Tengo un módem VDSL. ¿Cómo puedo acceder a Internet en casa? ¿La gente ahora no utiliza ADSL para acceder a Internet en casa?
¿Qué es VDSL?
VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Loop) es un tipo de cable de cobre telefónico ordinario de corta distancia con la más alta
Tecnología de transmisión de datos de velocidad combinada de 52 Mbit/s, su velocidad es mucho mayor que ADSL (bucle de abonado digital asimétrico) y Cable Medem (cable módem), equivalente a la velocidad de transmisión de datos de T3.
Puede mejorar en gran medida la velocidad de acceso a Internet, proporcionar enlaces rápidos entre diferentes redes regionales locales,
y puede utilizarse para llevar a cabo servicios de información en vídeo.
La tecnología VDSL aún se encuentra en la etapa de investigación. Este artículo primero presenta algunas especificaciones básicas de VDSL,
luego analiza y compara varias tecnologías de modulación y tecnologías de multiplexación de VDSL, y finalmente presenta las. Estado de desarrollo de VDSL
.
Especificaciones del sistema 2VDSL
Aunque el estándar internacional para VDSL aún se está formulando, las compañías telefónicas han adoptado ANSI T
1.4 en Estados Unidos y ETSI TM6 en Europa El grupo de estandarización ha determinado las especificaciones del sistema de VDSL, que incluyen principalmente la velocidad de transmisión de datos y la relación de velocidad de enlace descendente a ascendente, supresión de radiación, densidad de potencia, etc.
Tanto ANSI como ETSI deben admitir la transmisión de datos simétrica y asimétrica. ETSI clasifica los módems que admiten velocidades de transmisión de datos asimétricas y simétricas como Chas I y Clase II respectivamente. La velocidad de transmisión máxima de la Clase I es de 24 Mbit/S, y las relaciones de velocidad de enlace descendente y ascendente especificadas son 6:1 y 3:1; la velocidad de transmisión máxima de la Clase S II es de 36 Mbit/S; S. La velocidad máxima de transmisión asimétrica definida por ANSI es 52 Mbit/S, y la relación de velocidad de enlace descendente y ascendente es 8:1, 4:1 de transmisión de datos en modo de transmisión simétrica
La velocidad más alta es 52 Mbit; /s.
Para evitar que las señales VDSL en pares trenzados causen interferencias en la banda de radioaficionados a través de la radiación, AN
Tanto SI como EISI especifican la potencia de transmisión de los módems VDSL en la banda de aficionados. Banda de radiofrecuencia. La densidad no puede ser superior a -80dBM. Tanto ANSI como ETSI estipulan que la potencia máxima de transmisión del sistema VDSL es de 11,5 dBm.
Entorno de ruido 3VDSL
El ruido que afecta a VDSL incluye principalmente diafonía, interferencias de radiofrecuencia e interferencias de pulsos. Hay muchos pares de pares trenzados en el mazo de cables. Dado que no se puede lograr un blindaje mutuo completo, se acoplarán entre sí para formar diafonía. En aplicaciones VDSL, existen dos formas de diafonía: NEXT (diafonía del extremo cercano) y FEXT (diafonía del extremo lejano). NEXT es cuando el receptor local detecta señales transmitidas por uno o más transmisores locales en otras líneas; FEXT es cuando el receptor local detecta señales transmitidas por uno o más transmisores remotos en otras bandas de frecuencia.
La señal enviada por. el remitente. NEXT no tiene nada que ver con la longitud de la línea. FEXT disminuye a medida que aumenta la longitud de la línea porque la señal acoplada se transmite a través de la línea. En aplicaciones ADSL, debido a las largas colas, FEXT es una interferencia menor, mientras que en aplicaciones VDSL, FEXT es mucho más grave.
Las señales de radio que se superponen con la banda de frecuencia VDSL se acoplarán a las líneas telefónicas y causarán interferencias, especialmente las transmisiones AM con
alta potencia y fuerte densidad espectral. La interferencia de la radiodifusión AM en el espectro VDSL aparece como una señal de pico de ruido en la banda de frecuencia de 525 KHz a 1,61 MHz.
El ruido impulsivo es un pulso momentáneo de energía que puede anular la señal de datos transmitida. Dado que su densidad espectral de potencia en el dominio de la frecuencia tiene características planas de banda ancha, provoca graves pérdidas en el sistema. Para eliminar el ruido impulsivo, se puede utilizar una combinación de codificación FEC (corrección de errores directa) y entrelazado de datos.
Codificación de línea de 4VDSL
Existen dos tecnologías a elegir para transmitir señales digitales en pares trenzados: modulación de portadora única y modulación multiportadora
Modulación.
4.1 Modulación de portadora única
La modulación de portadora única incluye la modulación de amplitud en cuadratura (QAM) y la modulación de fase de amplitud sin portadora (CAP).
Cuando se aplica la modulación de portadora única, el flujo de bits se codifica en símbolos asignando bits consecutivos a puntos de la constelación.
Estos puntos de la constelación se modulan, filtran y transmiten en el ancho de banda del canal preasignado.
El canal atenuará la señal transmitida y hará que los símbolos adyacentes interfieran entre sí, lo que se denomina interferencia entre símbolos (ISI). En el extremo receptor, se utiliza un ecualizador de longitud finita para reducir el ISI y mejorar el rendimiento del sistema. La capacidad del ecualizador para restaurar el flujo de datos transmitido depende de una variedad de factores, incluido el tipo de ecualizador, la longitud del filtro, etc. El ecualizador de mejor rendimiento es el ecualizador de retroalimentación de decisión (DFE), un ecualizador no lineal que utiliza dos filtros y un tomador de decisiones para reconstruir la señal deseada. La desventaja de DFE es que el error generado por el decididor de símbolos se retroalimenta para producir predicciones ISI residuales posteriores. Un solo error puede afectar la decisión de múltiples señales posteriores provocando que los errores se propaguen.
4.2 Modulación multiportadora
La modulación multitono discreta (DMT) es un método típico de modulación multiportadora, porque este método se utiliza en líneas de par trenzado
Hay muchas ventajas en la transmisión de datos a través de Internet y se ha determinado como el método de modulación estándar de ADSL en todo el mundo. El transmisor DMT divide un canal en un conjunto de subcanales independientes ortogonales, y cada subcanal realiza la detección SNR (relación señal-ruido) en cualquier momento. El flujo de bits de datos se codifica para formar un conjunto de subsímbolos QAM.
Cada subsímbolo está determinado por la SNR de su punto de frecuencia central del subcanal correspondiente y el error especificado por el sistema
Está determinado por los requisitos de probabilidad y velocidad de bits de transmisión. Este grupo de subsímbolos primero usa FFT (Transformada rápida de Fourier
Transformada) para implementar IDFT (Transformada de Fourier inversa), y luego a los puntos de muestra de salida se les agrega un prefijo cíclico para reducir los símbolos
Interferencia entre señales, los puntos de muestra obtenidos en el dominio del tiempo se envían al canal de transmisión después de la conversión de digital a analógico. En el extremo receptor, primero se somete a una conversión de analógico a digital, luego elimina el prefijo y luego utiliza un DFT para convertir los puntos de muestra mezclados con ruido en señales en el dominio de la frecuencia. La señal emitida por el DFT pasa a través de FEQ (dominio de frecuencia). ecualización) se utiliza para compensar la amplitud y fase de su respuesta de frecuencia de subcanal, y luego el flujo de bits de datos transmitidos se obtiene a través del decodificador. En comparación con el sistema CAP/QAM, el sistema DMT
no provoca difusión de errores porque cada subsímbolo se decodifica de forma independiente y no está relacionado con ningún otro fenómeno.
El receptor detecta la SNR del subcanal mediante un método basado en datos. Después de detectar la SNR de cada subcanal, el receptor calcula el plan de asignación de bits óptimo para cada subcanal. Para canales con desvanecimiento, el valor SNR medido se utiliza para decidir si se transfieren algunos o todos los bits a otros subcanales que puedan soportar la transmisión de bits adicionales. Los cambios requeridos en la asignación de bits se informan al transmisor, lo cual se completa. por el transmisor. Esta tecnología se llama intercambio de bits. Puede permitir que el sistema alcance un rendimiento óptimo cuando el canal y el entorno de ruido cambian. Se utiliza para mejorar el rendimiento del sistema bajo la velocidad de bits y la probabilidad de error especificadas. tolerancia.
4.3 Comparación de esquemas CAP/QAM y DMT
(1) En un entorno de canal no ideal
El rendimiento del receptor DFE de una sola portadora está determinado por la deuda anterior está determinada por la longitud del filtro de retroalimentación. En un canal con una pérdida de inserción obvia, como una línea telefónica con una configuración de puente, es necesario utilizar un filtro complejo con un ecualizador de filtro de mayor longitud.
En el esquema DMT, el canal se divide en muchos subcanales y la SNR a través de un único subcanal es casi plana, cubierta por un área de baja SNR causada por el nivel de ruido de la cabeza del puente
El número de bits transmitidos por asignación de subcanal es menor que el de los subcanales con mayor SNR. Además, el módem DMT puede cerrar aquellos subcanales que tienen demasiada atenuación y no se pueden utilizar. para transmitir datos, de modo que el sistema DMT pueda alcanzar el valor máximo de datos permitidos para transmitirse en cada
canal.
(2) Suprimir la interferencia mutua con la radioafición
Para limitar la densidad de potencia transmitida dentro del ancho de banda de la radioafición a no más de -80 dBm/Hz,
El transmisor CAP/QAM debe generar un slot para la banda de radioaficionado cubierta por el sistema. En el extremo receptor, el filtro de avance del DFE debe crear muescas en el mismo lugar para resistir la interferencia radiada desde la radioafición al sistema VD
SL, y el filtro de deuda frontal también debe producir orificios adicionales para resistir Interferencia radiada por señales de transmisión de radio. Las muescas se generan a través de filtros. A medida que aumentan el número y la profundidad de las muescas, aumenta la longitud del filtro y aumenta la complejidad. Los sistemas DMT pueden cumplir con las estrictas restricciones sobre la densidad de potencia de salida dentro de la banda de radioaficionados cerrando los subcanales que se superponen con la banda de radioaficionados y, debido a que el canal está dividido en subcanales estrechos, para la radiodifusión AM y los aficionados. Se pueden utilizar fuentes de ruido inalámbricas
que generalmente involucran varios subcanales adyacentes, intercambio de bits y FE adaptativa
Q para debilitar el impacto de esta interferencia.
(3) El impacto del ruido impulsivo
Tome la banda de frecuencia del canal 0-11,04 MHz como ejemplo para ilustrar. DMT divide el canal en 256 subcanales.
Entonces cada ancho de subcanal es de 43,125 kHz, teniendo en cuenta el prefijo cíclico adicional, la velocidad de símbolo es de 40 KHz,
de modo que la duración de cada símbolo es de 25 PS. La velocidad de símbolo del sistema CAP/QAM que utiliza el mismo ancho de banda es de 11,04 MHz y la duración del símbolo es de 90,6 ns. Si hay una interferencia de pulso con un ancho de 5 ps en el canal, esta interferencia destruirá como máximo 1/5 de un solo símbolo DMT. En el extremo receptor, los símbolos DMT interferidos se transforman nuevamente al dominio de la frecuencia a través de DFT y la interferencia del pulso se propaga a todos los símbolos DMT. La esencia de esta transformación es aumentar la duración efectiva del pulso, pero reducir su potencia. Siempre que la potencia promedio dentro del período del símbolo DMT no exceda el margen de ruido, el sistema no tendrá errores de detección. En el sistema CAP/QAM, la interferencia de pulsos de 5PS destruye 55 símbolos consecutivos. En el extremo receptor, los símbolos CAP/QAM se decodifican uno por uno en secuencia y solo pueden depender de códigos de corrección de errores directos y entrelazados para reducir el impacto del ruido impulsivo. Dado que
el ruido impulsivo provocará la difusión de errores en DFE, el rendimiento del código de corrección de errores directo después de DFE también se reduce
.
(4) Compatibilidad con las velocidades de transmisión requeridas
Debido a que el sistema CAP/QAM utiliza un ancho de banda mucho más amplio que un único subcanal DMT para transmitir datos, CAP
/El intervalo de paso de la velocidad de transmisión de datos que puede soportar el sistema QAM no es preciso. Por ejemplo: el sistema utiliza un ancho de banda de 3MHz para transmitir datos y el intervalo de paso de velocidad de datos mínimo que puede admitir es 3Mbit/S. Esto se representa mediante cada símbolo que se obtiene al aumentar el número de bits en 1. . Si se requiere una velocidad de datos de 10 Mbit
/s, se debe utilizar un sistema con una velocidad de datos de 12 Mbit/s de 4 bits por símbolo, lo que desperdicia los
2 Mbit/s efectivos. velocidad de datos. El sistema DMT puede proporcionar tamaños de intervalo más finos porque el canal está dividido en subcanales más pequeños y todos los bits se asignan de forma independiente a estos subcanales.
El tamaño del intervalo está determinado por el ancho del canal. Si el sistema utiliza un subcanal con un ancho de 32 KHz, entonces el intervalo de paso de velocidad de bits mínimo es de 32 kbit/s.
(5) Compatibilidad del espectro
La solución CAP/QAM solo puede utilizar la banda de frecuencia superior a 1,1 MHz. En este caso, el esquema CAP/QAM
. Es espectro compatible con ADSL. Pero cuando no hay ADSL en el mismo haz de cables, estos sistemas no pueden utilizar eficazmente el ancho de banda por debajo de 1MHz con características de alta relación señal-ruido. DMT puede seleccionar de forma muy flexible los límites superior e inferior de la banda de frecuencia de transmisión. Siempre que se reduzca la densidad espectral de potencia de transmisión en subcanales por debajo de 1.104MHz
puede ser compatible con el espectro ADSL. Cuando no hay interferencias de líneas ADSL en el mismo paquete, los sistemas basados en DMT pueden asignar más energía a estos subcanales para transmitir más bits y proporcionar un mejor rendimiento.
(6) Consumo de energía
El consumo de energía del esquema CAP/QAM es generalmente menor que el del esquema DMT. Con la mejora continua de la integración del sistema,
La solución CAP/QAM también tiene sus ventajas.
Modo dúplex de 5VDSL
Existen dos soluciones para lograr la transmisión de datos bidireccional: una es la multiplexación por división de frecuencia (FDD) y la otra es la multiplexación por división de tiempo
Multiplexación (TDD).
5.1 Multiplexación por división de frecuencia
El sistema FDD tiene dos o más canales, y la clave de su rendimiento es el ancho de banda y la ubicación de las bandas de frecuencia de los canales de enlace ascendente y descendente
.
Otro tema que debe considerarse es el ancho de banda de los canales de flujo ascendente y descendente. La selección del ancho de banda depende de la velocidad de datos requerida y de la relación entre las velocidades de datos de enlace descendente y ascendente. Admite la asignación de ancho de banda con una relación asimétrica de 8:1 y la asignación de ancho de banda para la transferencia de datos simétrica es completa. diferente. La asignación de ancho de banda de los canales de enlace ascendente y descendente también está relacionada con la longitud de la línea, la SNR y el ancho de banda de frecuencia efectivo en aplicaciones reales.
Para admitir una gama más amplia de velocidades de datos y la relación entre las velocidades de datos de enlace descendente y ascendente durante la transmisión bidireccional,
los sistemas FDD deben proporcionar canales de enlace ascendente y descendente con ancho de banda variable, que generalmente aumenta el sistema Especialmente la complejidad de los filtros analógicos
. El sistema FDD que utiliza el esquema DMT es una excepción. Permite la asignación arbitraria de subcanales de enlace ascendente y descendente proporcionando una serie de conjuntos de subcanales de ancho de banda completo en cada dirección. Cada subcanal se puede utilizar para transmisión tanto de enlace ascendente como de enlace descendente. Aunque esta tecnología requiere dos unidades DFT de longitud completa en todos los módems, lo que aumenta la complejidad de la parte digital del sistema, reduce la complejidad de los requisitos de la parte analógica y puede proporcionar una gran flexibilidad en la asignación de bandas de frecuencia FDD.
5.2 Multiplexación por división de tiempo
A diferencia de la multiplexación por división de frecuencia, los sistemas de multiplexación por división de tiempo obtienen datos ascendentes y descendentes
en diferentes períodos de tiempo dentro de una única banda de frecuencia Teleport . El uso del ancho de banda del canal de tiempo compartido se coordina mediante el uso de supertramas. Una supertrama incluye un intervalo de tiempo de transmisión de datos de enlace descendente, un intervalo de tiempo de transmisión de datos de enlace ascendente y otro intervalo de tiempo de silencio. . La anchura del intervalo de tiempo de los canales de datos de enlace descendente y ascendente es un múltiplo entero del período del símbolo DMT. La supertrama se puede expresar
como A-Q-B-Q, A y B representan el número de períodos de símbolo asignados a la transmisión de datos de enlace descendente y ascendente respectivamente,
Q representa el tiempo de silencio. Las ranuras se utilizan para eliminar la propagación del canal. retrasos y respuestas de eco
entre las ranuras de transmisión y recepción.
Tomando como ejemplo una supertrama con 20 períodos de símbolos, A y B ocupan 18 períodos de símbolos y Q ocupa dos períodos de símbolos.
Los valores de A y B se pueden determinar en función de la relación entre las velocidades de datos de enlace descendente y ascendente requeridas por el sistema.
El uso de TDD requiere que los módems de todas las líneas en un grupo de mazos de cables estén sincronizados con el mismo
reloj de supertrama estándar, de modo que el flujo de datos descendente en todas las líneas aparezca simultáneamente con el flujo de datos ascendente.
Si no hay una estructura de supertrama especial, las líneas en el mazo de cables que soporta TDD generarán SIGUIENTE diafonía entre sí, reduciendo
la velocidad de transmisión de datos. Hay muchas formas de generar un reloj de supertrama. Por ejemplo, puede derivarse de un reloj de red de 8 kHz, generado por uno de los módems TDD o implementarse mediante tecnología GPS.
5.3 Comparación entre TDD y FDD
VDSL se diferencia de otros DSL en que admite tanto transmisión simétrica como asimétrica. FDD asigna diferentes anchos de banda para transmisión simétrica y asimétrica respectivamente, mientras que TDD asigna diferentes intervalos de tiempo en la supertrama. Y cuando los servicios simétricos
y asimétricos están en el mismo arnés, ambos métodos dúplex producirán NEXT.
La estructura de supertrama en TDD admite tanto la transmisión simétrica como la transmisión asimétrica de varias relaciones de velocidad a través de un único transceptor.
La relación de transmisión de datos de enlace descendente y ascendente se puede configurar a través del software A y. el valor de B para determinar. Los módems FDD
no son eficientes para admitir múltiples relaciones de velocidad de transmisión de enlace descendente a enlace ascendente. Para admitir múltiples relaciones de velocidad de transmisión de enlace descendente y ascendente, los módems FDD generalmente requieren filtros de separación de banda analógica flexibles para cambiar el ancho de banda de los canales de enlace ascendente y descendente. La complejidad de este filtro es proporcional al número de relaciones de velocidad de transmisión que tiene el módem. puede proporcionar, lo que determina la complejidad y el consumo de energía del transceptor. ANSI y ETSI
requieren relaciones de transmisión de datos admitidas de 1:1, 3:1, 4:1, 6:1, 8:1 y pueden admitir todos
El nivel de La complejidad del transceptor en la relación de velocidad es difícil de lograr.
Los sistemas TDD tienen menor complejidad, especialmente los módems TDD basados en DMT. Sus funciones de transmisión y recepción son esencialmente las mismas y requieren el uso de FFT. Para implementar operaciones DFT, se puede compartir parte del hardware del. transmisor y receptor para reducir la complejidad. Dado que se utiliza TDD, el demodulador puede transmitir o recibir en cualquier período de tiempo. Por lo tanto, cada módem sólo necesita una estructura de hardware que pueda calcular la FFT horizontal en todo el ancho de banda del sistema y dentro de la supertrama, excepto en los intervalos de tiempo de silencio. está siempre en funcionamiento. Se puede utilizar la misma banda de frecuencia tanto para enviar como para recibir, eliminando así la necesidad de hardware de simulación adicional, y las rutas no utilizadas están cerradas para reducir el consumo de energía en el modo FDD, el transmisor siempre debe estar enviado; /p>
p>
Las rutas de transmisión y recepción proporcionan energía.
Los sistemas TDD proporcionan una solución flexible y de bajo consumo. Sin embargo, los módems del sistema TDD en la oficina central y la ONU deben estar estrictamente sincronizados a través del reloj de supertrama estándar para evitar que el sistema se vea afectado por NEXT. Después de considerar productos de diferentes proveedores, será muy difícil distribuir la supertrama estándar. relojes cuando no hay compatibilidad entre redes
Los proveedores de servicios de red no están dispuestos a asumir esta responsabilidad, por lo que recomiendan FDD como solución dúplex para VDSL.
Estado de desarrollo de 6VDSL
Los diferentes esquemas de implementación de VDSL tienen sus propios partidarios y se dividen en dos bandos en términos de la elección del esquema de codificación de línea.
Uno Esta es una alianza que respalda la solución DMT, incluida Alcatel,
; TI, Nortel, Cadence y otras empresas.
Han lanzado conjuntos de chips VDSL y sistemas que admiten sus respectivas soluciones. Los ejemplos típicos incluyen los conjuntos de chips BCM6010 y BCM6020 de Bmdcom que utilizan soluciones QAM y FDD, y TI. Hemos desarrollado el TNET8000, un conjunto de chips basado en tecnología DMT y TDD con el DSP programable TMS320C5400 como. el núcleo, y ahora están trabajando en el desarrollo de conjuntos de chips utilizando soluciones DMT y FDD.
La tecnología VDSL es una dirección del desarrollo de las redes telefónicas. A medida que su tecnología continúa desarrollándose y madurando, los usuarios pueden disfrutar de varios servicios de banda ancha que ofrece en casa y tiene perspectivas de desarrollo muy amplias.