Стандартизирано предаване на Ethernet по медна абонатна линия

Едно от най-важните решения в стандарта IEEE 802.ah е EFM по меден кабел, в чиято основа са залегнали две различни технологии — VDSL и SHDSL. През юни 2004 г. стандартът Ethernet за първата миля (Ethernet in the First Mile, EFM) бе окончателно ратифициран от работна група IEEE 802.3ah. По замисъла на авторите му той трябва да определи спецификациите за физическото ниво и параметрите за управление за предаване на пакети по формата 802.3 през мрежи за абонатен достъп със скорост в рамките на текущия стандарт IEEE 802.3 и одобрените нови стандарти. Управление 2х4 Целта на проекта е разширение сферата на използване на Ethernet в мрежите за достъп.

При цялото това разнообразие от приложения и услуги трябва да се реализира по възможност просто, с минимум използвани устройства за организиране на връзката, така че операторите да могат са намалят разходите за експлоатация и обслужване. В същото време разработчиците на стандарта са се постарали да отчетат изискванията на националните телеком ведомства за съвместимост на частния спектър и електромагнитните смущения, доколкoто стандартната спецификация Ethernet на физическо ниво влиза в противоречие с тях.

Освен това съществуващите спецификации за цифрова абонатна линия трябва да се оптимизират за протоколи, различни от Ethernet. По този начин 802.3ah трябва да реши и двата проблема. От ноември 2000 г., когато за пръв път се събра работната група 802.3ah, главната й задача бе интеграцията на технологиите за първата миля в стандартите Ethernet IEEE 802.x със задължително описание на процедурите за експлоатация и управление (OAM) като мониторинг на характеристиките на връзката, дистанционна индикация на грешките и отдалечено диагностично тестване. За съжаление в ранния вариант на стандарта не намериха място някои функции: например, управление на станции, защитена комутация, а също осигуряване и разпределение на пропускателната способност — всички те или излизат извън рамките на 802.3, или са преценени като неподходящи за Ethernet OAM. Разработчиците са се съсредоточили върху две среди за предаване и 4 различни технологии, като са отчели разпространените типове кабел, типичните разстояния и необходимите скорости за предаване. Като транспортна среда, естествено, са били избрани медни усукани двойки и оптично влакно, а технологията за физическо ниво с обща структура OAM, стана достъпът по мед с многочифтови SHDSL връзки (мед за “далечни разстояния” — Long Range, LR до 1—5 км), мед с VDSL (мед за “близкия диапазон” — Short Range, SR до 500—750 м), EPON (влакно “точка—много точки”) и влакно P2P (“точка—точка”). Мените тръби Използването на оптични влакна за предоставяне на услуги на крайни клиенти (в последната миля) са ограничени от неголямото им разпространение, заради което това решение далеч не винаги е икономично и, за съжаление, недостъпно за повечето потребители на комуникационни услуги. В същото време, свързването на базата на съществуващата медна инфраструктура може значително да намали загубите за разгръщане, тъй като не се налага да се полагат нови кабели.

Затова изводът от аналитичните прогнози е, че в близките 30 г. такива потребители широко ще използват вече инсталираните медни кабели. Едно от най-важните решения в стандарта IEEE 802.3ah е EFM по мед (EFM over Copper, EFMC) c пакет от 64/65 байта (този метод се използва в други стандарти на IEEE и се предпочита при наличие на грешки в битовете) и специално стандартизираната от ITU/ETSI/ANSI “рамка” HDLC.

Първоначално пред стандарта EFM бе поставена задача за достигане на скорост 10 Mbps на разстояние до 750 м и възможност за достъп със скорост в 2 Mbps при дължина минимум 2700 м. За решаване на тази задача в основата на EFMC бяха заложени две различни технологии за предаване по мед за постигане на максимален обхват и скорост — SHDSL и VDSL, макар и с възможност за единно управление (OAM) на физическия слой (както и при двете други оптични решения). И докато през 2001 г. разработчиците на стандарта EFM отделяха повече внимание на смятаната за по-перспективна технология Ethernet през VDSL, то през 2002 г. на инженерите, заети в този проект, се наложи да добавят в стандарта и последващо използване в повечето разработки на технологията SHDSL. Защо VDSL не остана единствено направление за медните усукани двойки? Технологията VDSL използва линеен код DMT, определен в ANSI, с алтернатива QAM. За съжаление, тя не получи окончателно одобрение от ITU и ETSI и така и не получи широко разпространение. Основните й недостатъци остават твърде малкият радиус на действия и зле подготвения стандарт, което включва и някои теоретични предпоставки, които не винаги са реализуеми на практика. Скромното обаяние на SHDSL

Усъвършенстваната технология SHDSL (G.SHDSL.bis или Enhanced SHDSL, E-SHDSL) се появи съвсем наскоро и затова бе включена в EFMC без никакви изменения. В E-SHDSL се използва линейно кодиране TC PAM-16 и TC PAM-32 (в режим G.SHDSL.bis), а поддържаните скорости са диапазона от 200 Kbps до 5,7 Mbps по един чифт (вж. Фиг. 1). При добавяне на допълнителен информационен бит на символ с модулационно кодиране TC PAM-32 се достига до забележимо увеличаване на скоростта на предаване (вж. Фиг. 2).Не трябва да се забравя обаче, че колкото по-висока е символната скорост, толкова по-широка е спектралната плътност на мощността (PSD) на този сигнал, което, естествено, намалява ефективното разстояние на предаване. Но, като се вижда на Фиг. 3, на разстояния до 3 км разликата между 16- и 32-разредните варианти на кодиране за технологията E-SHDSL са незначителни.

Второто интересно нововъведение е функцията за обединяване на чифтовете (Pair Aggregation Function, PAF). Благодарение на него в стандарта EFM е възможно паралелно обединяване на до 32 чифта с минимално закъснение до 2—4 msec (за разлика, например, от 25—100 милисекунди при обединяване на чифтове по метода на инверсното мултиплексиране в технологията ATM), което е важно при пускане на VoIP приложения. PAF позволява осъществяване на връзки с четирикратна разлика в скоростта между обединените чифтове, допуска резервиране и разпределяне на натоварването, както и превключване на по-малък брой чифтове при недостиг на медни двойки (каналът ще работи по n-1 чифта). При това последователността на предаване на пакетите се запазва и може да се избере всеки алгоритъм за фрагментиране.

По този начин на физическо ниво EFMC използва едно и също модулационно кодиране, което се ползва и в технологията DSL. Така се осигурява изискваната спектрална съвместимост, а стандартът G.SHDSL.bis позволява по един чифт ефективно да се работи при скорост до 5,7 Mbps и в същото време да се установява връзка на разстояния над 5 км.

Авторите на стандарта EFM са се постарали да отчетат тенденциите за развитие на съществуващите DSL системи, като се оценява целесъобразността за създаване на нови усъвършенствани системи, при които да липсват междинното подниво Ethernet трафик. В архитектурата EFMC (вж. Фиг. 4) поднивата на канала за връзка (по-близо до физическия слой) са определени в съответствие със съществуващите DSL стандарти, над които се намират нови поднива за изравняване на скоростите и обединяване на потоците, а още по-високо— самия Ethernet.

Поднивото SHDSL PMD (вж. Фиг. 5) отговаря за генериране и възстановяване на символите, символната синхронизация, модулацията и демодулацията, ехо компенсацията, изравняване на линиите и установяване на връзките.

Времевият индекс n представлява времето за преминаване на бита, индексът m — времетраенето на символа, a t, както обикновено е аналоговото време. Входът е от генератора на кадри — f (n), а изходът от скремблера е s (n). И генераторът на кадри, и скремблерът са обединени в слоя PMS-TC и са показани в този модел като отделни блокове изключително само за целите на по-доброто структуриране на функциите. x (m) е изход от кодера Trellis Coded Modulation (TCM), y (m) — изход от предкодера на канала, а z (t) — аналогов изход от генератора на спектъра в линейния интерфейс. При преобразуването на информационния бит “K” в едномерен символ PAM дължината на символа “K” е кратна на дължината на бита; по този начин големината n за K при даден параметър m е {mK+0, mK+1, ... , mK+K-1}. В допълнителен вариант с няколко чифта, например с 4-проводна линия, активни са две отделни поднива PMD, един за всяка двойка. Тогава n представлява времето за преминаване на бита за всяка проводна двойка, а не сумарната линейна скорост на системата.

Поднивото SHDSL PMS-TC отговаря за формиране на кадъра SHDSL, кадровата синхронизация и процедурата шифриране и дешифриране. PMS-TC е свързан чрез интерфейcи ? и ? с подниво TPS-TC. Подниво TPS-TC общува с интерфейсите блокове чрез интерфейсите ?с и ?r. В зависимост от спецификата на използване, слоят TPS-TC трябва да поддържа един или повече канали за потребителски данни и свързани интерфейси. Може само да се добави, че интерфейсите ?, ?, ?с и ?r са въведени само за целите на логическото делене и реално са недостъпни. TPS-TC е предназначен почти само за опаковане на потребителските данни в кадъра SHDSL. Действията могат да включват мултиплексиране, демултиплексиране, а също избор на време за изравняване на многократни потребителски канали за данни. Разработчиците на стандарта са се погрижили приемопредавателите SHDSL да поддържат достатъчно голям брой допустими формати на кадрите за данни, чийто избор се осъществява по време на активизирането на TPS-TC.

Сред тях са например, т.нар. режим с две носещи Dual Bearer TPS-TC Mode, на чиято основа е изградена технологията за канализирано гласово предаване по цифрова абонатна линия (Channelized Voice over DSL, СVoDSL). Тя се използва в DSL концентраторите за създаване на висококачествен трансфер на глас и данни по независими логически канали през една медна усукана двойка.

Духът от бутилката

Ръстът на потребностите от капацитет на канала от страна на бизнес абонатите и домашните клиенти и повишените изисквания към качеството на услугите ще накара операторите да сменят с EFMC съществуващите DSL. Пред тази технология, като част от стандарта EFM, е поставена целта да достигне скорост 10 Mbps на разстояние 750 м (EFMC SR) и 2 Mbps на 2700 м (EFMC LR). Все пак стандартът не се ограничава с изпълнение на тези норми, а съществуващото оборудване вече ги надвишава, като предоставя по-висока пропускателна способност и работа на по-големи разстояния. Освен това стандартизирането на механизма за обединяване на чифтове създава предпоставки за постигане на още по-голям капацитет на по-големи разстояния по няколко паралелни медни усукани двойки, предлагайки алтернатива там, където няма оптично влакно или неговото полагане е икономически неоправдано.

Стандартизирайки симетричната доставка на пакети Ethernet по медни чифтове със скорост 10 Mbps и повече, EFMC осигурява плавна интеграция в съвременните мрежи и тези от следващо поколение. Без каквито и да е ограничения той може да се реализира по същите кабели, както и ADSL, VDSL, ISDN или PSTN, обезпечавайки спектрална съвместимост с оптимален баланс между скоростта на предаване и разстоянието. Освен това важен положителен фактор за навлизането му в операторските мрежи е възможността са използването на EFMС и CVoDSL в един концентратор DSL, с което се постига необходимата гъваквост към бъдещите потребности на пазара за разширяване на спектъра от предлагани интегрирани услуги (глас, данни и видео).

Засега може да се каже, че EFMC представлява завършено решение за изграждане на първата миля на базата на високопроизводително предаване на симетрични потоци по медни чифтове, като на крайните потребители се предоставят повече услуги на базата на стандартни и, което е по-важно, разпространени Ethernet приложения.

NW/Б

Последни новини

• Двуобхватен маршрутизатор от новата серия amplifi обяви D-Link
• D-Link вдига HD оборотите с нов двулентов високопроизводителен рутер DIR-857
• Мултимедийните системи Aastra 400 обслужват комуникациите на СМБ
• Aastra обявява виртуализирана мултимедийна централа
• Vivacom обяви нови двойни пакети, подсилващи фиксираната телефония.

Активни теми във форума

• » Супер Боб
• » въпрос:Как да изградя мрежа
• » Закони за успех във високите доходи.
• » Сайт за гледане на онлайн телевизия
• » Ето едно саийче, за пари!