности, помехозащищенности и надежности.
Сегодня можно с уверенностью сказать, что в рамках платформы FlexGain оператор найдет решение подавляющего большинства задач, возникающих при строительстве или модернизации местных, зоновых и, конечно, абонентских сетей.
