Страница 279 из 436
ADSL-оборудование, напротив, очень просто в установке. Для организации ADSL-канала необходимы только два модема, по одному на каждый конец витой пары телефонной линии. Один модем располагается дома у абонента. Другой модем (обычно модемная стойка с сетевыми картами) расположен в центральном офисе местной телефонной компании. Упрощенная структура коммутаций показана на рис. 9.10.
На стороне клиента ADSL-модем может либо находиться внутри компьютера, либо соединяться с сервером локальной сети, а также с телефоном п/пли факсом. Телефонная линия на медной витой паре связывается со специальным разделителем на центральной телефонной станции. На центральной станции, где расположены коммутаторы и модемные стойки, разделитель позволяет выделить из сигналов телефонной линии голосовые сигналы и сигналы данных. Голосовые вызовы направляются коммутаторами центральной станции по общей телефонной сети. Поток данных пересылается через переключатель Ethernet и маршрутизатор по быстрому каналу связи (например, 155 Мбит/с ОС-3) к Интернет-провайдеру.
Ключом к повышению скорости передачи данных по стандарту ADSL является использование усовершенствованной цифровой обработки сигналов. Применение удачных аналоговых решений и сложных алгоритмов цифровой сигнальной обработки позволило Analog Devices воплотить в жизнь первое поколение комплектов ИМС для модемов стандарта ADSL — AD20msp910 (см. рис. 9.11). Комплект AD20msp910 имеет три отличительные особенности, которые особенно важны при разработке модемов на их базе:
• Функционально наиболее законченное решение на рынке.
• Полная совместимость с промышленными стандартами ANSI, ETSI и ITU.
• Совместимость почти со всеми DLC-системами и изготовителями модемов.
Решение на базе AD20msp910 включает в себя как аппаратные средства, так и программное обеспечение. Оно интегрирует интерфейс DSP с host-процессором, драйвер линии, управляющее программное обеспечение и технологию DMT. Микросхемы других производителей реализуют функции только отдельных узлов модема. Использование комплекта AD20msp910, выпуск которого начат в 1997 году, ускоряет и упрощает развитие ADSL-модемов для высокоскоростного доступа в Интернет и мультимедиауслуг. Второе поколение комплектов AD20msp918, кроме того, включает в себя поддержку функциональных возможностей ATM, имеет повышенную производительность и обеспечивает передачу ADSL по ISDN-сетям для Европейского рынка. Оба комплекта ИМС полностью совместимы со всеми стандартами (ANSI Т1.413 Issue 2, ETSI TR328, ITU G.dmt and ITU G.lite for splitterless) и при этом являются законченными изделиями, т. е. включают в себя микроконтроллеры и библиотеки функций.
Теперь на очереди стоит третье поколение комплектов ИМС Analog Devices для модемов ADSL — AD20msp930, — позволяющее изготовителям модемов снизить затраты времени и ресурсов на разработку. Для ускорения и упрощения процесса разработки Analog Devices поставляет всю необходимую информацию о сопряжении интегральной микросхемы с персональным компьютером, о схемотехнических решениях и типовых схемах включения. В результате изготовители модемов могут сосредоточить усилия на развитии многофункциональности своей продукции, дополняя стандартные возможности технологии ADSL-модемов.
Цифровые сотовые телефоны
В начале 90-х годов группой GSM (Global System for Mobile Communications) был представлен в Европейских странах стандарт цифровой сотовой телефонии. Необходимость перехода на цифровые стандарты, обусловленная перегруженностью аналоговых сотовых сетей, таких как AMPS (Advanced Mobile Phone Service), привела к тому, что другие страны, в том числе США, приняли различные цифровые стандарты.
Ограничения, присущие аналоговым сотовым системам, хорошо известны. Примерами могут служить блокирование вызовов в часы-пик, неверные соединения и отбои при быстро следующих вызовах, недостаточная защищенность от прослушивания, ограниченная скорость передачи данных.
Базовая конфигурация сотовой системы показана на рис. 9.12. Область разбита на ячейки, каждая из которых имеет собственную базовую станцию и собственную группу выделенных частот. Благодаря небольшому радиусу каждой ячейки (примерно 16 км), могут использоваться приемники и передатчики низкой мощности.
Сотовая система позволяет повторно использовать частоты, выделенные для одних ячеек, для связи внутри других, достаточно удаленных ячеек без паразитной интерференции. Базовые станции должны быть связаны воедино, а также с центральной управляющей сетью таким образом, чтобы вызов может быть переадресован другой ячейке, если уровень сигнала от мобильного объекта становится слишком низким для вызова текущей ячейки.
Частотный спектр, выделенный для аналоговой сотовой связи (AMPS), в Соединенных Штатах занимает две полосы: приблизительно от 825 до 850 МГц и от 870 до 895 МГц. Обычная архитектура (и аналоговых, и цифровых систем) предусматривает поканальное разделение. Полный спектр разделен на большое количество относительно узких каналов, определяемых частотой несущей. Несущая частота модулируется голосовым сигналом с использованием аналоговых методов. Каждый дуплексный канал связи требует наличия двух частотных каналов с шириной диапазона приблизительно 30 кГц. Пользователю назначаются обе частоты на время вызова. Прямой и обратный каналы разделены по времени, что позволяет эффективно разделять функции приема/передачи. Ширина диапазона для несущих "А" или "В", обслуживающих отдельный район составляет 12,5 МГц (416 каналов, каждый шириной 30 кГц). Поддерживается только один вызов в каждый момент времени по каждому каналу.
Организация многоканального доступа с временным разделением (TDMA) позволяет выделить полосу частот на основании информации о свободном в данный момент канале. В Соединенных Штатах система TDMA выделяет полный канал 30 кГц для индивидуальной передачи только на короткий период времени. Схема мультиплексирования 3:1 позволяет в рамках той же полосы частот, что используется для аналоговой сотовой связи, разместить три канала связи с использованием технологии TDMA. Каждая передаваемая / принимаемая последовательность укладывается в короткие интервалы времени по 6,7 мс. TDMA-система основана на широком использовании DSP-технологий для уменьшения битрейта голосовых данных и подготовки цифровых данных к передаче по аналоговым каналам связи. Используемый в системах TDMA подход также был выбран для GSM-систем и будет рассмотрен ниже более подробно.
Второй цифровой стандарт, используемый в Соединенных Штатах, называется множественным доступом с разделением кодов (CDMA). Эта техника использовалась в защищенных военных коммуникациях на протяжении долгого времени под названием расширенного спектра (spread spectrum). В ней передатчик передает частотно-модулированную псевдослучайную последовательность в относительно широком частотном диапазоне. Приемник имеет доступ к той же самой случайной последовательности и может декодировать данные. В результате подключения дополнительных пользователей к системе уменьшается суммарное отношение сигнал-шум для всех пользователей. При использовании этого стандарта превышение количества запросов над допустимым уровнем должно повысить число ошибочных битов у всех пользователей. Дальнейшее увеличение количества вызовов приводит к постепенному росту взаимного влияния каналов до тех пор, пока процесс в некоторой области не станет саморегулирующимся, т. е. качество голосовой связи станет настолько плохим, что пользователи будут вынуждены сократить время вызова или отказаться от дополнительных звонков. Никто никогда не блокируется в обычном смысле, как это происходит в FDMA или TDMA-системах, когда все каналы или временные интервалы перегружены.