Введение
В телекоммуникациях, ITU T G.992.1 (более известный как G. dmt) является стандартом ITU для ADSL, использующим дискретную многотоновую модуляцию (DMT). G. dmt full rate ADSL 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 распределяет от 2 до 15 бит на канал (bin). При изменении условий линии, битовый обмен позволяет модему перераспределять биты между различными каналами без переобучения, поскольку каждый канал становится более или менее производительным. Если битовый обмен отключен, этого не происходит, и модему требуется переобучение для адаптации к изменяющимся условиям линии. Существует два конкурирующих стандарта для DMT ADSL: ANSI и G. dmt; ANSI T1.413 является североамериканским стандартом, а G.992.1 (G. dmt) – стандартом ITU (Комитета по связи Организации Объединенных Наций). G. dmt используется наиболее часто сегодня во всем мире, хотя ранее стандарт ANSI был популярен в Северной Америке. Между этими стандартами существует разница в структуре кадров, и выбор неправильного стандарта может приводить к ошибкам выравнивания кадров примерно каждые 5 минут. Коррекция ошибок выполняется с использованием кодирования Рида-Соломона, а дополнительная защита может быть применена при использовании кодирования Треллиса на обоих концах. Интерливинг также может повысить устойчивость линии, но увеличивает задержку.
История DMT и линейные ставки
Модуляция – это наложение информации (или сигнала) на электронную или оптическую несущую волну. Существуют два конкурирующих и несовместимых стандарта модуляции сигнала ADSL, известных как дискретная многотоновая модуляция (DMT) и амплитудно-фазовая модуляция без несущей (CAP). CAP была первоначальной технологией, использовавшейся при внедрении DSL, но в настоящее время наиболее широко используется DMT. Графики справа суммируют скорости, которые можно получить для каждого стандарта ADSL в зависимости от длины линии и затухания. Второй график более важен, поскольку именно затухание является определяющим фактором скорости передачи данных, так как скорость затухания на расстоянии может значительно варьироваться между различными медными линиями из-за их качества и других факторов. ADSL2 способен увеличить дальность действия чрезвычайно длинных линий с затуханием около 90 дБ. Стандартный ADSL может обеспечивать обслуживание только на линиях с затуханием не более 75 дБ.
Кодированная ортогональная мультиплексировка с разделением частоты (COFDM)
Использование ячеек (bins) приводит к созданию системы передачи, известной как кодированное ортогональное частотное мультиплексирование (COFDM). В контексте G.992.1 вместо этого используется термин "Discrete Multi Tone" (DMT), отсюда и альтернативное название стандарта G. dmt. Использование DMT полезно, поскольку позволяет коммуникационному оборудованию (пользовательский модем/маршрутизатор и центральный узел/DSLAM) выбирать только те ячейки, которые пригодны для использования на линии, тем самым эффективно обеспечивая максимальную общую скорость передачи данных по линии в любой момент времени. При использовании COFDM по линии передается комбинированный сигнал, содержащий множество частот (для каждой ячейки). Быстрое преобразование Фурье (и обратное iFFT) используется для преобразования сигнала на линии в отдельные ячейки.
Уменьшение битовых ошибок с QAM или PSK
Тип квадратурной амплитудной модуляции (QAM) или фазовой манипуляции (PSK) используется для кодирования битов в каждом интервале. Это сложная математическая область, и мы не будем рассматривать её здесь подробнее. Однако эти методы модуляции широко исследованы и применяются для передачи, поскольку они позволяют повысить отношение сигнал/шум (SNR), тем самым снижая уровень шума и обеспечивая более надежную передачу сигнала с меньшим количеством ошибок. Усиление, достигаемое над уровнем шума, может варьироваться от 0,5 до 1,5 дБ, и эти небольшие значения имеют решающее значение при передаче сигналов по медным линиям протяженностью 6 км и более.
Качество корзины и битовая скорость
Качество линии (насколько хорошо она работает) на частоте данного бина определяет, сколько бит можно закодировать в этом бине. Как и для всех линий передачи, это зависит от затухания и отношения сигнал/шум. Отношение сигнал/шум (SNR) может различаться для каждого бина, и это является важным фактором при определении количества бит, которые можно на нем надежно закодировать. В общем случае, 1 бит можно надежно закодировать на каждые 3 дБ доступного динамического диапазона выше уровня шума в среде передачи, поэтому, например, бин с SNR 18 дБ сможет вместить 6 бит.
Отмена эхо
Подавление эхо-сигнала может быть использовано для перекрытия нисходящего канала восходящим, или наоборот, что означает одновременную передачу сигналов в обоих направлениях. Подавление эхо-сигнала является необязательной функцией и обычно не применяется.
Примеры битов на кучу DMT
Ниже приведены примеры того, как может выглядеть структура каналов на различных ADSL-модемах. Оба примера отображают схожую информацию, и в каждом из них используется 256 каналов, на каждый из которых кодируется разное количество бит. Мы видим, что в районе частоты 33-го канала отношение сигнал/шум (SNR) составляет 40 дБ, а количество бит на канал – около 6 или 7.