Shdsl что это такое

Shdsl что это такое

Смотрите также на других языках: UA EN

1. Что понимают под SHDSL?

3. Отличия между SHDSL и SDSL.

4. Что понимают под стандартом SHDSL.

5. Какое отличие между североамериканским и европейским стандартами?

6. Что понимают под TC-PAM модуляцией?

8. Можно ли использовать в SHDSL линиях репитеры?

Да. Дополнительные репитеры могут быть использованы как для двойной пары, так и для одинарной пары. Стандарт ITU поддерживает до восьми ретитеров в каждой паре, которая позволяет уменьшать помехи и регенерировать сигналы перед их передачей в следующий сегмент, что в свою очередь увеличивает расстояние передачи.

9. Что понимают под «4-wire mode»?

11. Какой тип протокола поддерживает SHDSL технология?

SHDSL технология поддерживают такие протоколы как TDM, ATM, Frame Relay, а так же другие сетевые протоколы. Что позволяет осуществлять построение территориально распределённых корпоративных сетей, а также применять в составе решений, связанных с обеспечением гарантированной пропускной способности канала передачи данных (VoIP, видеоконференции и т. п.).

Используя высокочастотные ресурсы канала и такие пакетные технологии, как АТМ или IP, интегрированные устройства доступа с функциями VoDSL позволяют одновременно с высокоскоростным потоком данных организовать несколько (скажем, 4, 8, 16 или 24) телефонных каналов. Системы VoDSL помогут традиционным операторам решить проблему телефонизации квартирного сектора (как известно, установка телефона часто невозможна из-за отсутствия свободной медной пары) и сформировать привлекательные предложения для бизнес-пользователей.

13. Совместимость оборудования

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

ITU G.991.2

ITU G.991.2

Communications protocol
Purpose	Позволяет клиентам обмениваться данными с одинаковой скоростью передачи и приема (то есть симметрично) по медным телефонным линиям
Developer(s)	ITU
Introduced	February 2001 ; 20 years ago ( 2001-02 )
Based on	HDSL2 (High-bit-rate Digital Subscriber Line 2)
Influenced	ITU G.992.3/4

По стандарту технология SHDSL обеспечивает симметричную дуплексную передачу данных со скоростями от 192 Кбит/с до 2.3 Mбит/c (с шагом в 8 Кбит/с) по одной паре проводов, соответственно от 384 кбит/c до 4,6 Mбит/c по двум парам. Использование методов кодирования TC-PAM128 позволяет повысить скорость передачи до 15,2 Мбит/с по одной паре и до 30.4 Мбит/с по двум парам соответственно. При максимальной скорости (для провода 0,4 мм) рабочая дальность составляет около 3,5 км, а при минимальной — свыше 6 км.

SHDSL технология позволяет осуществлять как высокоскоростной доступ в Интернет, так и быструю и качественную передачу большого количества информации. Также с помощью SHDSL технологии можно пользоваться IP-телефонией (городская, междугородняя, международная связь) и видеоконференцсвязью. [Источник 1]

Содержание

Стандарты SHDSL

Отраслевой стандарт для SHDSL определен в Рекомендации ITU-T G.991.2, которая была впервые опубликована в феврале 2001 года. Оборудование SHDSL также известно под «черновым» названием стандарта G.SHDSL. Основные обновления G.991.2 были выпущены в декабре 2003 года. Оборудование, соответствующее версии 2003 года G.991.2, часто называют «черновым» названием стандарта G.SHDSL.bis или просто SHDSL.bis. Обновленные функции G.991.2:

SHDSL заменяет более старую технологию HDSL, определенную в стандарте ITU-T G.991.1. [Источник 2]

Обзор

Технология G.SHDSL представляет собой всемирный стандарт ITU G.991.2, обеспечивающий симметричную дуплексную передачу данных сигнала по паре медных проводов.

Необходимость создания такой технологии симметричной передачи данных обусловлена возможностью совмещения оборудования различных производителей, увеличения дальности передачи, снижения затрат на монтаж и эксплуатацию вновь вводимых линий передачи, реализации передачи одинаковых по объему потоков данных в обе стороны для голосовых каналов, удаленного доступа к сети предприятия или веб-серверам. Таким образом, как и любая симметричная DSL-технология, G.SHDSL ориентирована, главным образом, на корпоративный сектор.

При декодировании в приемнике используется весьма эффективный алгоритм Витерби (Viterbi). Дополнительный выигрыш получен за счет применения прекодирования Томлинсона (Tomlinson) — искажения сигнала в передатчике на основе знания импульсной характеристики канала. Суммарный выигрыш за счет использования такой достаточно сложной технологии кодирования сигнала составляет до 30% по сравнению с ранее используемыми HDSL/SDSL системами. На рисунке 1 изображена спектральная плотность сигнала G.SHDSL.

В G.SHDSL эффективно используется адаптация скорости передачи, способная изменяться с шагом 8 кбит/с от 192 кбит/с до максимального значения 2,32 Мбит/с, соответствующего скорости канала E1. Для этого с помощью протокола G.hs.bis, инкапсулированного в стандарт, в процессе установления соединения модемы на обоих концах линии тестируют условия распространения сигнала и, в результате обмена сообщениями, определяют максимальную скорость передачи, допустимую при данных условиях (это особенно важно для определения типа обслуживания передаваемого трафика и формата передаваемых кадров), причем максимальная длина соединения (7,5 км при скорости 192 кбит/с и более 3 км при 2,32 Мбит/с) оказывается больше, нежели у других симметричных DSL-технологий, работающих при тех же скоростях передачи. Применение эхоподавления обеспечивает полнодуплексную связь при всех значениях скорости.

На рисунке 2 показано развитие различных систем связи до G.SHDSL с соответствующими им скоростями передачи.

В G.SHDSL предусмотрена возможность использования для передачи данных одновременно двух пар, что позволяет увеличить предельную скорость передачи до 4624 кбит/с и обеспечивает необходимый уровень резервирования. Но главное, можно удвоить максимальную скорость — ее удается получить на реальном кабеле, по которому подключен абонент. На рисунке 3 изображены указанные возможности систем передачи G.SHDSL.

Стандартом ограничена максимальная задержка данных в канале передачи — она составляет не более 500 мс. Дополнительно снизить задержки в канале можно за счет оптимального выбора протокола во время инициализации. Например, для IP трафика устанавливается соответствующий протокол, что позволяет отказаться от передачи избыточной информации. В отличие от ADSL и VDSL, G.SHDSL как нельзя лучше подходит для организации «последней мили». Так, при максимальной скорости обеспечивается передача 36 голосовых каналов. Тогда как ADSL, где ограничивающим фактором является низкая скорость передачи от абонента к сети (640 кбит/с), позволяет организовать лишь 9 голосовых каналов, не оставляя места для передачи данных. Еще одна задача, которая успешно решена в G.SHDSL, — снижение энергопотребления.

По сравнению с двухпарными вариантами, однопарные обеспечивают существенный выигрыш по аппаратным затратам и, соответственно, надежности изделия. Ресурс снижения стоимости составляет до 30% для модемов и до 40% для регенераторов — ведь каждая из пар требует приемопередатчика HDSL, линейных цепей, элементов защиты и т. п. [Источник 3]

На рисунке 4 приведена схема использования SHDSL-модемов для объединения двух территориально разнесенных участков локальной сети. SHDSL-модемы, использующиеся для объединения сетей, построенных по технологии Ethernet, могут иметь два режима работы. Первый режим работы — «мостовой» (bridge). При этом обе объединяемые сети (и сами модемы) должны иметь одну и ту же адресацию, то есть принадлежать к одной IP-сети (с точки зрения адресов). Второй режим — режим маршрутизатора (router). В этом случае, каждый из модемов играет роль маршрутизатора/шлюза для «своей» сети. Адресация сетей может не совпадать. Такие модемы могут выполнять функции DHCP-сервера и межсетевого экрана (firewall). [Источник 4]

Отмеченные свойства G.SHDSL являются чрезвычайно важными для обеспечения устойчивой работы в условиях широкого внедрения xDSL технологий в будущем.

Упомянутый выше стандарт G.hs.bis (G.844.1), описывающий процедуру инициализации соединения, инкорпорирован в стандарт G.SHDSL также для обеспечения взаимной совместимости оборудования различных производителей. Предусмотрено два варианта процедуры. В первом – оборудование LTU (установленное на АТС – автоматическую телефонную станцию) диктует параметры соединения NTU (оборудованию клиента), во втором — оба устройства «договариваются» о скорости передачи с учетом состояния линии. Учитывая неизвестные начальные условия, при обмене данными во время инициализации для гарантированного установления соединения применяется низкая скорость передачи и один из классических методов модуляции (DPSK).

Кроме установки скорости, G.hs.bis описывает и порядок выбора протокола в процессе установки соединения. Чтобы обеспечить совместимость со всеми используемыми на сегодня сервисами, фреймер G.SHDSL модема должен реализовать возможность работы с такими протоколами, как E1, ATM, IP, PCM, ISDN. Для обеспечения гарантированной работоспособности приложений реального времени стандартом G.SHDSL ограничена максимальная задержка данных в канале передачи (не более 500 мс). Наиболее используемыми приложениями этого вида для G.SHDSL являются передача голоса VoDSL во всех ее разновидностях (PCM — обычный цифровой канал телефонии, VoIP — голос через IP и VoATM- голос через ATM – асинхронный способ передачи данных) и видеоконференцсвязь. За счет оптимального выбора протокола во время инициализации в G.SHDSL удается дополнительно снизить задержки в канале передачи. Например, для IP трафика устанавливается соответствующий протокол, что позволяет отказаться от передачи избыточной информации, по сравнению с IP пакетами, инкапсулированными в ATM ячейки. А для передачи цифровых телефонных каналов в формате ИКМ (импульсно-кодовой модуляции) непосредственно выделяется часть полосы DSL канала. [Источник 5]

Дальнейшее развитие

Как следует из вышеизложенного, G.SHDSL имеет целый ряд достоинств по сравнению с другими xDSL технологиями. Оперируя основными показателями, можно сказать, что G.SHDSL, по сравнению с однопарным вариантом 2B1Q HDSL, позволяет увеличить на 35—45% скорость передачи при той же дальности или увеличить дальность на 15—20% при той же скорости. Кроме того, в G.SHDSL изначально заложены базовые возможности для ее использования на последней миле в сетях PCM (ИКМ), ATM, IP, FR. Благодаря этому G.SHDSL имеет самую широкую область применения. Примеры использования оборудования G.SHDSL изображены на рисунке 5.

Однако, несмотря на большие преимущества данной технологии, ее нельзя рассматривать как полную замену семейств HDSL/SDSL/MSDSL, но она может являться хорошим дополнением. Поэтому в ближайшее время аппаратные платформы, которые реализуют возможность использования всех основных технологий в рамках единой системы, станут весьма востребованными. Пример использования универсальной xDSL платформы представлен на рисунке 6. Именно они позволят оператору выбирать для подключения абонента ту xDSL технологию, которая оптимально подходит для существующих условий и решаемых задач.

Однако, уже сегодня оборудование G.SHDSL предлагают даже небольшие компании, так как оно, хоть и частично, выполняет требования стандарта G.SHDSL. Благодаря тому, что оно реализует не все описанные в стандарте функции или реализует их с использованием упрощенных нестандартных алгоритмов, оно стоит весьма недорого. Обычно, в таких устройствах совместимость со стандартом ограничена применением линейного кодирования TC-PAM.

Заключение

В заключение хочется обратить внимание на тот факт, что одним из основополагающих моментов в стандарте G.SHDSL, который будет обуславливать успех этой технологии на рынке телекоммуникационного оборудования, является совместимость оборудования различных производителей. Эта возможность позволит операторам в будущем легко менять поставщика или приобретать абонентское и станционное оборудование у различных поставщиков, что уже сегодня повсеместно практикуется для ADSL. Проверкой совместимости занимается специально созданная ведущими производителями лаборатория IOL (IterOperability Lab, University of New Hampshire), работающая во взаимодействии с DSL Форумом — основоположником «моды» xDSL.

Выводы

В данном разделе содержится сжатое, подытоженное описание технологии SHDSL и несколько неоговоренных ранее фактов. В 2003 году ITU разработал последнюю версию рекомендации G.991.2, в которой были специфицированы основные характеристики новой технологии SHDSL, которая стала единственной симметричной xDSL технологией, стандартизированной ITU-T. Использование 16-уровнего линейного кода TC-PAM обеспечивает в дуплексном режиме передачу информации со скоростями до 2,3 Мбит/с. Оборудование SHDSL также может работать по одной и по двум физическим парам, а использование второй пары позволяет либо повысить скорость передачи до 46 Мбит/с, либо повысить дальность связи. Одно из главных преимуществ технологии SHDSL – хорошая спектральная совместимость с системами передачи, эксплуатируемыми в сетях доступа, в частности, с ADSL и ее усовершенствованными вариантами. Оборудование SHDSL целесообразно использовать для приложений, чувствительных к задержке пакетов. Это объясняется тем, что в рекомендации ITU G.991.2 предусмотрен алгоритм, ограничивающий максимальную задержку сигналов в тракте передачи. Задержка в канале SHDSL, обусловленная помехоустойчивым кодированием, составляет величину порядка 1,2 мс.

Источник

Технология SHDSL

Технология SHDSL предназначена для передачи сигналов по парам медных проводников. Чаще всего это технология применяется на «последней миле».

Родоначальником семейства подобных технологий стала HDSL, обладавшая передовым на тот момент сочетанием алгоритмов кодирования и эхоподавления. Первые промышленные варианты работали по двум медным парам, в Соединенных Штатах, или по трем медным парам, в Европе. Внедрение этих технологий позволило существенно снизить затраты на передачу данных по сравнению с существовавшими на тот момент системами передачи T1 и Е1 за счет возможности избавиться от регенераторов на линии.

Успех технологии HDSL привел к росту числа исследований в этой области и появлению схожих технологий с другими характеристиками, получившими собирательное название xDSL. На сегодняшний день, когда технология прошла этап зрелости, можно сказать, что из всего всего многообразия xDSL наиболее востребованными оказались вариации ADSL2+, VDSL и SHDSL.

Работа над стандартом SHDSL началась в 1998 году, в 2001 году стандарт был утвержден. При работе над ним была поставлена и успешна решена задача снижения взаимоного влияния соседних медных пар на скоростях передачи свыше 784 кбит/с.

За счет узкой полосы частот и особой спектральной плотности сигнала фактически полностью устраняется взаимное влияние с широкороспространненым ADSL.

Для увеличения широты применения технологии SHDSL предусмотрена возможность задания скорости передачи данных от 192 кбит/с до 2320 кбит/с с шагом 8 кбит/с. Это позволяет операторам выстраивать гибкие тарифные планы. Более того, уменьшение скорости передачи позволяет увеличить дальность, на которую будут передаваться данные.

Например, на максимальной скорости передачи, рабочая дальность составляет около 3,5 км на проводе 0,4 мм, минимальная скорость передачи позволяет передавать данные до 6 км на том же 0,4 мм кабеле.

Технология SHDSL позволяет объединять для передачи данных от двух до 4 пар, соответственно увеличивая дальность или скорость передачи от двух до четырех раз.

Резюмируя вышесказанное, SHDSL имеет множество неоспоримых плюсов для развертывания сети доступа.

Источник

Передача данных на расстояние до 20 км по обычным проводам? Легко, если это SHDSL…

Несмотря на повсеместное распространение сетей Ethernet, технологии связи на основе DSL не теряют своей актуальности и по сей день. До сих пор DSL можно встретить в сетях последней мили для подключения абонентского оборудования к сетям Интернет-провайдера, а в последнее время технология все чаще используется при построении локальных сетей, например, в промышленных приложениях, где DSL выступает в качестве дополнения к Ethernet или к полевым сетям на основе RS-232/422/485. Подобные промышленные решения активно применяются в развитых европейских и азиатских странах.

DSL представляет из себя семейство стандартов, которые изначально задумывались для передачи цифровых данных по телефонным линиям связи. Исторически это стало первой технологией широкополосного доступа в Интернет, придя на смену DIAL UP и ISDN. Большое разнообразие существующих в настоящий момент стандартов DSL связано с тем, что многие компании, начиная с 80-х годов, старались разработать и продвинуть на рынок собственную технологию.

Все эти разработки можно разделить на две большие категории – асимметричные (ADSL) и симметричные (SDSL) технологии. Под асимметричными понимаются те, в которых скорость входящего соединения отличается от скорости исходящего трафика. Под симметричными понимается, что скорости на прием и передачу равны.

Наиболее известными и распространенными асимметричными стандартами являются, собственно, ADSL (в последней редакции – ADSL2+) и VDSL (VDSL2), симметричными – HDSL (устаревший профиль) и SHDSL. Друг от друга все они отличаются тем, что работают на разных частотах, используют разные способы кодирования и модуляции на физической линии связи. Также отличаются способы коррекции ошибок, благодаря чему обеспечивается разный уровень помехоустойчивости. Как итог, каждая технология имеет свои пределы в скорости и дистанции передачи данных, в том числе в зависимости от типа и качества проводника.

Предельные параметры различных стандартов DSL

В любой DSL-технологии скорость передачи данных падает с увеличением длины проводника. На предельных дистанциях возможно получить скорость в несколько сот килобит, но при передаче данных на 200-300 м доступна максимально возможная скорость.

Среди всех технологий у SHDSL есть серьезное преимущество, которое делает возможным ее применение в промышленных приложениях, — высокая помехоустойчивость и возможность использования для передачи данных любого типа проводника. В асимметричных стандартах такого нет, и качество связи сильно зависит от качества линии, используемой для передачи данных. В частности, рекомендуется использовать витой телефонный кабель. В этом случае более надежным решением вместо ADSL и VDSL оказывается использовать оптический кабель.

Для SHDSL подходит любая пара изолированных друг от друга проводников – медных, алюминиевых, стальных и пр. В качестве среды передачи может выступать старая электропроводка, старые телефонные линии, колючая проволока заборов и пр.

Зависимость скорости передачи данных SHDSL от дистанции и типа проводника

Из графика зависимости скорости передачи данных от дистанции и типа проводника, приведенного для SHDSL, можно увидеть, что проводники с большим сечением позволяют передавать информацию на большую дистанцию. Благодаря технологии возможно организовать связь на дистанцию до 20 км при максимально возможной скорости 15.3 Мб/с для 2-проводного кабеля или 30 Мб для 4-проводного. В реальных приложениях скорость передачи может быть выставлена вручную, что необходимо в условиях сильных электромагнитных помех или плохого качества линии. В этом случае для увеличения дистанции передачи необходимо снизить скорость работы SHDSL-устройств. Для точного расчета скорости в зависимости от дистанции и типа проводника можно использовать бесплатные программные средства, такие как SHDSL-калькулятор от Phoenix Contact.

За счет чего SHDSL обладает высокой помехоустойчивостью?

Принцип работы приемопередатчика SHDSL можно представить в виде блок-диаграммы, в которой выделяют специфическую и независимую (инвариантную) с точки зрения приложения часть. Независимая часть состоит из функциональных блоков PMD (Physical Medium Dependent) и PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer), в то время как специфическая часть включает уровень TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) и интерфейсы пользовательских данных.

Физическая линия связи между приемопередатчиками (STU) может существовать в виде однопарного или нескольких однопарных кабелей. В случае нескольких пар кабелей STU содержит несколько независимых блоков PMD, связанных с единственным PMS-TC.

Функциональная модель SHDSL-приемопередатчика (STU)

Модуль TPS-TC зависит от приложения, в котором используется устройство (Ethernet, RS-232/422/485 и пр.). В его задачу входит преобразование пользовательских данных в формат SHDSL, выполняется мультиплексирование/демультиплексирование и корректировка по времени нескольких каналов пользовательских данных.

На уровне PMS-TC производится формирование кадров SHDSL и их синхронизация, а также скремблирование и дескремблирование.

Модуль PMD выполняет функции кодирования/декодирования информации, модуляции/демодуляции, эхоподавления, согласования параметров на линии связи и установления соединения между приемопередатчиками. Именно на уровне PMD выполняются основные операции, обеспечивающая высокую помехоустойчивость SHDSL, включая TCPAM кодирование (Треллис кодирование с аналого-импульсной модуляцией), механизм совместного кодирования и модуляции, при котором улучшается спектральная эффективность сигнала по сравнению с раздельным способом. Принцип работы модуля PMD также можно представить в виде функциональной диаграммы.

Блок-диаграмма модуля PMD

В основе TC-PAM лежит использование сверточного кодера, формирующего избыточную последовательность битов на стороне SHDSL-передатчика. На каждом такте работы каждому биту, поступающему на вход кодера, ставится в соответствие двойной бит (дибит) на выходе. Таким образом, ценой сравнительно небольшой избыточности повышается помехоустойчивость передачи. Использование Треллис-модуляции позволяет уменьшить используемую полосу частоту передачи данных и упростить аппаратную часть при неизменном отношении сигнал/шум.

Принцип работы Треллис-кодера (TC-PAM 16)

Двойной бит формируется в результате логической операции сложения по модулю 2 (исключающее «или») на основе входного бита x₁(t_n) и битов x₁(t_n-1), x₁(t_n-2) и т.д. (всего их может быть до 20), которые поступали на вход кодера до этого и остались храниться в регистрах памяти. На следующем такте работы кодера t_n+1 произойдет смещение битов в ячейках памяти для выполнения логической операции: бит x₁(t_n) переместится в память, сдвинув всю хранящуюся там последовательность битов.

Алгоритм сверточного кодера

Таблицы истинности операции сложения по модулю 2

Для наглядности удобно использовать диаграмму состояния сверточного кодера, по которой можно увидеть, в каком состоянии находится кодер в моменты времени t_n, t_n+1 и т.д. в зависимости от входных данных. Под состоянием кодера в этом случае подразумевают пару значений входного бита x₁(t_n) и бита в первой ячейки памяти x₁(t_n-1). Для построения диаграммы можно использовать граф, в вершинах которого находятся возможные состояния кодера, а переходы из одного состояния в другое обозначены соответствующими входными битами x₁(t_n) и выходными дибитами .

Диаграмма состояний и граф переходов сверточного кодера передатчика

В передатчике на основе полученных четырех битов (двух выходных битов кодера и двух битов данных) формируется символ, каждому из которых соответствует своя амплитуда модулирующего сигнала аналого-импульсного модулятора.

Состояние 16-разрядного АИМ в зависимости от значения четырехбитового символа

На стороне приемника сигнала происходит обратный процесс – демодуляция и выделение из избыточного кода (двойных битов y₀y₁(t_n)) нужной последовательности входных битов кодера x₁(t_n). Эту операцию выполняет декодер Витерби.

Алгоритм декодера основан на расчете метрики ошибок для всех возможных предполагаемых состояний кодера. Под метрикой ошибок понимают разницу между принимаемыми битами и предполагаемыми битами для каждого возможного пути. Если ошибок на приеме нет, то метрика ошибок истинного пути будет 0, потому что нет расхождения по битам. Для ложных путей метрика будет отличаться от нуля, постоянно нарастать и через какое-то время декодер перестанет рассчитывать ошибочный путь, оставив только истинный.

Диаграмма состояний кодера, вычисляемая декодером Витерби приемника

Но как этот алгоритм обеспечивает помехоустойчивость? Если предположить, что приемник принял данные с ошибкой, декодер продолжит рассчитывать два пути с метрикой ошибок 1. Пути с метрикой 0 уже не будет существовать. Но вывод о том, какой путь истинный, алгоритм сделает позже на основе следующих принимаемых двойных битов.

При появлении второй ошибки, будет несколько путей с метрикой 2, но правильный путь выявится позже на основе метода наибольшего правдоподобия (то есть минимальной метрики).

Диаграмма состояний кодера, вычисляемая декодером Витерби, при приеме данных с ошибками

В описанном выше случае для примера был рассмотрен алгоритм 16-разрядной системы (TC-PAM16), обеспечивающей передачу в одном символе трех бит полезной информации и дополнительного бита для защиты от ошибок. В TC-PAM16 достижима скорость передачи данных от 192 до 3840 кбит/с. При увеличении разрядности до 128 (современные системы работают с TC-PAM128) в каждом символе передается шесть бит полезной информации, а максимально достижимая скорость составляет от 5696 кбит/с до 15,3 Мб/с.

Использование аналого-импульсной модуляции (PAM) роднит SHDSL с рядом популярных стандартов Ethernet, таких как гигабитный 1000BASE-T (PAM-5), 10-гигабитный 10GBASE-T (PAM-16) или перспективный на 2020 год промышленный однопарный Ethernet 10BASE-T1L (PAM-3).

SHDSL в сетях Ethernet

Различают управляемые и неуправляемые SHDSL-модемы, но в подобной классификации мало общего с привычным разделением на управляемые и неуправляемые устройства, которое существует, например, для Ethernet-коммутаторов. Разница заключается в средствах конфигурирования и мониторинга. Управляемые модемы настраиваются через веб-интерфейс и могут диагностироваться по SNMP, а неуправляемые – при помощи дополнительного ПО через консольный порт (для Phoenix Contact это бесплатная программа PSI-CONF и mini-USB интерфейс). В отличии от коммутаторов неуправляемые модемы могут работать в сети с кольцевой топологией.

В остальном управляемые и неуправляемые модемы являются абсолютно идентичными, включая функционал и возможность работать по принципу Plug&Play, то есть без всякого предварительного конфигурирования.

Дополнительно на модемы могут возлагаться функции защиты от импульсных перенапряжений c возможностью ее диагностики. Сети SHDSL могут образовывать очень протяженные сегменты, и проводники могут проходить в местах, где возможно образование импульсных перенапряжений (наведенной разности потенциалов, вызванной грозовыми разрядами либо короткими замыканиями в близлежащих кабельных линиях). Наведенное напряжение может вызвать протекание разрядных токов величиной в килоамперы. Поэтому для защиты оборудования от подобных явлений в модемы встраиваются УЗИП в виде съемной платы, которая в случае необходимости может быть заменена. Именно к клеммнику этой платы подключается линия SHDSL.

Топологии

С помощью SHDSL в Ethernet возможно строить сети с любой топологией: точка-точка, линия, звезда и кольцо. При этом, в зависимости от типа модема для подключения можно использовать как 2-проводные, так и 4-проводные линии связи.

Топологии сети Ethernet на основе SHDSL

Также можно строить распределенные системы с комбинированной топологией. Каждый сегмент SHDSL-сети может насчитывать до 50 модемов и, учитывая физические возможности технологии (расстояние между модемами в 20 км), длина сегмента может достигать 1000 км.

Если в голове каждого такого сегмента установить управляемый модем, то целостность сегмента можно диагностировать по SNMP. Помимо этого, управляемые и неуправляемые модемы поддерживают технологию VLAN, то есть позволяют разбивать сеть на логические подсети. Также устройства способны работать с протоколами передачи данных, применяемыми в современных системах автоматизации (Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP и пр.).

Резервирование каналов связи с помощью SHDSL

SHDSL используют для создания резервных каналов связи в сети Ethernet, чаще всего оптического.

SHDSL и последовательный интерфейс

SHDSL-модемы с последовательным интерфейсом позволяют преодолеть ограничения по дистанции, топологии и качеству проводника, которые существуют для традиционных проводных систем на основе асинхронных приемопередатчиков (UART): RS-232 — 15 м, RS-422 и RS-485 — 1200 м.

Существуют модемы с последовательными интерфейсами (RS-232/422/485) как для универсальных приложений, так и для специализированных (например, для Profibus). Все подобные устройства относятся к категории «неуправляемых», поэтому настраиваются и диагностируются при помощи специального ПО.

Топологии

В сетях с последовательным интерфейсом при помощи SHDSL возможно строить сети с топологией точка-точка, линия и звезда. В рамках линейной топологии возможно объединить в одну сеть до 255 узлов (для Profibus — 30).

В системах, построенных с использованием только устройств на интерфейсе RS-485, отсутствуют какие-либо ограничения по применяемому протоколу передачи данных, но топологии типа линия и звезда являются нетипичными для RS-232 и RS-422, поэтому работа конечных устройств в SHDSL-сети с подобными топологиями возможна только в полудуплексном режиме. Одновременно в системах с RS-232 и RS-422 на уровне протокола должна обеспечиваться адресация приборов, что нехарактерно для интерфейсов, чаще всего применяемых в сетях точка-точка.

При объединении через SHDSL устройств с разными типами интерфейсов необходимо учитывать факт отсутствия единого механизма для установления соединения (рукопожатия) между устройствами. Однако организовать обмен в этом случае все равно возможно — для этого необходимо выполнение следующих условий:

Топологии сети с последовательным интерфейсом на основе SHDSL

При использовании двухпроводного RS-485 на оборудовании Phoenix Contact можно строить более сложные структуры, объединяя модемы через одну шину на DIN-рейке. На этой же шине может быть установлен источник питания (в таком случае питание всех устройств осуществляется через шину) и оптические преобразователи серии PSI-MOS для создания комбинированной сети. Важным условием работы такой системы является одинаковая скорость всех приемопередатчиков.

Дополнительные возможности SHDSL в сети RS-485

Примеры применения

SHDSL-технология активно применяется в городском коммунальном хозяйстве в Германии. Более 50 компаний, обслуживающих городские коммунальные системы, используют старые медные провода, чтоб связать одной сетью распределенные по городу объекты. На SHDSL строятся в первую очередь системы управления и учета в водо-, газо- и энергоснабжении. Среди таких городов – Ульм, Магдебург, Ингольштадт, Билефельд, Франкфурт-на-Одере и многие другие.

Самая масштабная система на основе SHDSL была создана в городе Любеке. Система имеет комбинированную структуру на основе оптического Ethernet и SHDSL, объединяет 120 удаленных друг от друга объектов и использует более 50 модемов Phoenix Contact. Вся сеть диагностируется по SNMP. Самый протяженный сегмент от коммуны Калькхорст до аэропорта Любека имеет длину 39 км. Причина, по которой компания-заказчик выбрала SHDSL, заключалась в том, что реализация проекта целиком на оптике была экономический невыгодна с учетом наличия старых медных кабелей.

Передача данных через контактное кольцо

Интересным примером является передача данных между движущимися объектами, как например, это сделано в ветрогенераторах или в крупных промышленных крутильных машинах. Подобная система используется для информационного обмена между контроллерами, расположенными на роторе и статоре установок. В этом случае для передачи данных используется скользящий контакт через контактное кольцо. Подобные примеры показывают, что необязательно иметь статический контакт для передачи данных по SHDSL.

Сравнение с другими технологиями

SHDSL vs GSM

Если сравнивать SHDSL с системами передачи данных на основе GSM (3G/4G), то в пользу DSL говорит отсутствие эксплуатационных расходов, связанных с регулярной платой оператору за доступ к мобильной сети. При SHDSL мы не зависим от зоны покрытия, качества и надежности мобильной связи на промышленном объекте, включая устойчивость к электромагнитным помехам. В SHDSL отсутствует необходимость в конфигурировании оборудования, что ускоряет ввод объекта в эксплуатацию. Для беспроводных сетей характерны большие задержки в передаче данных и сложность с передачей данных, использующих мультикастовый трафик (Profinet, Ethernet IP).

В пользу SHDSL говорит информационная безопасность в силу отсутствия необходимости передачи данных через Интернет и необходимости конфигурирования для этого VPN-соединений.

SHDSL vs Wi-Fi

Многое из сказанного для GSM можно отнести и к промышленному Wi-Fi. Против Wi-Fi говорит низкая помехоустойчивость, ограниченная дистанция передачи данных, зависимость от топологии местности, задержки при передаче данных. Самый главный недостаток – информационная безопасность сетей Wi-Fi, потому как любой человек имеет доступ к среде передачи данных. При помощи Wi-Fi уже возможно передавать данные Profinet или Ethernet IP, что было бы затруднительно для GSM.

Источник