А. Щукин, А. Максимов

Микросхемы фирмы Intel для xDSL-модемов

Существующие в настоящее время телефонные сети общего пользовании и абонентские сети развёрнуты с использованием медных кабелей. Поэтому для доступа к информационным сетям потребители информации (абоненты) используют модемы, работающие по медным парам с малыми скоростями передачи (56 Кбит/с). Существенное увеличение скорости передачи обеспечивают модемы, реализованные на основе технологии xDSL (Digital Subscribe Line).

Существенное увеличение скорости передачи обеспечивают модемы, реализованные на основе технологии xDSL (Digital Subscribe Line). Они обеспечивают доступ по одной витой паре к телефонным сетям и сетям передачи данных с возможностью обмена различного вида информацией одновременно. Устройства, реализованные на основе этой технологии, обеспечивают решение следующих задач:

• осуществление межсетевой связи, расширение и объединение локальных вычислительных сетей, упрощающее обмен данными между пользователями, находящимися на удалённых объектах;
• расширение зоны действия учрежденческих АТС и каналов связи, позволяющее организовать с одной АТС телефонное обслуживание удалённых абонентов;
• организацию видеоконференций и дистанционного обучения с установлением многосторонней видеосвязи, позволяющей участникам процесса взаимодействовать друг с другом, находясь в нескольких удалённых точках.

На рис. 1 показана структура сети, использующая технологию xDSL. Она позволяет абонентам, принадлежащим к различным локальным сетям, входить в сеть Internet и обмениваться информацией между собой с использованием модемов xDSL. Таким образом, сеть, реализованная на основе технологии xDSL, обеспечивает сопряжение между собой как современных (сотовых, LAN), так и давно существующих телефонных сетей.

Рисунок 1. Структура сети, использующая технологию xDSL

В настоящее время фирмой Intel выпускаются электронные компоненты, используемые для HDSL (High Speed Digital Subscriber Line), HDSL2 (SHDSL Single-Pair HDSL) и MDSL (Multi-Rate DSL) цифровых абонентских линий. На рис. 2 показана структура линий HDSL.

Рисунок 2. Cтруктура HDSL

Отличительной особенностью линий HDSL, по сравнению с линиями HDSL2, является то, что модемы, использующие HDSL-электронные компоненты, работают по 4-проводным линиям, а модемы, использующие HDSL2, - по двухпроводной линии. Электронные компоненты HDSL фирмы Intel позволяют изготавливать модемы для работы по двухпроводной линии. Это стало возможным благодаря использованию в них эхо-компенсаторов и дифференциальных систем. Протяжённость линий составляет 3,6 км.

Многоскоростные DSL-линии имеют такую же структуру. Однако протяжённость линии зависит от скорости передачи. Графики зависимости дальности связи от скорости передачи информации при различных требованиях к её шумовым характеристикам показаны на рис. 3.

Рисунок 3. Графики зависимости дальности связи от скорости передачи

Из графиков видно, что дальность связи уменьшается с увеличением скорости передачи информации. На протяжённость линии связи существенное влияние оказывают помехи систем, работающих по физическим парам того кабеля, в котором используются пары и для HDSL. Также большое влияние на дальность связи оказывает и сечение (диаметр) проводника.

Система кодирования сигналов в устройствах xDSL обеспечивает в линиях связи высокие скорости передачи и требуемое качество принимаемой информации. Так, в линиях HDSL и МDSL используется линейный код 2B1Q. Этот код позволяет передавать два бита информации с использованием одного символа. Правило кодирования для кода 2B1Q представлено в табл. 1. Первый бит указывает на знак символа, второй бит - на значение символа. Каждому значению символа соответствует определённый знак и амплитуда напряжения.

Таблица 1. Правило кодирования для кода 2B1Q

В линиях HDSL2 используется линейный код PAM16. Этот код позволяет передавать четыре бита информации с помощью одного символа. Первый бит указывает на знак символа, а остальные три на значение символа, которое также соответствует определённой величине напряжения. Правило кодирования для кода PAM16 представлено в табл. 2.

Таблица 2. Правило кодирования для кода PAM16

В настоящее время для xDSL-модемов, используемых в различных цифровых линиях связи, наиболее часто применяются наборы микросхем фирмы Intel. Их номенклатура представлена в табл. 3.

Таблица 3. Микросхемы фирмы Intel для xDSL-модемов

В столбце "Назначение" табл. 3 использованы следующие аббревиатуры:

DSP - цифровой сигнальный процессор;

EDSP - усовершенствованный цифровой сигнальный процессор;

FEC - прямое исправление ошибок;

AFE - аналоговый интерфейс.

Все компоненты функционируют в диапазоне температур -40 до +85ºС.

Так, для изготовления модемов линий HDSL выпускаются следующие наборы микросхем (МС): SK70706 и SK70704; SK70707 и SK70704; SK70708 и SK70704.

Для модемов линий HDSL2 - SK70744 и SK70740; SK70741, SK70742 и SK70740.

Для модемов линий MDSL - LXT730, SK70720 и SK70721; LXT730, SK70725 и SK70721; LXT730, SK70725A и SK70721.

Используя соответствующий набор МС, разработчик имеет возможность изготовить модем, реализующий различные функции. Рассмотрим назначение и функциональные возможности наборов МС.

SK70706 и SK70704 являются ядром модема HDSL. Первая МС выполняет функции цифрового приёмопередатчика, а вторая - осуществляет его сопряжение с физической линией. Работают модемы по витой паре со скоростью 784 Кбит/с. Дальность связи при диаметре жилы 0,4 мм составляет: по отдельной паре - 4 км, а по паре, выделенной в кабеле - 2,9 км.

Пары МС SK70707 и SK70704; SK70708 и SK70704 также используются для построения модемов. Функциональное назначение МС такое же, как и в предыдущем случае. Однако, приёмопередатчики модемов, работающие по витой паре, обеспечивают скорость передачи 1168 Кбит/с. Дальность связи при диаметре жилы 0,4 мм составляет: по отдельной паре - 3,6 км, а по паре, выделенной в кабеле - 2,8 км. Цифровые приёмопередатчики SK70707 и SK70708 отличаются друг от друга количеством выводов МС. SK70707 имеет 66 выводов, а SK70708 - 44. Дополнительные 12 выводов используются для сопряжения с микропроцессором. Они предназначены: для приёма адреса в параллельном коде (4) и для параллельного ввода/вывода данных (8).

SK70744 и SK70740 являются ядром модема HDSL2. Первая МС выполняет функции цифрового приёмопередатчика и формирователя кадров, а вторая - осуществляет их сопряжение с физической линией. Модемы взаимодействуют между собой по витой паре со скоростью 1,544 Мбит/с. Работают модемы в дуплексном режиме. Передача и приём информации осуществляется в перекрывающихся по спектру полосах частот. Для повышения помехоустойчивости используется решётчатый код и декодер Виттерби. Динамический диапазон сигнала на входе приёмника составляет 80 дБл. Управление состоянием модема осуществляется 8-бит микроконтроллером фирмы Intel. В каждом кадре имеется временное окно для встроенного канала обратной связи.

SK70741, SK70742 и SK70740 также используются для производства модемов HDSL2. Первая МС используется как цифровой приёмопередатчик, вторая - как формирователь кадров, а третья осуществляет их сопряжение с физической линией. Модем обеспечивает такие же возможности, как и предыдущий, но для их реализации используются три МС.

LXT730, SK70720 и SK70721 являются ядром модема MDSL. Первая МС выполняет функцию формирователя кадров, вторая - цифрового сигнального процессора, а третья - сопряжения этих элементов с физической линией. Модемы работают по витой паре с дискретными скоростями 272, 400, 528 и 784 Кбит/с. На этих скоростях обеспечивается возможность получения 4, 6, 8 или 12 64-Кбит/с каналов связи и одного 16-Кбит/с служебного канала.

LXT730, SK70725 и SK70721. Назначение МС такое же, как и в предыдущем случае. Модемы работают по витой паре с дискретными скоростями 272, 400, 528, 784 и 1168 Кбит/с. На этих скоростях возможно получение 4, 6, 8, 12 и 18 64-Кбит/с каналов связи и 16-Кбит/с служебного канала.

LXT730, SK70725А и SK70721. Функциональные возможности модемов, использующих эти МС, такие же, как и в предыдущем случае. МС SK70725А отличается от SK70725 лишь внутрисхемными решениями, позволяющими повысить надёжность функционирования цифрового сигнального процессора. Так, например, в SK70725 используется один и тот же адрес для запуска его из режима прерывания и из активного состояния, а в SK70725А эти адреса разные. В SK70725 таймер микропрерываний имеет плавающий период прерывания, а в SK70725А максимальный период для таймера микропрерываний устанавливается равным 3 с.

Таким образом, выпускаемые фирмой Intel наборы микросхем позволяют разрабатывать модемы для передачи цифровой информации с различной скоростью по физическим парам существующей абонентской сети и сети межстанционной связи.

Более подробную информацию об электронных компонентах фирмы Intel можно получить на сайте www.intel.com или www.petrointrade.ru.