Rozbočovače pro přípojky ADSL

Splitters for ADSL lines

Abstract

S technologií ADSL se mohou čtenáři blíže seznámit v článcích jako je ADSL 1,2,3 část, či Varianty ADSL přípojky. Postupem návrhu rozbočovačů se zabývá článek Návrh rozbočovačů pro přípojky ADSL a VDSL, takže se v tomto textu soustředíme pouze na samotné rozbočovače pro přípojky ADSL. Struktura a funkce rozbočovačů pro přípojky ADSL je totožná s rozbočovači pro přípojky VDSL, protože využívají stejnou koncepci koexistence existující analogové telefonní přípojky (příp. základní přípojky ISDN) s instalovanou vysokorychlostní technologií. Proto se budeme věnovat pouze specifickým problémům.

Varianty ADSL rozbočovačů

Nejdůležitější dělení ADSL rozbočovačů je podle typu koexistující služby. Oproti technologii VDSL je u ADSL umožněno použití tzv. univerzálních rozbočovačů, takže existují tyto tři typy:

• Rozbočovače umožňující současný provoz ADSL a POTS služby (ADSL over POTS) oddělují POTS signály od signálů ADSL, což umožňuje současný provoz obou služeb na stejném metalickém vedení. Elektrické vlastnosti ADSL/POTS rozbočovačů se dělí podle normy ETSI TS 101 952-1-1 na dvě kategorie (A a B). Rozdělení na dvě varianty vzniklo z důvodů rozmanitých nároků v evropských sítích. Vzájemně se od sebe liší hodnotami útlumu odrazu a potlačení ve stavu zavěšeno (útlum mezi ADSL a TELE portem).
• Rozbočovače umožňující současný provoz ADSL a ISDN-BA (ADSL over ISDN) oddělují přenos ISDN-BA signálů od ADSL pásma, což umožňuje současný přenos signálů těchto dvou služeb na stejném metalickém vedení.
• Univerzální rozbočovače – oddělují provoz v základním pásmu (POTS nebo ISDN) od širokopásmových signálů ADSL, což umožňuje použít shodný rozbočovač pro připojení analogového telefonního přístroje i koncového zařízení ISDN.

Z hlediska způsobu zpracování signálu se rozbočovače dělí na:

• Pasivní: obsahují výhradně pasivní prvky.
• Pasivní s proudovo/napěťovou ochranou: vykonávají nf filtrování použitím pasivních součástek a jsou rozšířeny o ochranné obvody proti přepětí a proudovému přetížení.
• Aktivní: obsahují aktivní součástky (např. operační zesilovače) k nf filtrování signálu.

Z hlediska zpracování stejnosměrné složky lze rozbočovače rozdělit na:

• Oddělující stejnosměrnou složku (oddělovací kondenzátory na ADSL portu).
• Neoddělující stejnosměrnou složku (přímé propojení ADSL a LINE portu).

Dalším hlediskem je také umístění horní propusti:

• Horní propust v rozbočovači – může být volitelně u ADSL/POTS rozbočovačů.


Obr. 1. Struktura ADSL/POTS rozbočovače

• Horní propust v modemu - obvykle pro ADSL/ISDN a univerzální rozbočovače.


Obr. 2. Struktura ADSL/ISDN a univerzálního rozbočovače

Požadavky kladené na dolní propust rozbočovače

Pro větší přehlednost je zvolen oddělený popis parametrů pro jednotlivé části rozbočovače ( dolní propust pro telefonní / ISDN port a horní propust pro ADSL port). Zde bude uveden výběr nejdůležitějších požadavků, kterým by měly rozbočovače vyhovovat. Kompletní požadavky uvádí doporučení ETSI [1,2,3].

Přehled nejdůležitějších parametrů je uveden v tabulce 1. Pro úplnost jsou u jednotlivých typů rozbočovačů doplněny informace, které nebylo možno zaznamenat přehledně do tabulky.

Tab. 1. Přehled základních požadavků

Pro pasivní rozbočovače a pro pasivní rozbočovače s proudovo/napěťovou ochranou postačuje měřit vložný útlum v jednom směru (LINE-POTS port nebo POTS-LINE port). Rozdíly ve vložném útlumu v obou směrech mohou být způsobeny různým impedančním přizpůsobením, to je ovšem patrné z průběhu útlumu odrazu. Pro aktivní rozbočovače je nezbytné měřit oba směry. Varianty A a B ADSL/POTS rozbočovačů se od sebe liší v hodnotách útlumu odrazu, kde uvažujeme stav vyvěšeno. Útlum odrazu se měří na LINE i TELE portu. Pro variantu B rozbočovače jsou na obr. 3. zobrazeny toleranční meze v podobě masky. Za vyhovující se považují hodnoty nad mezní čarou.

Obr. 3. Šablona minimálního útlumu odrazu pro variantu B

Rušivé signály z telefonních obvodů (vyzvánění AC generátory na 25-60 Hz, vyzváněcí relé, pulzní volba, indikace stavu vyvěšeno/zavěšeno, atd.) by neměly projít na ADSL port, protože by ovlivňovaly činnost modemu (vznik chyb, rozpad spojení). Potlačení v ADSL pásmu je téměř identické na ADSL i LINE portu, měří se proto jen na ADSL portu (ve stavu zavěšeno).

Pro pasivní rozbočovače postačuje měřit vložný útlum pouze v jednom směru (z LINE do ISDN), aktivní rozbočovače je nutné měřit v obou směrech. Útlum odrazu rozbočovače se měří pouze na TELE portu.

Požadavky na vložný útlum jsou pro POTS pásmo shodné jako u ADSL/POTS rozbočovačů. Útlum odrazu v POTS pásmu je znázorněn pomocí masky, která je uvedena na obr. 4.

Obr. 4. Maska minimálního útlumu odrazu pro POTS pásmo

Požadavky kladené na horní propust rozbočovače

Horní propust POTS rozbočovače může být implementována v ADSL modemu nebo jako součást jednotky rozbočovače. Důvody pro zahrnutí horní propusti do jednotky rozbočovače na straně poskytovatele:

• Ochrana POTS před narušením při provozu ADSL.
• Stejnosměrné oddělení omezí ovlivnění POTS služby alternativním operátorem při zpřístupnění horní části spektra vedení (LLU).
• Ochrana proti odposlechu, když je ADSL dodáváno od alternativního operátora.

V případě filtru na straně účastníka je úloha horní propusti méně důležitá. Obstarává stejnosměrné oddělení mezi POTS a ADSL (umožňuje nepřerušení provozu POTS přípojky v případě zkratu ADSL portu rozbočovače).

Horní propust se dělí dle následujícího uspořádání:

• Varianta A: filtr nultého řádu - horní propust není součástí jednotky rozbočovače.
• Varianta B: filtr prvního řádu - tvořen dvěma oddělovacími kondenzátory.
• Varianta C: filtr vyššího řádu.

Hodnoty vložného útlumu pro varianty rozbočovače A a B jsou v tabulce 2.

Tab. 2. Vložný útlum mezi LINE a ADSL portem pro ADSL/POTS rozbočovače

Horní propust rozbočovače se realizuje jako filtr prvního řádu, tvořený dvěma oddělovacími kondenzátory. Požadavek vložného útlumu se zde definuje jak pro ADSL/ISDN, tak pro univerzální rozbočovače.

Tab. 3. Vložný útlum mezi LINE a ADSL portem pro ADSL/ISDN a univerzální rozbočovače

Příklad navrženého ADSL rozbočovače

Jako příklad je zde uveden navržený univerzální rozbočovač. Postup návrhu rozbočovačů popisuje článek Návrh rozbočovačů pro přípojky ADSL a VDSL. Návrh univerzálního rozbočovače spočívá v návrhu dolní propusti, na ADSL port se připojuje modem pouze přes dva oddělovací kondenzátory o hodnotě 27 nF. Funkce horní propusti je implementována v modemu. Rozbočovač byl navržen pro následující hodnoty:

• Konec propustného pásma: 80 kHz
• Začátek nepropustného pásma: 138 kHz
• Maximální útlum v propustném pásmu: 1 mdB
• Minimální útlum v nepropustném pásmu: 67 dB

Obr. 5. Struktura dolní propusti rozbočovače

Protože rozbočovač má být symetrický vůči zemi provedeme symetrizaci navrhované struktury. Jelikož jsou induktory v horní i dolní větvi identické, často je implementujeme pomocí transformátorů.

Obr. 6. Výsledná symetrizovaná struktura rozbočovače

Vlastnosti navrženého rozbočovače

Testy jednotlivých parametrů jsou provedeny pro činitel jakosti induktorů Q=30, aby byl zohledněn vliv reálných součástek. Ztráty v induktorech byly zohledněny přídavnými rezistory zapojenými v sérii s induktory. Pro vyšší hodnoty činitele jakosti (menší ztráty) útlum v propustném pásmu klesá. Výsledky simulací některých parametrů pro ISDN pásmo jsou zobrazeny v následujících tabulkách. Hodnoty vložného útlumu a útlumu odrazu provedených simulací vyhovují odpovídajícím hodnotám v doporučení.

Tab. 4. Vložný útlum v propustném pásmu ISDN

Tab. 5. Útlum odrazu v pásmu ISDN

Tab. 6. Hodnoty útlumu v nepropustném pásmu

Závěr

Článek poskytuje ucelený přehled o problematice rozbočovačů pro přípojky ADSL, zejména z hlediska vlastností a požadavků, které jsou na ně kladeny. Spolu s doplňujícím článkem o návrhu rozbočovačů by měl poskytnout dostačující informace k provedení samotného návrhu ADSL rozbočovače, či provedení kontroly ve smyslu porovnání výsledků simulací a měření základních parametrů.

Tento příspěvek vznikl za podpory GAČR v rámci projektu 102/03/0434 „Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy“.

Literatura

[1] ETSI TS 101 952-1-1 V 1.1.1. Specification of the low pass part of ADSL/POTS splitters. (5/2002)
[2] ETSI TS 101 952-1-2 V1.1.1. Specification of the high pass part of ADSL/POTS splitters. (5/2002)
[3] ETSI TS 101 952-1-3 V1.1.1. Specification of ADSL/ISDN splitters. (5/2002)
[4] ETSI TS 101 952-1-4 V1.1.1. Specification of ADSL over "ISDN or POTS" universal splitters. (11/2002)
[5] Ryšavý M.: Návrh a měření rozbočovačů pro ADSL. Praha, 2005. Diplomová práce na Katedře telekomunikační techniky, Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze 2005.