HDSL - 1. část

Autor: M. Vejsada <(at)>, Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL, Téma: HDSL, Vydáno dne: 29. 07. 2004

Popis systému HDSL. - 1.část

HDSL systémy podporují přenos uživatelských dat rychlostí 2048 kbit/s (nebo 1544 kbit/s T1 specifikováno podle ANSI). Jsou možné dva způsoby duplexního symetrického přenosu po metalickém vedení:

Pokud není třeba používat maximální přenosovou kapacitu (tzn. 30 x 64 kbit/s) lze použít přenos například pouze po jednom symetrických páru. K oddělení dopředného a zpětného přenosu se používá metoda potlačení ozvěny. HDSL systém může být implementován s jednou ze dvou možných druhů modulací:

Maximální délka metalického vedení mezi dvěmi HDSL systémy je 3,6 km (na 0,4 mm metalickém vedení) až 4,2 km (na 0,5 mm metalickém vedení). Dosah se může zvětšit pomocí opakovačů. Blokové schéma HDSL přenosového řetězce je na obrázku.

HDSL 1

REG - regenerátor (opakovač) signálu NTU - (Network Termination Unit) HDSL modem na straně příjemce služby LTU - (Line Termination Unit) HDSL modem na straně poskytovatele

Obrázek 1: Blokové schema systému HDSL.

Mezi LTU a NTU se charakteristiky jednotlivých symetrických párů mohou lišit. Rozdíl může být v průměru, izolaci, délce, elktrických vlastnostech, atd. Tyto odlišnosti je nutno v HDSL modemech kompenzovat. Kompenzace se provádí pomocí vyrovnávací paměti. Doporučuje se aby maximální odchylka zpoždění přenosu signálu mezi každým ze dvou nebo třech párů byla 50 ms při 150 Hz (to odpovídá asi 10 km rozdílu vzdálenosti mezi LTU a NTU).

2B1Q HDSL

Modulace 2B1Q je modulace v základním pásmu. Při jejím použití není možno na stejném symetrickém páru souběžně využívat ISDN nebo telefonní frekvenční pásmo.

2B1Q je 4-úrovňová PAM (Pulsně amplitudová modulace), tzn. 2 bity jsou vyjádřeny jedním kvaternárním PAM symbolem. Mapování dvou bitů do symbolů je v tabulce 1.

HDSL 2

Tabulka 1: mapování bitů do symbolů.

Na dalším obrázku je schéma HDSL vysílače/přijímače.

HDSL 3

Obrázek 2: Blokové schéma 2B1Q HDSL.

Na každé straně HDSL přenosového řetězce jsou potřeba dva nebo tři HDSL vysílače/přijímače (přenos po dvou nebo třech kroucených párech). Vzorkovací frekvence na obou stranách HDSL přenosového řetězce musí být synchronizována. Z dvojice HDSL tranciverů jeden z nich používá svůj vnitřní oscilátor ke generování symbolové frekvence, zatímco druhý obnovuje symbolovou frekvenci z přijímaného signálu. Obnova časové základny tedy slouží ke korekci fáze vnitřního oscilátoru HDSL přijímače v závislosti na přijímaném signálu. Analogový filtr (dolní propust) se používá k úpravě spektra přenášeného signálu.

Ekvalizace signálu

U 2B1Q HDSL systémů je nutné použít v přijímači zpětnovazební ekvalizer tzv. DFE (Decision Feedback chanel Equaliser). Úkolem DFE je kompenzovat vliv impulsové odezvy přenosového kanálu na přenášený signál (na jeho amplitudu a fázi). Na obrázku 3 A a B je znázorněno použití ekvalizátoru pro úpravu signálu. Diagram oka rozhodnutí ukazuje efektivnost zpětnovazebního ekvalizéru používaného v HDSL systémech.

HDSL 4


a) Přenášený signál před použitím ekvalizeru.

HDSL 5

b) Přenášený signál po použití ekvalizeru

Obrázek 3

Symbolová rychlost

Symbolová rychlost na každém páru HDSL 2B1Q systému je:

Tvar 2B1Q impulsů

Jmenovitá maximální hodnota největšího impulsu je 2,64 V. Tvar impulsu pro čtyři kvaternární symboly získáme vynásobením normalizované masky impulsu (znázorněného na obrázku 4) hodnotami 2,64 V, 0,88 V, -0,88 V a -2,64 V (viz tabulka 2).

HDSL 6

Tabulka 2

HDSL 7

Obrázek 4: Tvar 2B1Q impulsu.

HDSL rámec

Struktura rámce pro tří-párovou konfiguraci

Na obrázku 5 je struktura mapování rámců do jednotlivých párů. Rámec se skládá z kvaternárních symbolů (q) a je rozdělen do čtyř skupin. První, obsahuje synchronizační slovo dlouhé 7 symbolů následované HDSL záhlavím (1q) a dvanácti bloky dat (po 48,5 q = 97b). Každý blok dat ještě obsahuje Zmn bity záhlaví. Další tři skupiny, mají totožnou strukturu. Na konci rámce jsou dva vyrovnávací (stuffingové) symboly. Oba vyrovnávací symboly se používají současně v závislosti na časování. Délka HDSL rámce je 2353 kvaternárních symbolů což odpovídá 6 +1/392 ms, nebo 2351 symbolů s odpovídající délkou 6 ? 1/392 ms.

HDSL 8

B01 až B48 - HDSL bloky dat
HOH - HDSL záhlaví
q - kvaternární symbol 1q = 2bity
SQ1, SQ2 - Stafingové kvaternární symboly
Syn. Slovo - 2 x Barkerův kód
?6-?, ?6+? - 6 ? 1/392 ms, 6 + 1/392 ms
Zmn - přidané záhlaví (Z ? bity)
m - označuje číslo krouceného páru (m = 1? 3)
n - označuje číslo bloku (n = 1? 48)

Obrázek 5: HDSL rámec a jeho mapování do jednotlivých párů.

Struktura rámce pro dvou-párovou konfiguraci

Na obrázku 6 je struktura mapování rámců do jednotlivých párů. Rámec se skládá z kvaternárních symbolů a je, stejně jako v předchozím případě, rozdělen do čtyř skupin. První, obsahuje synchronizační slovo dlouhé 7 symbolů následované HDSL záhlavím (1q) a dvanácti bloky dat (po 72,5 q = 145b). Každý blok dat ještě obsahuje Zmn bity záhlaví. Další tři skupiny, mají totožnou strukturu. Na konci rámce jsou dva vyrovnávací (stuffingové) symboly, které slouží k synchronizaci dat a taktu HDSL systému. Oba vyrovnávací symboly se používají současně v závislosti na časování. Délka HDSL rámce je 3505 kvaternárních symbolů což odpovídá 6 +1/584 ms, nebo 3503 symbolů s odpovídající délkou 6 ? 1/584 ms.

HDSL 9

B01 až B48 - HDSL bloky dat
HOH - HDSL záhlaví (eoc, crc, ?)
q - kvaternární symbol 1q = 2bity
SQ1, SQ2 - Stafingové kvaternární symboly
Syn. Slovo - 2 x Barkerův kód
?6-?, ?6+? - 6 ? 1/584 ms, 6 + 1/584 ms
Zmn - přidané záhlaví (Z ? bity)
m - označuje číslo krouceného páru (m = 1? 2)
n - označuje číslo bloku (n = 1? 48)

Obrázek 6: HDSL rámec a jeho mapování do jednotlivých párů.

Skramblování

Princip a funkce skramblování je totožná jako u ADSL systémů. Datový tok s vyjímkou 14 bitového synchronizačního slova a vyrovnávacích bitů je skramblován následujícími polynomy:

Binární datový tok se v přijímači dekóduje použitím totožného polynomu jako při skramblování (viz obrázek 7).

HDSL 10

HDSL 11

Obrázek 7

Zpoždění přenášeného signálu

Jednosměrné přenosové zpoždění signálu mezi aplikačními rozhraními nesmí být větší než 1250 μs. Rozdělení tohoto zpoždění na jednotlivé části HDSL 2B1Q přenosového řetězce je následující:

Spektrum přenášeného signálu

Na obrázku 8 respektive 9 je maska pro výkonovou spektrální hustotu přenášeného signálu pro systémy s přenosovou rychlostí 392 kBaud/s respektive 584 kBaud/s.

HDSL 12

Obrázek 8

HDSL 13

Obrázek 9

Souhrnný přenášený výkon pro jeden směr přenosu by měl být mezi 13 dBm a 14 dBm ve frekvenčním pásmu 0 Hz až 784 kHz pro 392 kBaud/s respektive 0 Hz až 1168 kHz pro 584 kBaud/s.