G.992.1

G.992.1

Трансиверы асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL)
Статус	Действующий
Год начался	1999
Последняя версия	(12/03) декабрь 2003 г.
Организация	ЭТО Т
комитет	15-я Исследовательская комиссия МСЭ-Т
Сопутствующие стандарты	G.992.2 , G.992.3
Домен	телекоммуникации
Лицензия	Свободно доступен
Веб-сайт	https://www.itu.int/rec/T-REC-G.992.1

В телекоммуникациях ITU -T G.992.1 (более известный как G.dmt ) — это стандарт ITU для ADSL , использующий дискретную многотональную модуляцию (DMT). Полноскоростной ADSL G.dmt расширяет полезную полосу пропускания существующих медных телефонных линий, обеспечивая высокоскоростную передачу данных со скоростью до 8 Мбит/с в нисходящем направлении и 1,3 Мбит/с в восходящем направлении.

DMT выделяет от 2 до 15 бит на канал (бин). По мере изменения условий на линии замена битов позволяет модему менять местами биты в разных каналах без переобучения, поскольку каждый канал становится более или менее работоспособным. Если перестановка битов отключена, этого не происходит, и модему необходимо переобучиться, чтобы адаптироваться к изменяющимся условиям линии.

Существует два конкурирующих стандарта для DMT ADSL — ANSI и G.dmt; ANSI T1.413 — это североамериканский стандарт, G.992.1 (G.dmt) — стандарт ITU (Комитета ООН по телекоммуникациям). Сегодня G.dmt используется чаще всего во всем мире, но раньше стандарт ANSI был популярен в Северной Америке. Между ними существует разница в кадрировании, и выбор неправильного стандарта может привести к ошибкам выравнивания кадров каждые 5 минут или около того. Исправление ошибок выполняется с использованием кодирования Рида-Соломона , а дополнительную защиту можно использовать, если Trellis на обоих концах используется кодирование . Чередование также может повысить надежность линии, но увеличивает задержку.

История DMT и скорость линии

Достижимая скорость линии (Мбит/с) в зависимости от соответствующей длины линии (км) для ADSL , ADSL2+ и VDSL

Достижимая скорость линии (Мбит/с) в зависимости от соответствующего затухания линии ( дБ ) для ADSL , ADSL2 и ADSL2+

Модуляция — это наложение информации (или сигнала) на электронную или оптическую несущую волну. Существует два конкурирующих и несовместимых стандарта модуляции сигнала ADSL, известные как дискретная многотональная модуляция (DMT) и фаза амплитуды без несущей (CAP). CAP был оригинальной технологией, использовавшейся для развертывания DSL, но сейчас наиболее широко используемым методом является DMT.

На графиках справа суммированы скорости, достижимые для каждого стандарта ADSL, в зависимости от длины линии и затухания . Второй график имеет большее значение, поскольку именно затухание является определяющим фактором для скорости линии, поскольку степень затухания на расстоянии может значительно различаться между различными медными линиями из-за их качества и других факторов. ADSL2 способен расширить зону действия очень длинных линий с затуханием около 90 дБ. Стандартный ADSL способен предоставлять услуги только на линиях с затуханием не более 75 дБ.

Технические подробности ДМТ

Бины (несущие каналы)

Дискретный многотональный режим (DMT), наиболее широко используемый метод модуляции, разделяет сигнал ADSL на 255 несущих (элементов) с частотой, кратной 4,3125 кГц. DMT имеет 224 нисходящих элемента разрешения по частоте и до 31 восходящего элемента. Ячейка 0 находится на постоянном токе и не используется. Когда голосовая связь ( POTS на той же линии используется ), то ячейка 7 является самой нижней ячейкой, используемой для ADSL.

Центральная частота элемента N составляет (N x 4,3125) кГц. Спектр каждого бина перекрывается со спектром его соседей: он не ограничивается каналом шириной 4,3125 кГц. Ортогональность COFDM делает это возможным без помех.

В контейнере на линии хорошего качества можно закодировать до 15 бит на символ.

Частотную схему можно резюмировать следующим образом:

• 30 Гц-4 кГц, голос.
• 4–25 кГц, неиспользуемая защитная полоса.
• 25–138 кГц, 25 восходящих элементов разрешения (7–31).
• 138–1104 кГц, 224 нисходящих элемента разрешения (32–255).

Обычно несколько элементов разрешения около 31-32 не используются, чтобы предотвратить помехи между входящими и нисходящими элементами разрешения по обе стороны от 138 кГц. Эти неиспользуемые ячейки составляют защитную полосу, которую должен выбирать каждый производитель DSLAM — она не определена спецификацией G.992.1.

Кодированное ортогональное мультиплексирование с частотным разделением (COFDM)

Использование ячеек создает систему передачи, известную как кодированное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (COFDM). В контексте G.992.1 вместо этого используется термин «Дискретный многотональный режим» (DMT), отсюда и альтернативное название стандарта — G.dmt.Использование DMT полезно, поскольку оно позволяет коммуникационному оборудованию (пользовательский модем/маршрутизатор и коммутатор/DSLAM) выбирать только те ячейки, которые можно использовать на линии, таким образом эффективно получая наилучшую общую скорость передачи данных по линии в любой данный момент времени. При использовании COFDM по линии передается комбинированный сигнал, содержащий множество частот (для каждого элемента разрешения). Быстрое преобразование Фурье (и обратное iFFT) используется для преобразования сигнала на линии в отдельные элементы разрешения.

Уменьшение битовых ошибок с помощью QAM или PSK

Тип квадратурной амплитудной модуляции (QAM) или фазовой манипуляции (PSK) используется для кодирования битов внутри каждого интервала. Это сложная математическая тема, и она не будет здесь обсуждаться далее. Однако по этим методам модуляции было проведено много исследований, и они используются для передачи, поскольку позволяют улучшить отношение сигнал/шум, тем самым снижая уровень шума и обеспечивая более надежную передачу сигнала с меньшим количеством ошибок. Достижимое усиление выше минимального уровня шума может составлять от 0,5 до 1,5 дБ, и эти небольшие величины имеют огромное значение при отправке сигналов по медным линиям на большие расстояния (6 км и более).

Качество бина и битрейт

Качество линии (насколько хорошо она работает) на частоте рассматриваемого интервала определяет, сколько битов можно закодировать в этом интервале. Как и во всех линиях передачи , это зависит от затухания и отношения сигнал/шум .

SNR может различаться для каждого бина, и это играет важную роль при принятии решения о том, сколько бит можно надежно закодировать в нем. Вообще говоря, 1 бит может быть надежно закодирован на каждые 3 дБ доступного динамического диапазона выше минимального уровня шума в среде передачи, так что, например, элемент разрешения с SNR 18 дБ сможет вместить 6 бит.

Эхоподавление

Эхоподавление может использоваться таким образом, чтобы нисходящий канал перекрывал восходящий канал или наоборот, что означает одновременную отправку восходящих и нисходящих сигналов. Эхоподавление не является обязательным и обычно не используется.

Примеры битов на ячейку DMT

Ниже приведены примеры того, как расположение отсеков может выглядеть на различных модемах ADSL. Оба показывают схожую информацию, и в каждом примере имеется 256 ячеек с различным количеством кодируемых битов в каждой. Мы видим, что примерно в частотном диапазоне ячейки 33 отношение сигнал/шум составляет 40 дБ, а количество битов на ячейку составляет около 6 или 7.

Текстовый

-----------------------------------------------------------------------------Bin  SNR  Gain Bi - Bin  SNR  Gain Bi - Bin  SNR  Gain Bi - Bin  SNR  Gain Bi      dB   dB  ts         dB   dB  ts         dB   dB  ts         dB   dB  ts--- ----- ---- -- - --- ----- ---- -- - --- ----- ---- -- - --- ----- ---- --  0   0.0  0.0  0 *   1   0.0  0.0  0 *   2   0.0  0.0  0 *   3   0.0  0.0  0  <- unused  4   0.0  0.0  0 *   5   0.0  0.0  0 *   6   0.0  0.7  0 *   7   0.0  0.7  0  <- unused  8   0.0  0.9  2 *   9   0.0  1.2  4 *  10   0.0  1.0  5 *  11   0.0  0.8  5  <- upstream   [BEGIN] 12   0.0  1.0  6 *  13   0.0  0.9  6 *  14   0.0  0.9  6 *  15   0.0  1.1  7  <- upstream 16   0.0  1.1  7 *  17   0.0  1.0  7 *  18   0.0  0.9  7 *  19   0.0  0.7  7  <- upstream 20   0.0  1.0  6 *  21   0.0  0.9  5 *  22   0.0  0.9  4 *  23   0.0  1.2  4  <- upstream 24   0.0  1.3  3 *  25   0.0  1.0  2 *  26   0.0  0.7  0 *  27   0.0  0.7  0  <- upstream   [END] 28   0.0  0.7  0 *  29   0.0  0.0  0 *  30   0.0  0.0  0 *  31  39.9  0.9  6  <- downstream [BEGIN] 32  38.4  0.9  6 *  33  39.9  1.1  7 *  34 256.0  1.0  0 *  35  39.8  1.2  7  <- downstream (1 unused bin  - interference?) 36  39.8  1.1  7 *  37  35.3  1.1  6 *  38  39.5  0.9  6 *  39  37.5  1.0  6  <- downstream 40  36.4  0.8  5 *  41  37.5  0.9  5 *  42  32.3  1.0  4 *  43  34.8  1.1  5  <- downstream 44  31.6  1.0  4 *  45  37.7  0.9  5 *  46  35.7  1.1  6 *  47  34.3  1.2  5  <- downstream 48  37.8  1.1  6 *  49  36.9  0.9  5 *  50  36.1  1.0  5 *  51  34.5  1.2  5  <- downstream 52  32.3  1.0  4 *  53  31.6  1.0  4 *  54  33.6  0.9  4 *  55  31.6  1.1  4  <- downstream 56  34.3  1.1  5 *  57  31.9  0.9  4 *  58  33.7  0.9  4 *  59  31.5  1.2  4  <- downstream 60  30.6  1.1  5 *  61  30.2  1.1  4 *  62  17.3  1.1  3 *  63  25.7  1.1  3  <- downstream 64  21.9  0.8  2 *  65  22.8  0.8  2 *  66 256.0  1.0  0 *  67 255.9  1.0  0  <- downstream (2 unused bins - interference?) 68 255.9  1.0  0 *  69  19.5  1.1  3 *  70  25.8  0.9  3 *  71  23.1  1.0  3  <- downstream (1 unused bin  - interference?) 72  23.3  1.0  3 *  73  16.9  1.2  4 *  74  21.7  0.8  2 *  75  23.2  0.7  2  <- downstream 76  22.0  1.0  3 *  77  25.3  0.7  2 *  78  24.7  0.7  2 *  79  20.8  0.9  2  <- downstream 80  19.1  1.0  2 *  81 255.9  1.0  0 *  82 256.0  1.0  0 *  83 255.9  1.0  0  <- downstream [END] 84   0.1  1.0  0 *  85 255.8  1.0  0 *  86 255.8  1.0  0 *  87 255.9  1.0  0  <- unused 88 256.0  1.0  0 *  89 256.0  1.0  0 *  90 255.9  1.0  0 *  91 255.9  1.0  0  <- unused 92 256.0  1.0  0 *  93 255.9  1.0  0 *  94 255.8  1.0  0 *  95 255.3  1.0  0 96   0.1  1.0  0 *  97 255.6  1.0  0 *  98 255.8  1.0  0 *  99 255.9  1.0  0     higher frequencies suffer greater100 255.9  1.0  0 * 101 255.8  1.0  0 * 102 255.8  1.0  0 * 103   0.0  1.0  0     loss rates over longer lines104 255.8  1.0  0 * 105 255.7  1.0  0 * 106 255.2  1.0  0 * 107 255.6  1.0  0108 255.6  1.0  0 * 109 254.6  1.0  0 * 110 255.9  1.0  0 * 111 254.6  1.0  0112 254.7  1.0  0 * 113 255.4  1.0  0 * 114 254.7  1.0  0 * 115 255.2  1.0  0116 256.0  1.0  0 * 117 256.0  1.0  0 * 118 256.0  1.0  0 * 119 256.0  1.0  0120 256.0  1.0  0 * 121 256.0  1.0  0 * 122 256.0  1.0  0 * 123 256.0  1.0  0124 256.0  1.0  0 * 125 256.0  1.0  0 * 126 256.0  1.0  0 * 127 256.0  1.0  0128 256.0  1.0  0 * 129 256.0  1.0  0 * 130 256.0  1.0  0 * 131 256.0  1.0  0132 256.0  1.0  0 * 133 256.0  1.0  0 * 134 256.0  1.0  0 * 135 256.0  1.0  0136 256.0  1.0  0 * 137 256.0  1.0  0 * 138 256.0  1.0  0 * 139 256.0  1.0  0140 256.0  1.0  0 * 141 256.0  1.0  0 * 142 256.0  1.0  0 * 143 256.0  1.0  0144 256.0  1.0  0 * 145 256.0  1.0  0 * 146 256.0  1.0  0 * 147 256.0  1.0  0148 256.0  1.0  0 * 149 256.0  1.0  0 * 150 256.0  1.0  0 * 151 256.0  1.0  0152 256.0  1.0  0 * 153 256.0  1.0  0 * 154 256.0  1.0  0 * 155 256.0  1.0  0156 256.0  1.0  0 * 157 256.0  1.0  0 * 158 256.0  1.0  0 * 159 256.0  1.0  0160 256.0  1.0  0 * 161 256.0  1.0  0 * 162 256.0  1.0  0 * 163 256.0  1.0  0164 256.0  1.0  0 * 165 256.0  1.0  0 * 166 256.0  1.0  0 * 167 256.0  1.0  0168 256.0  1.0  0 * 169 256.0  1.0  0 * 170 256.0  1.0  0 * 171 256.0  1.0  0172 256.0  1.0  0 * 173 256.0  1.0  0 * 174 256.0  1.0  0 * 175 256.0  1.0  0176 256.0  1.0  0 * 177 256.0  1.0  0 * 178 256.0  1.0  0 * 179 256.0  1.0  0180 256.0  1.0  0 * 181 256.0  1.0  0 * 182 256.0  1.0  0 * 183 256.0  1.0  0184 256.0  1.0  0 * 185 256.0  1.0  0 * 186 256.0  1.0  0 * 187 256.0  1.0  0188 256.0  1.0  0 * 189 256.0  1.0  0 * 190 256.0  1.0  0 * 191 256.0  1.0  0192 256.0  1.0  0 * 193 256.0  1.0  0 * 194 256.0  1.0  0 * 195 256.0  1.0  0196 256.0  1.0  0 * 197 256.0  1.0  0 * 198 256.0  1.0  0 * 199 256.0  1.0  0200 256.0  1.0  0 * 201 256.0  1.0  0 * 202 256.0  1.0  0 * 203 256.0  1.0  0204 256.0  1.0  0 * 205 256.0  1.0  0 * 206 256.0  1.0  0 * 207 256.0  1.0  0208 256.0  1.0  0 * 209 256.0  1.0  0 * 210 256.0  1.0  0 * 211 256.0  1.0  0212 256.0  1.0  0 * 213 256.0  1.0  0 * 214 256.0  1.0  0 * 215 256.0  1.0  0216 256.0  1.0  0 * 217 256.0  1.0  0 * 218 256.0  1.0  0 * 219 256.0  1.0  0220 256.0  1.0  0 * 221 256.0  1.0  0 * 222 256.0  1.0  0 * 223 256.0  1.0  0224 256.0  1.0  0 * 225 256.0  1.0  0 * 226 256.0  1.0  0 * 227 256.0  1.0  0228 256.0  1.0  0 * 229 256.0  1.0  0 * 230 256.0  1.0  0 * 231 256.0  1.0  0232 256.0  1.0  0 * 233 256.0  1.0  0 * 234 256.0  1.0  0 * 235 256.0  1.0  0236 256.0  1.0  0 * 237 256.0  1.0  0 * 238 256.0  1.0  0 * 239 256.0  1.0  0240 256.0  1.0  0 * 241 256.0  1.0  0 * 242 256.0  1.0  0 * 243 256.0  1.0  0244 256.0  1.0  0 * 245 256.0  1.0  0 * 246 256.0  1.0  0 * 247 256.0  1.0  0248 256.0  1.0  0 * 249 256.0  1.0  0 * 250 256.0  1.0  0 * 251 256.0  1.0  0252 256.0  1.0  0 * 253 256.0  1.0  0 * 254 256.0  1.0  0 * 255 256.0  1.0  0--- ----- ---- -- - --- ----- ---- -- - --- ----- ---- -- - --- ----- ---- --Bin  SNR  Gain Bi - Bin  SNR  Gain Bi - Bin  SNR  Gain Bi - Bin  SNR  Gain Bi      dB   dB  ts         dB   dB  ts         dB   dB  ts         dB   dB  ts

Графический с SNR

Краткое содержание

• DMT использует COFDM для создания 256 ячеек (каналов несущей), используя частоты выше голоса в линии.
• Частотную схему можно резюмировать следующим образом:
  • 0–4 кГц, голос.
  • 4–25 кГц, неиспользуемая защитная полоса.
  • 25–138 кГц, 25 восходящих элементов разрешения (7–31).
  • 138–1104 кГц, 224 нисходящих элемента разрешения (32–255).
• Элемент N центрируется на частоте N × 4,3125 кГц.
• Полоса пропускания, используемая каждым бином, перекрывает соседние бины.
• Количество битов, закодированных в каждом элементе, составляет от 2 до 15 , в зависимости от отношения сигнал/шум (SNR) для этого элемента.
• На каждые 3 дБ отношения сигнал/шум в пределах элемента разрешения можно надежно закодировать 1 бит.
• Слишком много ошибок, которые не могут быть исправлены с помощью встроенной системы исправления ошибок, могут привести к потере синхронизации модема/маршрутизатора конечного пользователя с удаленным коммутатором (DSLAM или MSAN).
• Эхоподавление можно использовать в элементах разрешения более низкой частоты (в восходящем направлении), чтобы все 256 элементов можно было использовать для нисходящего потока.

Статистика ADSL

Цифры в скобках показали, что на практике они обеспечивают стабильную работу.

• Затухание — сколько сигнала теряется в линии (должно быть <56 дБ в нисходящем направлении, <37 дБ в восходящем направлении).
• Запас по шуму - 12 дБ или выше, как для нисходящего, так и для восходящего потока.
• Достижимая скорость передачи данных. Максимальная скорость линии, способная поддерживать
• Битов DMT на бин — показывает, какие каналы используются.
• Резюме – Нарушения кодирования
• ES — секунды с ошибками — количество секунд с CRC. ошибками
• Относительная занятость емкости (RCO) — процент используемой достижимой скорости передачи данных на линии. При этом учитываются помехи на линии и целевой запас по шуму на удаленном DSLAM.
• SES - Severely Errored Seconds - после 10 секунд ES мы начинаем отсчет SES
• UAS – Недоступные секунды — Секунды, в течение которых не было синхронизации.
• ЛОС – потеря синхронизации
• LPR – потеря CPE мощности
• LOF — потеря кадра — кадры DSL не совпадают

Внешние ссылки

• Рекомендация ITU-T G.992.1: Приемопередатчики асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL)