Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №8 - Журнал «Домашняя лаборатория»

пропускную способность для обработки четырех независимых каналов сжатого по стандарту MPEG видео без нарушений работы телефона.

Большинство Интернет-приложений требует разной пропускной способности по входящим и исходящим потокам. Другими словами, пользователи гораздо чаще принимают потоки информации, чем отправляют их. Это характерная особенность связи через Интернет, при которой читается больше электронной почты, чем посылается, загружается большее количество видеоинформации, чем создается. Исходящий поток данных пользователя, как правило, ограничивается посылкой команд или передачей маленьких файлов данных на сервер. Намного больший поток информации направлен от серверов к пользователю. ADSL был разработан специально для использования этого различия в пропускной способности. Он обеспечивает скорость передачи данных от сети к абоненту более 8 Мбит/с (downstream) и до 640 Кбит/с при передаче данных от абонента к сети (upstream).

Для телефонных компаний развитие ADSL может стать средством снижения перегрузки сетей, вызванной стремительным развитием Интернета. Если телефонная компания надеется закрепиться на рынке Интернет-услуг, она не может довольствоваться оборудованием для коротких голосовых вызовов. Средний голосовой вызов длится приблизительно три минуты. Согласно проведенному в 1997 году исследованию Bellcore (научно-исследовательская лаборатория, финансируемая местными телефонными компаниями США, одна из пяти находящихся в подчинении Федеральной Комиссии по Коммуникациям), средний Интернет-запрос длится более 20 минут. Журнал Telephony уже в 1994 году констатировал, что почти 20 процентов всех онлайновых связей продолжаются больше часа. Компании, продающие услуги проводной связи, такие как Media One (северо-восток США), запрашивают стабильную цену для интернет-пользователей. Такие "широкополосные" клиенты могут пользоваться всеми услугами Интернет 24 часа в сутки всего за $40 в месяц.

Использование других технологий передачи данных по телефонным сетям PSTN требует значительных материальных и временных затрат. Например, замена медной сети оптоволокном является весьма дорогостоящим решением. Промышленные экспертные группы считают, что стоимость создания волоконно-оптической сети обойдется каждому абоненту приблизительно в $1500. Замена существующих медных линий 560 миллионам абонентов во всем мире обойдется по самым скромным прогнозам в 750 миллиардов долларов.

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