Moderní technologie linek. Zvyšování přenosové kapacity Zvyšování přenosové spolehlivosti xdsl Technologie TDMA Technologie FDMA

Transkript

1 Moderní technologie linek Zvyšování přenosové kapacity Zvyšování přenosové spolehlivosti xdsl Technologie TDMA Technologie FDMA

2 Zvyšování přenosové kapacity Cílem je dosáhnout maximum fyzikálních možností přenosového média, Rozporuplné požadavky na médium: cena x kapacita, Omezujícím faktorem je rušení signálu (vlastní x cizí), což v praxi znamená: Omezovat velikost (intenzitu) signálu, Snižovat délku linek, Přidávat dodatečná stínění. Technologický pokrok přinesla digitalizace linek, a to zejména komplexní modulace signálu v přeneseném pásmu, nyní známá jako digitální modulace.

3 Zvyšování přenosové kapacity Příklad modulace 2-bitových symbolů Princip digitální modulace: Data jsou kódována do n-bitových symbolů, Každý symbol zaujímá v komplexní modulační rovině určitý vymezený prostor a je přenášen po určitou dobu trvání symbolu t s, Demodulátor je nastaven diskrétně,tj. pouze s maximální citlivostí v místě očekávaného symbolu, Pásmo necitlivosti zvyšuje odolnost proti rušení, Kapacitu lze zvyšovat velikostí symbolů, tj. lze přenést více bitů za stejnou jednotku času, Při větší velikosti symbolu se snižuje odolnost proti rušení. A B D C

4 Zvyšování přenosové kapacity Výhody digitální modulace: Přizpůsobitelnost kapacity podle aktuálního stavu přenosové linky (rušení, kvality apod.), Vysoká odolnost proti rušení (rušivý signál trvá kratší dobu, než samotná doba symbolu t s ), Efektivnější využití přenosového pásma, tj. úspora energie i samotných pásem, Kompletní digitalizace přenosové linky umožňuje uplatnit i další metody (na LL) pro zvýšení její spolehlivosti. Digitální modulace je nadčasová technologie budoucnosti v komunikacích.

5 Zvyšování přenosové spolehlivosti Spolehlivost PL je limitována kvalitou linky (cenou) a okamžitým rušivým prostředím, Další opatření ke zvýšení odolnosti proti rušení lze dosáhnout na LL, Na LL se neočekává 100% spolehlivost (potvrzení doručení a nebo případné opakování přenosu), to zabezpečují vyšší vrstvy (např. TL), Nicméně je velmi žádoucí zvýšit linkovou spolehlivost, která může snížit zatížení spolehlivosti vyšších vrstev, a nebo přinese naopak další výhody samotným linkám.

6 Zvyšování přenosové spolehlivosti Digitalizace linky umožňuje uplatnit techniku samoopravného kódování, Principem je přidání dalších nadbytečných datových bitů, které slouží jako kontrolní křížové součty určitých datových seskupení, Množství nadbytečných bitů pak určuje rozsah pro detekci chyby v přenosu a také i možnost následné opravy přímo na straně příjemce, Nadbytečné bity však snižují přenosovou kapacitu linky, proto jsou vždy voleným kompromisem pro určitou technologii

7 Zvyšování přenosové spolehlivosti Další cestou je uplatnění statistické komprimace, která kóduje data na symboly o různých bitových délkách na principu jejich statistického výskytu v určitém datovém toku (např. Huffmanovo), Tímto lze získat potřebný prostor v přenosové kapacitě linky na umístění potřebného počtu kontrolních bitů, Kombinace statistické komprimace a samoopravného kódování může zachovat přenosovou kapacitu linky v původní velikosti, avšak navíc přináší zvýšení její spolehlivosti.

8 Zvyšování přenosové spolehlivosti Výhody plynoucí ze spolehlivosti linek: Lze používat méně kvalitní média (nižší cena), Lze překlenout větší vzdálenosti (úspora energie), Lze dosáhnout vyšší přenosové kapacity (menší počet linek), Lze snížit vlastní rušení (vyšší odolnost s menšími energetickými nároky), Lze snížit energetickou náročnost (zbytečné opakování přenosu). Metody statistické komprimace a samoopravného kódování tvoří integrální část digitální modulace.

9 xdsl Je to digitální linková technologie uplatňovaná v sítích WAN, Je určena pro běžné telefonní dvojlinky a umožňuje současný přenos hlasových služeb (POTS) i datový přenos digitální modulací, Existují varianty IDSL, HDSL, VDSL, SDSL (symetrická) a ADSL (asymetrická), kdy zejména pro Internetová připojení se ustálila varianta asymetrická, Asymetrická varianta má rozdílnou přenosovou rychlost k uživateli ( downstream ), která je vyšší, než od uživatele ( upstream ).

10 ADSL Používá digitální modulaci v nepoužitém kmitočtovém pásmu na telefonních linkách, Podporuje datové rychlosti až 24 Mb/s ( downstream ) a 3,5 Mb/s ( upstream ), Podporuje důležité linkové protokoly Internetu, Vyšší vrstvy Vyšší vrstvy IP IP PPP PPP ADSL Vrstvový model ADSL

11 Rozdělení přenosového pásma: ADSL T- pásmo pro běžný telefonní hovor (0-4kHz), U- pásmo pro upstream (25,875kHz - 138kHz), D- pásmo pro downstream (138kHz kHz) U Rozdělení pásma u ADSL T U D 0 -> f

12 ADSL Spektrální obsazení přenosového pásma: Modulace používá nosné kmitočty s odstupem 4,3125kHz, tj. celkem 256, Doba přenosu symbolů je 0,5ms, tj. modulační rychlost je max. 2k symbol/s, Velikost symbolu je mezi 4 až 6 bity. Didier Misson Belgium, Braine-l'Alleud User of GNU/Linux with the Ubuntu Linux distribution on desktops and Debian on servers.

13 Technologie TDMA Je to technika umožňující zvýšit hustotu datového toku na vysokopropustných médiích (FO, WiFi), Na vstupu jsou data od uživatelů linky multiplexory vklíčována do rámců, dělených na sloty, Každý uživatel je vždy přiřazen určitému slotu, který mu garantuje potřebnou přenosovou rychlost. Datový tok dělený na rámce Rámce děleny na časové sloty (každý uživatel má jeden) Slot obsahuje data s ochrannými intervaly pro synchronizaci

14 Výhody TDMA: Technologie TDMA Násobné využití dražších médií, Snížení nákladů na budování linek, Možnost diskrétní změny přenosových rychlostí podle požadavku uživatelů linky (slučování slotů), Garance přenosové rychlosti i dostupnosti linky. Tato technika se uplatňuje zejména u FO na páteřních sítích.

15 Technologie FDMA Je to technika obdobná TDMA, avšak každý uživatel má k dispozici určité kmitočtové pásmo (v rámci subnosných), Na vstupu jsou data uživatelů linky modulována na vlastní subnosnou a společně smíchána do jednoho přenosového pásma, Rychlost přenosu je každému uživateli garantována šířkou pásma subnosné, která je mu přiřazena. FDMA subnosné oddělení subnosných

16 Technologie FDMA Výhody FDMA: Stejné, jako u TDMA, Využívána často u bezdrátových linek (WiFi, GSM), U FO se používá digitální modulace světel různé vlnové délky (barvy), která umožňuje: Obousměrný přenos na 1 vláknu, Vícekanálový přenos (pomocí optických multiplexorůhranolů). TDMA a FDMA jsou technologie, které tvoří principiální základ přenosových technologií budoucnosti.