Технология DSL
Технология DSL. Любая технология, прежде всего, предусматривает конкретную физическую модель транспортной среды. Одной из перспективных технологий, позволяющей передавать цифровую информацию по медным проводам (под “медными проводами” обычно понимается телефонная сеть общего пользования – ТФоП или POTS – Plain Old Telephone Service в англ. аббревиатуре) являются технологии DSL (Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия).
При использовании технологии DSL (часто используется аббревиатура хDSL , где под буквой “x” понимают одну из возможных подтехнологий, т.е. вариант основной технологии) не требуется строить новую транспортную сеть, т.к. используется уже существующая сеть POTS. Именно в этом и заключается основное экономическое преимущество технологии DSL.
Историю возникновения DSL следует отнести к началу 80-х годов, когда корпорация Bellcore разработала технологию DSL с высокой скоростью передачи данных (high - data - rate DSL - HDSL). Канал HDSL был разработан, чтобы расширить возможности технологии Т1 путем замены кодирования с чередованием полярности элементов на основе представления двух битов в одном четвертичном коде (2 binary 1 quaternary – 2B1Q).
Развитие служб сети Internet, для которых требуется высокая пропускная способность (например, видео), породило спрос на соединения с большей пропускной способностью. Наблюдения показывают, что в основном трафик, получаемый из сети Internet, предназначен для конечного пользователя (нисходящий поток данных), и только небольшой процент составляет трафик, который в действительности поставляется самим пользователем (восходящий поток данных). Вследствие этого был разработан канал АDSL (A – Asymmetric – ассиметричная цифровая пользовательская линия), используемый в традиционных телефонных сетях общего пользования (PSTN – Public Switched Telephone Network).
В технологии АDSL используется метод, позволяющий одновременно использовать ту же самую телефонную линию и для передачи голосовых сигналов, и для передачи данных, не повышая при этом требований к коммутационному оборудованию телефонной сети PSTN. Чтобы зарезервировать канал POTS с частотами до 4 кГц (в телефонии установлена полоса голоса в 4 кГц), дополнительно используется мультиплексирование с частотным уплотнением каналов (FDM – Frequency - Division Multiplexing). При этом цифровые потоки (data) передаются на частотах свыше 4 кГц (обычно, начиная с 25 кГц).
Из-за постоянного снижения ограничений на расстояние в технологии DSL и роста доступной пропускной способности, интерес к средствам DSL в последние годы возрос. Прежде чем говорить о DSL, приведем основные разновидности технологии DSL.
- АDSL – наиболее распространенная технология DSL, поскольку она ассиметрична. Это означает, что скорость загрузки данных в компьютер (модем) пользователя выше скорости загрузки данных в удаленный компьютер. Для кодирования данных в технологии АDSL используются методы САР (Carrier less Amplitude and Phase modulation – амплитудная и фазовая модуляция без несущей). Метод САР не является стандартизированным методом для канала DSL, а вот ДМТ был стандартизирован институтом ANSI (ANSI T1.413) и международным союзом ITU (ITU G.992.1).
- EtherLoop – запатентованная технология компании Elastic Network – сокращение от Ethernet local loop – абонентский канал сети Ethernet. В технологии EtherLoop применяется усовершенствованный метод модуляции сигнала, который сочетается с полудуплексным разбиением на пакеты, характерным для сети Ethernet. Модемы EtherLoop гарантируют ВЧ сигналы только на время посылки. Остальное время в них используются низкочастотные управляющие сигналы. Из-за полудуплексной природы технологии EtherLoop постоянную пропускную способность можно поддерживать либо только в нисходящем, либо только в восходящем потоке. Система Nortel изначально планировалась для скоростей в диапазоне 1,5 … 10 Мбит/с, в зависимости от качества линии связи и ограничений по расстоянию.
- G.L.te – версия ADSL с низкой скоростью передачи данных. Является дополнением к стандарту ANSI T 1.413. В комитете по стандартам ITU она известна как G .992.2. В ней, как и в ADSL используется модуляция DMT, но в здании абонента не устанавливается разветвитель сети POTS (обычно разветвление сигнала выполняется средствами местной станции АТС).
- G.SHDSL – этот канал был определен в стандарте G.991.2 международного союза ITU как высокоскоростная цифровая абонентская линия на одной витой паре проводов. Технология G.SHDSL является симметричной, что позволяет передавать с одинаковой скоростью данные в прямом и реверсном потоках, что очень важно, т.к. она призвана заменить старые телекоммуникационные технологии, такие как T1, E1, HDSL, HDSL2, канальную технологию DSL (SDSL), ISDN и DSL на основе ISDN (IDSL).
- HDSL – этот канал работает на скорости 1,54 Мбит/с и имеет радиус действия порядка 2750 м на проводе сечением 0,5 мм 2 . В технологии HDSL используется модуляция с линейным кодированием 2B1Q.
- GDSL 2 – эта технология разрабатывалась для того, чтобы обеспечить передачу сигнала Т1 по проводам одной пары. Технология создавалась для работы на скорости 1,544 Мбит/с. Она может обеспечить работу всех служб, которые предлагаются технологией HDSL.
- TDSL – в этой службе DSL, основанной на технологии ISDN, используется линейное кодирование 2B1Q и, как правило, поддерживается скорость передачи данных 128 кбит/с. Служба IDSL работает на одной паре проводов, а сам канал может иметь длину вплоть до 5800 м.
- RADSL - используются во всех RADSL модемах, но она особым способом связана с запатентованным стандартом модуляции, разработанным компанией Globespan Semiconductor. В ней используются DMT-модемы стандарта САР.Т1.413. Скорость по восходящей линии связи зависит от скорости передачи по нисходящей линии связи, которая, в свою очередь, зависит от состояния линии и значения S/N (отношения сигнал/шум).
- SDSL – технология предусматривает постоянную скорость передачи данных и не имеет существующих стандартов, в силу чего используется редко.
- VDSL – сверхскоростной канал DSL для передачи данных (Very - high - data - rate DSL) – относительно новая технология, разработанная для повышения доступной скорости передачи данных (вплоть до 52 Мбит/с). В технологии VDSL используются преимущества оптоволоконной связи и выгоды от размещения конечного оборудования ближе к абоненту. Размещая конечное оборудование в офисах и многоквартирных зданиях, можно сократить длину локальной линии связи (т.е. абонентского канала), что позволит увеличить скорость. В технологии VDSL предполагается работа как в ассиметричном, так и в симметричном режимах.
В табл.1 приведено сравнение некоторых разновидностей технологий DSL и показаны их наиболее важные характеристики, поддающиеся сравнению.
Методы кодирования в технологии DSL
В технологии DSL наибольшее распространение получили три основных метода кодирования, кратко рассмотренные ниже.
Таблица 1 Сравнение различных технологий DSL| Техно- логия | Макс. скорость восхо-дящего потока данных (Мбит/с) | Макс. скорость нисхо-дящего потока данных (Мбит/с) | Стандарт диаметра проводов | Максимальное расстояние (метры) | Кодиро-вание | Стандарты |
| ADSL | 0,8 | 8 | несколько | 5200 | САР или DMT | ANSI T1.413 и ITU G.992.1 |
| EtherLoop | 6 | 6 | несколько | 6400 | QPSK, 16QAM, 64QAM |
Запатентованная технология компании Elastic Networks |
| G.Lite | 0,512 | 1,5 | несколько | 6700 | DMT | ITU G.992.2 |
| G.SHDSL | 2,304 | 2,304 | несколько | 6100 | TC PAM | ITU G.992.1 |
| HDSL | 1,544 Т1 2 Е1 | 1,544 Т1 2,0 Е1 | 26 AWG*) 24 AWG*) | 2750 3650 | 2B1Q | ITU G.992.1 |
| HDSL2 | 1,544 Т1 2 Е1 | 1,544 Т1 2,0 Е1 | 26 AWG*) 24 AWG*) | 2750 3650 | ТС РАМ | ITU G.992.1 |
| IDSL | 0,144 | 0,144 | несколько | 5800 | 2B1Q | ANSI T1.601 и TR-393 |
| RADSL | 1,088 | 7,168 | несколько | 5500 | САР или DMT | ANSI T1.413 и ITU G.992.1 |
| SDSL | 0,768 | 0,768 | несколько | 3050 | 2B1Q | ITU G.992.1 |
| VDSL | 20 | 52 | несколько | 910 | CAP/DMT/ DWMT/SLC |
TBD |
1) Квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation - QAM) соответствует изменению (фиксированному смещению) амплитуды и фазы сигнала различным значениям битов. Название квадратурная амплитудная модуляция (т.е. QAM) возникло потому, что сигналы отличаются по фазе на 90 о, и 4 такие фазы (отсюда и квадратурная ) вместе составляют 360 o , или полный цикл. На рис.1 (созвездие QAM) показано кодирование QAM с тремя битами на бод (состояния сигнала описываются различными амплитудами и фазами). В каждом из направлений (0 о, 90 о, 180 о и 270 о) находятся две точки, соответствующие двум возможным значениям амплитуды, что дает в результате восемь различных состояний. Если есть восемь уникальных состояний, то в каждом из них можно передать по 3 бита (2 3 = 8).
Таблица 2
|
В табл.2 показаны возможные значения для кодирования 8 QAM (8 возможных битовых комбинаций). Чем больше различных фазовых смещений и уровней амплитуды используется, тем больше битов информации можно включить в каждую точку или символ. Проблемы возникают тогда, когда точки созвездия размещены настолько близко, что из-за шумов на линии или в приемном оборудовании невозможно отличить одну точку от другой.
2) Кодирование САР – это адаптивная форма кода QAM. Этот метод позволяет корректировать значения символов, учитывая состояние линии (например, шумов) в начале соединения. При кодировании с помощью данного метода из полученной на выходе волны удаляется несущая частота. В методе САР частотное уплотнение (FDM) обеспечивает поддержку трех подканалов – телефонного канала (POTS), канала передачи нисходящего потока данных (downstream) и канала передачи восходящего потока данных (upstream).
Голосовые сигналы занимают стандартную полосу частот 0…4 кГц (см. рис.2). В методе САР осуществляется адаптация скорости передачи, исходя из состояния канала, путем модификации номера битов или цикла (т.е. размер созвездия + скорость передачи битов несущих в бодах). На это указывают различные пары несущих частот (например, 17 кГц и 136 кГц).
На рис.2 показан частотный спектр САР-модуляции. Поддерживается доступ в двух частотных диапазонах: 25-160 кГц для upstream и 240-1100 кГц (вплоть до 1,5 МГц) – для downstream.
3) Кодирование DMT (Discreate Multi - Tone modulation 0 дискретная многочастот- ная (многотоновая) модуляция) – метод передачи сигналов, в котором полная полоса пропускания делится между 255 поднесущими или подканалами с шириной полосы пропускания в 4 кГц каждая. Первый канал поднесущей используется для передачи традиционного голосового сигнала и сети POTS. Данные upstream обычно передаются по каналам 7-32 (26-128 кГц), а данные downstream – по каналам 33-250 (138-1100 кГц). В действительности, метод DMT является разновидностью уплотнения FDM. Поток входящих данных делится на N каналов, имеющих одинаковую пропускную способность, но разную среднюю частоту несущей. Использование нескольких каналов с узкой полосой пропускания дает следующие преимущества:
- какими бы ни были характеристики линии, все каналы остаются независимыми, поэтому их можно декодировать по отдельности;
- при использовании DMT коэффициент передачи подбирается таким образом, чтобы каждый канал при наличии шума мог функционировать независимо; в этом методе изменяется количество битов на подканал или тон. В результате снижается общее воздействие шума при импульсной помехе на постоянной частоте.
Основными характеристиками метода DMT являются:
На рис.3 показан частотный спектр для модуляции DMT.
Типовое включение абонентского оборудования для одновременного просмотра TV программ и доступа к Internet показано на рис.4.
Разделительный фильтр (частота разделения обычно располагается в диапазоне 6…8 МГц) иногда необоснованно называют сплиттером. По-существу, это частотный диплексер, в составе которого параллельно включены ФНЧ (фильтр нижних частот) и ФВЧ (фильтр верхних частот). В частности, такую схему проводки осуществляет компания “Стрим-ТВ”.
На рис.5,6 проиллюстрированы общие возможные схемы физической прокладки проводки в помещении клиента. На рис.5 в абонентском оборудовании (СРЕ – Customer Premises Equipment) имеются интегрированные разветвители сети POTS, а на рис.6 показана линия, которая разветвляется на устройстве NID (Network Interface Device - устройство сетевого интерфейса, обычно являющееся точкой входа в здание абонента. В этой точке локальная линия связи переходит в проводку здания). В последнем случае сигнал (см. рис.6), подаваемый на обычный телефон, проходит через ФНЧ, 
а элементы данных, подаваемых на ответвления, проходят через ФВЧ. Такой подход гарантирует, что в обоих случаях будут получены необходимые сигналы. Обе топологии используются в зависимости от того, где должна ветвиться линия и где физически будут размещаться провода.
Помехоустойчивость DSL оценивается по критерию частоты появления ошибки (BER – Bit Error Rate) BER≤10 -7 . При понижении S/N (Signal - to - Noise) в потоке данных появляется чрезмерное количество ошибок. Под запасом помехоустойчивости понимается разница в S/N (в dB) для реальной линии и для BER =10 -7 . При понижении S/N (Signal - to - Noise) в потоке данных появляется чрезмерное количество ошибок. Под запасом помехоустойчивости понимается разница в S/N (в dB) для реальной линии и для BER =10 -7 .
В любой момент времени в линии может изменяться как уровень сигнала, так и уровень шума, вследствие чего будет изменяться и реализуемое значение S/N. Отметим, что чем выше скорость передачи в канале DSL, тем ниже значение S/N, и чем ниже скорость передачи в канале DSL, тем выше S/N. Следовательно, предел помехоустойчивости будет ниже в более длинных кабелях (снижение уровня сигнала и увеличение шумов) или при более высокой скорости передачи в канале DSL.
Технология DSL с адаптацией скорости передачи (rate adaptive DSL - RADSL) – это технология, в которой скорость передачи корректируется так, чтобы можно было сохранять необходимое значение помехоустойчивости, что позволяет поддерживать значение BER ниже 10 -7 . Испытания показывают, что оптимальные значения запаса помехоустойчивости для служб DMT составляют по 6 dB как для downstream, так и для upstream. Не стоит конфигурировать службу DSL с запасом помехоустойчивости, превышающим оптимальное значение в силу того, что система для обеспечения указанного предела будет готовиться к соединению с очень низкой скоростью передачи данных по каналу DSL. Не следует также задавать и слишком низкое значение предела помехоустойчивости (например, 1 dB), т.к. незначительное увеличение уровня шума приведет к чрезмерному количеству ошибок и процессу повторной подготовки к установлению соединения на более низкой скорости передачи по каналу DSL.
Помехоустойчивость канала DSL увеличивается при сокращении расстояния (понижается уровень шума) и увеличении диаметра провода (снижаются потери). Разумеется, что увеличение уровня мощности в линии связи также увеличит S/N, но может привести к интерференции с сигналами других служб в этом же кабеле.
Исправление ошибок в прямом направлении (FEC – Forward Error Correction) осуществляется математически на принимающем конце канала передачи без запроса на повторную передачу ошибочных данных, что позволяет эффективно использовать пропускную способность для данных пользователя. Тем не менее отметим, что даже в ситуации, когда при передаче ошибки не возникает, использование метода FEC приводит к некоторому снижению пропускной способности, т.к. при этом добавляются ненужные служебные сигналы. Отношение числа исправленных ошибок к числу неисправленных показывает эффективность алгоритма исправления ошибок или относительную интенсивность ошибок. С применением метода FEC связано использование двух основных технологий: добавление байтов FEC и перемежение.
Байты FEC также называются контрольными байтами или избыточными байтами . Байты FEC добавляются к потоку данных пользователя, предоставляя тем самым возможность установить наличие ошибочных данных. Во многих системах можно выбрать следующее число байтов FEC: 0 (отсутствуют), 2, 4, 8, 12 или 16. Очевидно, что чем больше байтов FEC, тем больше эффективность исправления ошибок. Тем не менее, следует учитывать, что чем больше количество байтов FEC, тем бо льшая часть полосы пропускания канала связи будет занята только служебными сигналами, что очень не эффективно для малозашумленных каналов. Можно добавить, что 16 байтов на фрейм (204 – 16 = 188 байт полезной информации) на скорости передачи 256 кбит/с занимают в процентном отношении бо льшую часть полосы пропускания, чем тоже количество байтов FEC на скорости передачи 8 Мбит/с.
В большинстве систем служебные сигналы FEC выделяются и вычитаются из общего потока перед тем, как сообщать о скорости передачи в канале DSL. Таким образом, наблюдаемая скорость передачи в канале DSL – это, в действительности, доступная пользователю пропускная способность.
Перемежение – это процесс перестановки пользовательских данных в определенной последовательности, используемый с целью минимизации появления последовательных ошибок в алгоритме FEC Рида-Соломона (Reed - Solomon - RS) на принимающем конце канала. Эффективность использования алгоритма RS при возникновении единичных или разнесенных во времени ошибок (не идущих последовательно) оказывается выше.
Если в линии передачи на медном проводе возникает шумовой выброс, он может воздействовать на несколько последовательно расположенных битов данных, что приведет к появлению последовательно расположенных ошибочных битов. Поскольку в передатчике данные перемежаются, то при устранении перемежения данных в приемнике не только восстанавливается исходная последовательность битов, но и происходит разнесение ошибочных битов во времени (ошибочные биты появляются в различных байтах). Следовательно, ошибочные биты уже не идут последовательно, и процесс FEC с алгоритмом RS работает более эффективно.
Уровни мощности сигнала в каналах DSL значительно выше тех, которые применяются при передаче голосовых данных. Это объясняется тем обстоятельством, что погонное затухание телефонной линии очень быстро увеличивается с ростом частоты. Так, например, чтобы нормально принять сигнал на конце линии длиной 5…6 км, потребуется мощность порядка 15…20 dBm (дБмВт) – количество децибел (dB или дБ), отсчитываемых от мощности, равной одному милливатту, рассчитываемой на сопротивлении в 600 Ом.
Уровни мощности широкополосных сигналов обычно измеряют в dBm/Гц (дБмВт/Гц). Эту величину называют спектральной плотностью мощности (PSD – Power Spectral Density):
| PSD = P - 60 | (1) |
Формула (1) справедлива для полосы канала в 1 МГц, т.е. применима только к каналу ADSL.
Не вдаваясь в технические особенности констатируем, что на работоспособность DSL каналов играют следующие факторы:
Потери кабеля увеличиваются с ростом частоты, прежде всего, из-за емкостной проводимости, распределенной вдоль линии передачи (Y С = jω С ).
Заметим также, что сопротивление медного провода значительно изменяется при колебаниях температуры окружающей среды, особенно при прокладке кабелей по телеграфным столбам, когда они находятся на солнце. Следовательно, при некоторых топологических условиях характеристики DSL канала связи могут сильно изменяться в зависимости от времени суток. С ростом температуры сопротивление провода растет. Растут и потери. А с ростом сопротивления (и связанных с ним потерь) значение S/N уменьшается в силу уменьшения уровня сигнала.
Заключение
Технологию DSL можно считать полноправной технологией, которую можно использовать на участках “последней мили” для широкополосных сетей. В различных сценариях могут использоваться отдельные разновидности технологии DSL, что зависит преимущественно от требований к расстоянию и пропускной способности. Существует множество факторов, влияющих на качество соединения, и для того, чтобы улучшить скорость передачи данных по каналу DSL и запас отношения S/N, необходимо настраивать множество параметров. Решение кроется в понимании технологии и того, какие факторы какую роль играют в соединении.
Топологии сетей DSL у различных провайдеров услуг могут сильно отличаться, поэтому не стоит думать, что если абонентское оборудование (СРЕ) для сети DSL работает на одной несущей, то оно будет работать и на другой. У разных топологий есть свои преимущества и свои недостатки, но все топологии все же широко используются.
Современный мир созрел для использования технологий DSL. Увеличение потоков информации, передаваемых по сети Интернет компаниями и частными пользователями, а также потребность в организации удаленного доступа к корпоративным сетям, породили потребность в создании недорогих технологий цифровой высокоскоростной передачи данных по самому «узкому» месту цифровой сети абонентской телефонной линии. Технологии DSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам телефонных проводов без необходимости модернизации абонентских телефонных линий. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий в высокоскоростные каналы передачи данных и является главным преимуществом технологий DSL.
Так что же такое технология DSL?
Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия). DSL является достаточно новой технологией, позволяющей значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Любой абонент, пользующийся в настоящий момент обычной телефонной связью, имеет возможность с помощью технологии DSL значительно увеличить скорость своего соединения, например, с сетью Интернет. Следует помнить, что для организации линии DSL используются именно существующие телефонные линии; данная технология тем и хороша, что не требует прокладывания дополнительных телефонных кабелей. В результате вы получаете круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Никто из ваших друзей больше не пожалуется, что часами не может к вам прозвониться. Благодаря многообразию технологий DSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Данные технологии позволяют также использовать обычную телефонную линию для таких широкополосных систем, как видео по запросу или дистанционное обучение. Современные технологии DSL приносят возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет в каждый дом или на каждое предприятие среднего и малого бизнеса, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.
Как работает DSL
Телефонный аппарат, установленный у вас дома или в офисе, соединяется с оборудованием телефонной станции с помощью витой пары медных проводов. Традиционная телефонная связь предназначена для обычных телефонных разговоров с другими абонентами телефонной сети. При этом по сети передаются аналоговые сигналы. Телефонный аппарат воспринимает акустические колебания (являющиеся естественным аналоговым сигналом) и преобразует их в электрический сигнал, амплитуда и частота которого постоянно изменяется. Так как вся работа телефонной сети построена на передаче аналоговых сигналов, проще всего, конечно же, использовать для передачи информации между абонентами или абонентом и провайдером именно такой метод. Именно поэтому вам пришлось прикупить в дополнение к вашему компьютеру еще и модем, который позволяет демодулировать аналоговый сигнал и превратить его в последовательность нулей и единиц цифровой информации, воспринимаемой компьютером.
При передаче аналоговых сигналов используется только небольшая часть полосы пропускания витой пары медных телефонных проводов; при этом максимальная скорость передачи, которая может быть достигнута с помощью обычного модема, составляет около 56 Кбит/с. DSL представляет собой технологию, которая исключает необходимость преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую форму и наоборот. Цифровые данные передаются на ваш компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии. При этом существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов.
Различные типы технологий DSL и краткое описание их работы
DSL представляет собой набор различных технологий, позволяющих организовать
цифровую абонентскую линию. Для того, чтобы понять данные технологии и определить
области их практического применения, следует понять, чем эти технологии
различаются. Прежде всего, всегда следует держать в уме соотношение между
расстоянием, на которое передается сигнал, и скоростью передачи данных,
а также разницу в скоростях передачи «нисходящего» (от сети
к пользователю) и «восходящего» (от пользователя
в сеть) потока данных.
DSL объединяет под своей крышей следующие технологии.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line асимметричная цифровая абонентская линия)
Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленного соединения» (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.
R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения)
Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.
G . Lite (ADSL.Lite) представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость «нисходящего» потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных до 512 Кбит/с или по 256 Кбит/с в обоих направлениях.
IDSL
(ISDN Digital Subscriber Line цифровая абонентская
линия IDSN)
Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости
до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются
только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL, также как и ISDN,
использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN
линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению
нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является
«постоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием
технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.
HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line высокоскоростная цифровая абонентская линия)
Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения УАТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.
SDSL (Single Line Digital Subscriber Line однолинейная цифровая абонентская линия)
Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL2.
VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)
Технология VDSL является наиболее «быстрой» технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.
Во-первых, технологии DSL обеспечивают высокую скорость передачи данных. Различные
варианты технологий DSL обеспечивают различную скорость передачи данных, но
в любом случае эта скорость гораздо выше скорости самого быстрого аналогового
модема.
Во-вторых, технологии DSL оставляют вам возможность пользоваться обычной телефонной
связью, несмотря на то, что используют для своей работы абонентскую телефонную
линию. Используя технологии DSL вам больше не надо беспокоиться о том,
что вы не получите вовремя важное известие, или о том, что для обычного
телефонного звонка вам прежде потребуется выйти из сети Интернет.
И, наконец, линия DSL всегда работает. Соединение всегда установлено, и вам больше не надо набирать телефонный номер и ждать установки соединения, каждый раз, когда вы хотите подключиться. Не придется больше беспокоиться о том, что в сети произойдет случайное разъединение, и вы потеряете связь именно в тот момент, когда загружаете из сети данные, которые вам просто жизненно необходимы. Электронную почту вы будет получать в момент поступления, а не тогда, когда решите ее проверить. В общем, линия будет работать всегда, а вы будете всегда на линии.
Разработка ADSL
Разработка ADSL разрабатывалась сначала 90-х годов, а в 1993 году в первый раз появилась в телефонных сетях США. Но обширное распространение в мире данная разработка получила только в 1998 году.
Аббревиатура ADSL расшифровывается как Asymmetric Digital Subscriber Line «Ассиметричная цифровая абонентская линия» что вначале предполагает в данной технологии различие скоростей передачи данных от абонента и назад.
Разработка ADSL предполагает последующие принципы и эталоны:
Ассиметричность ADSL предполагает большой объем передачи данных к абоненту (видео, звук, программки и т. п.) и малый объем данных исходящих от абонента (команды и запросы). Потому разработка ADSL более подходящий вариант работы с сетями интернета.
ADSL модемы передают данные гораздо резвее, чем обыденные аналоговые модемы, используя те же телефонные полосы. ADSL обеспечивает скоростной широковещательный доступ. Скорость передачи данных добивается 8 Мбит/с (но эталон определяет наивысшую скорость в 2 Мбит/с).
ADSL работает по имеющейся телефонной проводке, при всем этом не занимает телефонный канал. Следовательно, позволяет вместе с этим воспользоваться телефонным аппаратом и производить доступ в интернет.
Практически ADSL модем образует три канала:
- скоростной канал передачи данных из сети в компьютер (скорость - от 32 Кбит/с до 8 Мбит/с),
- высокоскоростной канал передачи данных из компьютера в сеть (скорость - от 32 Кбит/с до 1 Мбит/с),
- обыденный канал телефонной связи, по которому ведутся телефонные дискуссии.
Скорость передачи данных находится в зависимости от применяемого оборудования, длины и свойства телефонной полосы.
ADSL не просит, как аналоговый модем, набора номера для установления соединения с сетью.
Обычно телефонные сервисы употребляют наименьшую часть пропускной возможности телефонной полосы, ADSL занимает оставшуюся часть для реализации скоростной передачи.
Общая топология сети, построенной на технологии ADSL.
При доступе к сети со стороны АТС должен размещаться мультиплексор доступа ADSL - DSLAM. Он выделяет подканалы из общего канала. Они соответственно делятся на голосовой канал и скоростной канал. Голосовой подканал отчаливает на АТС, а скоростной на маршрутизатор.
Кроме модема ADSL на абонентской стороне ставится дополнительное устройство называемое ADSL-сплиттер, созданный для разделения частот данных и голоса.
Качество связи от класса АТС не зависит. Аппаратура ADSL не оказывает влияние на работу подобных устройств как телефоны, факсы и модемы. На полосы в отсутствие помех могут работать любые устройства, не использующие частотное уплотнение (употребляется устройствами охранной сигнализации, блокираторы, АВУ, НЧ/ВЧ).
В отношении стоимость/качество ADSL модемы превосходят обыденные аналоговые модемы. Цена ADSL модемов фактически сравнима с высококачественным аналоговым модемом. А по качеству связи и скорости передачи гораздо опережают аналоговые модемы.
Источник материала : http://www.technodesign.ru/kms/info/technologies/adsl/
Более подробную информацию есть возможность получить на веб-сайтах:
D-LINK - Общее описание технологии ADS
IXBT.com - Разработка ADSL
Технология ADSL
Технология ADSL разрабатывалась в начале 90-х годов, а в 1993 году впервые появилась в телефонных сетях США. Однако широкое распространение в мире данная технология получила лишь в 1998 году.
Аббревиатура ADSL расшифровывается как Asymmetric Digital Subscriber Line «Ассиметричная цифровая абонентская линия» что изначально подразумевает в данной технологии различие скоростей передачи данных от абонента и обратно.
Технология ADSL подразумевает следующие принципы и стандарты:
Ассиметричность ADSL подразумевает большой объем передачи данных к абоненту (видео, звук, программы и т. п.) и малый объем данных исходящих от абонента (команды и запросы). Поэтому технология ADSL наиболее подходящий вариант работы с сетями интернета.
ADSL модемы передают данные намного быстрее, чем обычные аналоговые модемы, используя те же телефонные линии. ADSL обеспечивает высокоскоростной широковещательный доступ. Скорость передачи данных достигает 8 Мбит/с (однако стандарт определяет максимальную скорость в 2 Мбит/с).
ADSL работает по имеющейся телефонной проводке, при этом не занимает телефонный канал. Таким образом, позволяет одновременно пользоваться телефонным аппаратом и осуществлять доступ в интернет.
Фактически ADSL модем образует три канала:
- высокоскоростной канал передачи данных из сети в компьютер (скорость - от 32 Кбит/с до 8 Мбит/с),
- скоростной канал передачи данных из компьютера в сеть (скорость - от 32 Кбит/с до 1 Мбит/с),
- обычный канал телефонной связи, по которому ведутся телефонные разговоры.
Скорость передачи данных зависит от используемого оборудования, длины и качества телефонной линии.
ADSL не требует, как аналоговый модем, набора номера для установления соединения с сетью.
Обычно телефонные сервисы используют минимальную часть пропускной способности телефонной линии, ADSL занимает оставшуюся часть для реализации высокоскоростной передачи.
Общая топология сети, построенной на технологии ADSL .
При доступе к сети со стороны АТС должен располагаться мультиплексор доступа ADSL - DSLAM. Он выделяет подканалы из общего канала. Они соответственно делятся на голосовой канал и высокоскоростной канал. Голосовой подканал отправляется на АТС, а высокоскоростной на маршрутизатор.
Помимо модема ADSL на абонентской стороне ставится дополнительное устройство называемое ADSL-сплиттер, предназначенный для разделения частот данных и голоса.
Качество связи от типа АТС не зависит. Аппаратура ADSL не влияет на работу таких устройств как телефоны, факсы и модемы. На линии без помех могут работать любые устройства, не использующие частотное уплотнение (используется устройствами охранной сигнализации, блокираторы, АВУ, НЧ/ВЧ).
В отношении цена/качество ADSL модемы превосходят обычные аналоговые модемы. Стоимость ADSL модемов практически сравнима с качественным аналоговым модемом. А по качеству связи и скорости передачи намного опережают аналоговые модемы.
В наши дни доступ в интернет нужен практически всем. Будь то работа, развлечения, общение – глобальная сеть повсеместно вошла в нашу жизнь. Для обеспечения доступа в интернет дома или в офисе необходим модем, который позволит подключить к сети все необходимые устройства. В крупных городах провайдеры предлагают оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы, которые позволяют получить быстрое и стабильное соединение. Однако для проведения таких кабелей необходимо, чтобы количество пользователей позволяло заполнить всю полосу пропускания кабеля – иначе это просто не выгодно. Поэтому возможность подобного соединения предоставляется бизнесом далеко не везде. Особенно это касается небольших городов, посёлков и деревень. А что делать, если такие услуги не предоставляются, а интернет всё равно нужен?
Существуют разные варианты, и один из лучших – использование витой пары абонентских телефонных проводов. Многие с ужасом вспомнят неработающий телефон во время использования интернета. Однако технологии уже давно ушли далеко вперёд. Сегодня наиболее распространены и эффективны технологии xDSL. DSL переводится как цифровая абонентская линия (digital subscriber line). Эта технология позволяет добиться довольно высокой скорости передачи данных по медным парам телефонных проводов, при этом не занимая телефон. Дело в том, что для передачи голоса используется диапазон частот от 0 до 4 кГц, в то время как по медному телефонному кабелю можно передать сигналы с частотой до 2,2 МГц, и именно участок от 20 кГц до 2,2 МГц использует технология xDSL. На скорость и стабильность такого соединения влияет длина кабеля, то есть чем дальше от вашего модема находится телефонный узел (или другой модем в случае создания сети), тем ниже будет скорость передачи данных. Стабильность сети обусловлена тем, что поток данных идёт от пользователя напрямую к узлу, на его скорость не влияют другие пользователи. Важный фактор: для предоставления xDSL соединения не нужно проводить замену кабелей, что делает теоретически возможным подключение интернета везде, где есть телефон (зависит от наличия такой услуги у провайдера).
Модем xDSL станет связующим звеном между телефонным кабелем и вашими устройствами (или маршрутизатором), однако при выборе конкретной модели нужно учитывать целый ряд характеристик, которые подойдут именно вам.
Чем различаются модемы xDSL
Технологии xDSL
В аббревиатуре xDSL буква «x» подразумевает первую букву технологии DSL. Технологии xDSL различаются по расстоянию передачи сигнала, скорости передачи данных, а также по разнице в скоростях передачи входящего и исходящего трафиков.Технология ADSL переводится как асимметричная цифровая абонентская линия. Это значит, что скорость передачи входящих и исходящих данных различается. В данном случае скорость приёма данных равна 8 Мбит/с, а передачи – 1,5 Мбит/с. При этом максимальное расстояние от телефонного узла (или другого модема в случае создания сети) равно 6 км. Но максимальная скорость возможная лишь на минимальном расстоянии от узла: чем дальше, тем она ниже.
Технология ADSL2 гораздо лучше использует пропускную способность провода. Главное его отличие – возможность распределять информацию по нескольким каналам. То есть он использует, к примеру, пустующий исходящий канал, когда входящий перегружен, и наоборот. Благодаря этому его скорость приёма данных равна 12 Мбит/с. Скорость передачи осталась такой же, как в ADSL. При этом максимальное расстояние от телефонного узла (или другого модема) – уже 7 км.
Технология ADSL2+ удваивает скорость входящего потока данных благодаря увеличению используемого диапазона частот до 2,2 МГц. Таким образом, скорость приёма данных уже равна 24 Мбит/с, а передачи – 2 Мбит/с. Но такая скорость возможна лишь на расстоянии менее 3 км от узла – дальше она становится аналогичной технологии ADSL2. Преимущество оборудования, работающего с технологией ADSL2+, заключается в том, что оно совместимо с предыдущими стандартами ADSL.
Технология SHDSL - стандарт высокоскоростной симметричной передачи данных. Это значит, что скорости приёма и отдачи одинаковы – 2,3 Мбит/с. При этом эта технология может работать с двумя медными парами – тогда скорость удваивается. Максимальное расстояние от телефонного узла (или другого модема) равно 7,5 км.
Технология VDSL обладает максимальной скоростью передачи данных, но существенно ограничена расстоянием от узла. Она работает как в ассиметричном, так и в симметричном режимах. В первом варианте скорость приёма данных доходит до 52 Мбит/с, а передачи – 2,3 Мбит/с. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Однако высокие скорости доступны на расстоянии не более 1,3 км от узла.
При выборе xDSL модема необходимо ориентироваться на расстояние до телефонного узла (или другого модема). Если оно небольшое, можно смело ориентироваться на VDSL, если же узел далеко – стоит выбрать ADSL2+. При наличии двух медных пар проводов можно обратить внимание и на SHDSL.
Стандарты Annex
Annex - разновидность стандартов ADSL для передачи высокоскоростных данных совместно с аналоговой телефонией (обычным телефоном).Стандарт Annex A - использует для передачи данных частоты с 25кГц до 138кГц, и для получения данных - с 200кГц до 1,1МГц. Это обычный стандарт для технологии ADSL.
Стандарт Annex L позволяет увеличить максимальное расстояние связи до 7 км благодаря увеличению мощности на низких частотах. Но этот стандарт используют не все провайдеры из-за создания помех.
Стандарт Annex M позволяет увеличить скорость исходящего потока до 3,5 Мбит/с. Но на практике скорость соединения колеблется от 1,3 до 2,5 Мбит/с. Для бесперебойного соединения этот стандарт требует телефонную линию без повреждений.
DHCP-сервер
Аббревиатура DHCP переводится как протокол динамической настройки узла. DHCP-сервер - это программа, позволяющая провести автоматическую настройку локальных компьютеров для работы в сети. Она выдаёт клиентам IP-адреса (уникальные идентификаторы устройства, подключённого к локальной сети или интернету), а также дополнительные параметры, необходимые для работы в сети. Это позволит вам не прописывать IP вручную, что облегчит работу в сети. Однако нужно учесть, что для таких устройств, как сетевые принтеры, и для постоянного удалённого доступа к компьютеру с помощью специальных программ будет желателен статистический, а не динамический IP, так как постоянная смена IP вызовет сложности.
Порты USB
На сегодняшний день существует два варианта организации подключения к сети интернет по ADSL-технологии: через USB-порт и через Ethernet-порт.Внешний USB ADSL-модем подключается к компьютеру посредством USB-порта. Питание он получает от компьютера. Преимущества таких модемов: низкая стоимость и простота использования. Минусами можно назвать совместимость не со всеми компьютерами, необходимость регулярной переустановки драйверов, работа только с одним устройством.
ADSL-модем, подключаемый к устройству через Ethernet-порт, будет работать стабильнее. Но для использования с несколькими устройствами он должен обладать функцией маршрутизатора или технологией Wi-Fi.
Настройка и управление
Настройка и управление модемами чаще всего осуществляется посредством трёх технологий: Web-интерфейс, Telnet и SNMP.
Web-интерфейс – это функция, позволяющая осуществлять настройку и управление через браузер компьютера. Этого варианта будет достаточно для домашнего использования модема.
Telnet – это сетевой протокол для удалённого доступа к компьютеру с помощью командного интерпретатора. С его помощью настраивать модем можно с не подключенных к нему устройств. Это удобно для небольших цепей из модемов дома и в офисе.
SNMP - стандартный интернет-протокол для управления устройствами в IP-сетях, функционирующих на базе архитектуры TCP/IP (средство для обмена информацией между устройствами, объединенными в сеть). С помощью протокола SNMP программное обеспечение для управления сетевыми устройствами может получать доступ к информации, которая хранится на управляемых устройствах. Благодаря этому он наиболее часто применяется при построении офисных сетей.
Критерии выбора
Модемы xDSL различаются по целому ряду характеристик, наиболее важные среди которых – максимальное расстояние от телефонного узла, скорость приёма и передачи данных, наличие симметричной или асимметричной передачи. Понимая, в каких условиях и как именно будет использоваться модем, можно подобрать подходящее именно вам устройство.Напомним, что при выборе xDSL-модема важно знать характеристики телефонной сети: длину кабеля до телефонного узла, количество медных пар кабеля и его качество, предложения и возможности провайдера. Важно отсутствие помех на линии, которые обусловлены пересечением пар кабеля или его низким качеством.
