Spektrální profil přípojek VDSL2 vybraný pro sítě v ČR

Autor: J. Vodrážka <vodrazka(at)feld.cvut.cz>, Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL, Téma: VDSL/VDSL2, Vydáno dne: 10. 04. 2011

VDSL2 Spectral Profile for Czech Republic. Článek popisuje konkrétní variantu vybranou pro přístupové sítě v České republice na základě podmínek správy spektra vydaných společností Telefónica O2 CR. Dále diskutuje dosažitelné přenosové rychlosti za různých podmínek.

VDSL2 Spectral Profile for Czech Republic – Abstract: Very high speed digital subscriber line (VDSL) is standardized for the frequency bands 12, 18 and 30 MHz. The spectral profiles are characterized by alternating bands for upstream and downstream using frequency duplex. This paper describes a specific variant of choice for access network in the Czech Republic under the terms of spectrum released by Telefónica O2 CR and discusses achievable bit rates under different.

Zatímco v některých částech světa se již delší dobu instalují plně optické přípojky FTTH (Fiber to the Home) na principu pasivní optické sítě (PON) v České republice se rozvíjejí jen velice pomalu. V květnu 2011 se dá očekávat alespoň navýšení existujících rychlostí metalických přípojek, jak vyplývá z doplněných podmínek správy spektra společností Telefónica O2 CR [2].

Digitální účastnické přípojky s velmi vysokou rychlostí (VDSL) byly standardizovány pro kmitočtová pásma nejprve 12, pak téměř 18 a posléze 30 MHz [1]. Spektrální profily jsou charakteristické střídáním pásem pro směry upstream a downstream při frekvenčním duplexu (FDD). Dělicí kmitočty jsou jiné pro plán označovaný 997, vhodný pro symetrii přenosových rychlostí a 998, vhodný pro asymetrii přenosových rychlostí [3]. Pro Evropu jsou dle doporučení ITU-T G.993.2 možné oba plány podle výběru provozovatele sítě. Není je však možno kombinovat v jedné síti z důvodů přeslechu na blízkém konci (NEXT).

Symetrie přenosových rychlostí je vhodná pro vzdálený přístup pomocí VPN, nahrávání účastnických souborů na servery apod. Asymetrie přenosových rychlostí vyhovuje pro služby, jako je IPTV a video na přání. Je též vhodná pro provozovatele sítí z marketingového hlediska, protože při asymetrii je jedna z rychlostí obvykle podstatně vyšší, než každá z rychlostí symetrické přípojky (součet rychlostí je v obou případech stejný).

VDSL2profilyCR

Obr. 1 Vybrané kmitočtové profily pro Evropu se zvýrazněným profilem 998ADE17 použitým v ČR

Frekvenční plán pro přípojky v ČR v síti O2

Pro přípojky VDSL2 provozované v přístupové síti v majetku společnosti Telefónica O2 CR byl vybrán profil označený 998ADE17, jak vyplývá z doplněných podmínek správy spektra [2]. Vyznačuje se zvýšenou asymetrií pásem, protože nad kmitočtem 12 MHz je pásmo určeno výhradně pro směr downstream, jak je vidět z obr. 1 a tab. 1. To odpovídá frekvenčnímu plánu (spektrální masce) B8-12, která se vyznačuje též použitím nejnižšího pásma US0 a kompatibilitou se základní přípojkou ISDN (VDSL2 over ISDN).

Použitá frekvenční pásma jsou patrná i z obr. 2, na kterém je znázorněna spektrální výkonová hustota šumu (PSD) s dominantním přeslechem na vzdáleném konci FEXT, který se projevuje pro oba směry přenosu vždy v pásmu, které je použito pro užitečný signál. Konkrétně je šum vypočten pro přípojku délky 0,8 km a 9 rušících přípojek.

 pásmo

US0

DS1

US1

DS2

US2

DS3

f [kHz]

120

276

276

3750

3750

5200

5200

8500

8500

12000

12000

17664

Tab. 1 Přehled mezních frekvencí pásem pro variantu 998ADE17

VDSL2_PSD

Obr. 2 Spektrální výkonová hustota šumu pro upstream (tečkovaně) a downstream (plná čára)

Odhad přenosových rychlostí

Na základě zjištěného šumu a výpočtu spektrální výkonové hustoty signálu na vstupu přijímače lze odhadnout dosažitelnou přenosovou rychlost pro různé případy. Výpočet různých typů přípojek a situací umožňuje on-line výpočetní program [5]. Variantě 998ADE17 odpovídá volba frekvenčního plánu B8-12.

Výsledné přenosové rychlosti jsou kalkulovány v závislosti na délce vedení s průměrem měděného jádra 0,4 mm a v závislosti na počtu rušících přípojek pro směr upstream na obr. 3 a pro směr downstream na obr. 4. Vždy je vynesena teoretická rychlost pro jedinou přípojku v místním kabelu, kde neruší žádné přeslechy, ale jen bílý šum na pozadí (tečkovaná čára), závislost pro nejhorší případ přeslechu od jedné rušicí přípojky (plná tučná čára), dále pro 20% obsazení kabelu přípojkami téhož typu (čárkovaná čára) a pro 100% obsazení přípojkami téhož typu (tenká plná čára).

VDSL2usCR

Obr. 3 Závislost přenosové rychlosti na délce přípojky pro vzestupný směr - upstream

VDSL2dsCR

Obr. 4 Závislost přenosové rychlosti na délce přípojky pro sestupný směr - downstream

Podle velkoobchodní nabídky zveřejněné společností Telefónica O2 budou v první řadě nabízené rychlosti downstream/upstream 2048/256 kbit/s a 8192/512 kbit/s, které odpovídají současným rychlostem ADSL2+. Nicméně budou, jak se zdá, nabízené pomocí technologii VDSL2 za nižší cenu, než u současných přípojek ADSL2+. Dále varianta s rychlostí downstream 16384 kbit/s bude mít v podání VDSL2 oproti ADSL2+ o něco navýšenou rychlost upstream, a to na 1024 kbit/s a konečně nejvyšší nabízená přenosová rychlost VDSL2 bude 25600/2048 kbit/s.

Závěr

Je zřejmé, že s rostoucím počtem přípojek v kabelu v důsledku přeslechů přenosová rychlost rychle klesá. Uvažujeme-li, že penetrace přípojkami se bude pohybovat kolem 20%, lze nabízet pro přípojky do délky 0,6 km uživatelské rychlosti downstream/upstream 36/12 Mbit/s, do délky 1,6 km pak 16/5 Mbit/s. Jedná se sice o asymetrické přenosové rychlosti, ale ne tak výrazně, jako je tomu u ADSL2+ (typicky 16/0,5 Mbit/s).

Nicméně podle velkoobchodní nabídky zveřejněné společností Telefónica O2 je nejvyšší nabízenou rychlostí VDSL2 rychlost 25,6/2 Mbit/s, což není zas tak mnoho. Zřejmě si poskytovatel připojení nechává určitou rezervu pro navýšení rychlostí ve druhé fázi, také na základě zkušeností s provozování přípojek v reálné síti.

Vyšších přenosových rychlostí je možno dosáhnout s modulací VDMT s potlačováním přeslechů FEXT [4]. Pak se lze přiblížit případům prezentovaným výše teoreticky pro jedinou přípojku v kabelu. Přípojky VDSL2 poskytnou výrazné navýšení rychlosti downstream oproti ADSL2+ pouze pro kratší přípojky, navýšení rychlosti upstream je ovšem výraznější.

Tento příspěvek vznikl v rámci výzkumného záměru Výzkum perspektivních informačních a komunikačních technologií MSM6840770014.

Odkazy

[1] Doporučení ITU-T G.993.2. Very high speed digital subscriber line transceivers 2 (VDSL2).
[2] Referenční nabídka Zpřístupnění účastnického kovového vedení společnosti Telefónica O2 Czech Republic. Příloha 16: Správa spektra (Aktualizováno 1.11.2010). On-line: viz zde
[3] Vodrazka, J.: Varianty přípojek VDSL2. Access Server ISSN 1214-9675. On-line: viz zde
[4] Jareš, P.: Vektorová modulace DMT. Access Server ISSN 1214-9675. On-line: viz zde
[5] Simulátor přípojek xDSL. Matlab Server. On-line: viz zde