ASDL. История вопроса


Собственный материал Издания

Hits: 21575

Операторы телефонной связи на практике убедились: благодаря внедрению новых услуг технология ADSL способна превратить медную жилу в «золотую». Когда и почему появилась технология ADSL. Этапы ее развития и перспективы.
Как известно, ADSL – это популярная и активно применяемая технология подключения домашних пользователей и бизнес-клиентов к Internet. Ее разработка началась более двух десятилетий назад. В 80-е годы прошлого века операторы связи искали симметричный «ответ» на появление бурно развивающихся кабельных сетей, и через некоторое время решение (правда, асимметричное) было найдено.

Рождение семейства

Автором идеи построения асимметричных цифровых абонентских линий считается инженер Джой Лейчлидер из американской компании Bellcore Labs. В далеком 1987 году он предложил строить сети доступа, в которых скорость «нисходящего» потока данных (следующего к конечному пользователю) выше скорости «восходящего» потока (передаваемого от пользователя к провайдеру услуг).
Пару лет спустя Bellcore Labs представила первый релиз технологии DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия). Созданный ее специалистами модем поддерживал скорость приема данных абонентом до 1,5 Мбит/с, а скорость передачи — 64 Кбит/с. Это было частное (фирменное) решение, но оно вполне соответствовало представлению о том, что новая технология должна обеспечивать широкополосные цифровые услуги по подписке (чем и объяснялось ее название).
Позже, в середине 90-х, для идентификации прародительницы семейства высокоскоростных «медных» технологий к неизменному сокращению DSL стали прибавлять букву «I». Получившийся термин IDSL обозначает реализацию DSL по технологии ISDN (со скоростью передачи 160 Кбит/с).
Технология ADSL начала "вставать на ноги" в 1995 году, когда организация ANSI (American National Standards Institute) предложила соответствующий стандарт на базе дискретной мультитоновой модуляции (Discrete MultiTone Modulation, DMT). Затем рынку появилась технология HDSL (High Data Rate DSL — высокоскоростная цифровая абонентская линия), после чего семейство спецификаций xDSL стало разрастаться как на дрожжах. Между производителями даже чуть было не разгорелась губительная для любой перспективной технологии «война стандартов». В этот период возникли, например, следующие модификации:
  • SDSL — «симметричная» версия DSL (Symmetric Line DSL);
  • VDSL — сверхскоростная DSL (Very High Data Rate DSL);
  • RADSL — адаптивная DSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line);
  • UDSL — однонаправленная DSL (Unidirectional DSL);
  • IDSL — DSL для сетей с интегрированными сервисами (Integrated Services Digital Network DSL).
Однако по настоящему массовое распространение в операторских сетях все-таки получила технология ADSL.

Точка приложения

Еще несколько лет назад подключение домашнего компьютера к Internet по ADSL казалось в России чудом, но сегодня этот способ доступа сделал колоссальный рывок. Большинство операторов связи убедились, что проложенная десятки лет назад медная жила на самом деле является «золотой». Прежде всего, технология ADSL позволяет превратить обычную телефонную проводку в средство предоставления новых цифровых услуг на основе высокоскоростной передачи данных. Она обеспечивает самый экономичный вариант вхождения на рынок таких услуг – построение наложенной сети, действующей поверх унаследованной телефонной инфраструктуры. При этом не нужна длительная дорогостоящая модернизация коммутационного оборудования, как, например, при внедрении ISDN.
Вдобавок при использовании ADSL для реализации разных функций выделяются различные частотные каналы в одной абонентской линии. А в результате абонент может одновременно звонить по телефону, передавать и принимать факсы, иметь активированное подключение к Internet и получать данные из локальной корпоративной сети.

Как все устроено

В сильно упрощенном виде линия ADSL представляет собой соединение двух модемов ADSL (клиентского и модема на узле сервис-провайдера), которые подключены к концам витой пары телефонного кабеля. При этом организуются три информационных канала: это «нисходящий» и «восходящий» потоки передачи данных, а также канал обычной телефонной связи (POTS).
Для сжатия данных, передаваемых по витой паре, в технологии ADSL используются цифровая обработка сигнала, специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, которая является обычной для ADSL) на величину, достигающую 90 дБ. Это заставляет аналоговые механизмы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, чтобы получать значительный динамический диапазон и низкий уровень шумов.
На первый взгляд, система ADSL достаточно проста: создаются каналы для высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Однако если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что все намного сложнее.
В ADSL применяется метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (несущих). Он позволяет передавать сразу несколько сигналов по одной линии, причем разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM).
При использовании FDM один диапазон выделяется для «восходящего» потока данных, а другой – для «нисходящего». Диапазон «нисходящего» потока, в свою очередь, делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме того, может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation): диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.
Именно таким образом ADSL обеспечивает, например, одновременную высокоскоростную транспортировку данных, передачу видеосигналов и факсов. И все это – без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (POTS — Plain Old Telephone Service).

Обоснованная асимметрия

Почему же при построении цифровых абонентских линий преимущество получил именно асимметричный вариант DSL? Без сомнения, своим процветанием ADSL обязана глобальному взрыву интереса к Internet. Организация доступа к Всемирной паутине стала основным приложением ADSL, органично «вписавшимся» в ее технологические особенности. Internet-трафик характеризуется тем, что основной поток информации идет из сети к пользователю. Асимметричная цифровая абонентская линия обеспечивает оптимальное решение задачи, ведь ее скорость передачи данных в этом направлении значительно превышает скорость транспортировки данных от абонента в сеть. Кроме того, от пользователя в сеть сигнал передается на более низких частотах, чем те, которые используются при следовании сигнала в обратном направлении.
На выбор такой схемы передачи влияют «переходные» помехи на ближнем (передающем) конце линии, плотность спектральной мощности которых (т.е. мощность помех в полосе 1 Гц) увеличивается с ростом частоты. На телефонной станции абонентские линии размещаются в толстых жгутах кабелей. Они гораздо больше подвержены «переходным» помехам, чем пространственно разнесенные абонентские линии, подведенные к помещениям пользователей. Поэтому самыми опасными являются «переходные» влияния на принимаемый от пользователя слабый сигнал, которые возникают именно на телефонной станции.
Такие помехи окажутся меньшими, если сигнал будет передаваться от пользователя на более низких частотах. А поскольку на абонентский конец линии слабо влияют «переходные» помехи от других абонентских линий, передача сигнала от сети к пользователю на более высоких частотах практически не отразится на качестве этого сигнала. Последнее обстоятельство в значительной степени определяет асимметричную природу технологии ADSL.

Типы оборудования

Все оборудование ADSL делится на два типа: ATU-R (ADSL Transmission Unit Remote Office) и ATU-C (ADSL Transmission Unit Central Office). У клиентов устанавливаются удаленные передающие устройства (ATU-R), некоторые из которых помимо непосредственных задач модема ADSL могут выполнять функции моста, обеспечивать маршрутизацию и временное мультиплексирование (TDM).
Провайдер ADSL мультиплексирует множество абонентских линий в одну высокоскоростную магистральную сеть с помощью ATU-C -- мультиплексора доступа (DSL Access Multiplexer – DSLAM). Расположенный на центральном узле DSLAM объединяет трафик данных, поступающий по нескольким линиям ADSL, и подает его в магистраль провайдера услуг, по которой этот трафик доставляется всем адресатам. В последнее время стали очень популярными IP-DSLAM, которые напрямую подключаются к магистральной IP-сети оператора.
При инсталляции линии ADSL необходимо установить на стороне абонента разделительный фильтр (Splitter). Этот фильтр низких частот предназначен для отделения низкочастотного сигнала, используемого при обычной телефонной связи (т.е. спектра голосовых сигналов), от высокочастотного сигнала ADSL. Для того чтобы обычная телефонная связь могла осуществляться по стандартной схеме, фильтр должен представлять собой пассивное устройство, не требующее питания.
Конструктивно фильтр представляет собой блок с тремя гнездами, служащими для подключения модема ADSL, телефонного оборудования и подсоединения к линии АDSL. В помещении пользователя фильтр позволяет подключить к одной линии и компьютер, и телефонное оборудование. Он разделяет спектр сигнала, поступающего по линии DSL, поэтому по одной линии могут передаваться и компьютерные цифровые сигналы, и аналоговые сигналы телефонной связи. Такой же фильтр, устанавливаемый на телефонной станции, обеспечивает разделение цифровых и аналоговых сигналов уже на другом конце абонентской линии. Далее аналоговый сигнал подается на коммутационное оборудование телефонной связи, а цифровой сигнал -- на мультиплексор доступа DSLAM.

Переменная скорости

Факторами, влияющими на скорость передачи данных через ADSL, являются состояние абонентской линии (например, диаметр жил, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Уровень затухания сигнала в линии повышается при росте длины линии и частоты сигнала, а снижается – при увеличении диаметра провода. Фактически, для ADSL функциональным пределом является абонентская линия длиной 3,5--5,5 км при толщине жилы 0,5 мм. Сейчас ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных 1,5--8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с.
Дальнейшее развитие технологии ADSL связано, прежде всего, с увеличением скорости передачи данных, особенно по направлению к абоненту. В 2002--2003 годах появились новые стандарты: ADSL2, ADSL2+, ADSL2++, READSL2.
В технологии ADSL2 (стандарты G.992.3, G.992.4) улучшены спектральная и канальная эффективность, алгоритмы модуляции, инициализация канала и адаптивный выбор скорости передачи данных. Это позволило, с одной стороны, довести максимальную скорость передачи до 12 Мбит/с, а с другой, -- увеличить дальность связи. Для повышения надежности и быстрого устранения неисправностей усовершенствованы средства диагностики и мониторинга канала на обоих концах линии, причем соответствующая информация доступна даже при отсутствии ADSL-соединения. Кроме того, введены дополнительные энергосберегающие режимы для периодически неактивной линии.
В ADSL2+ (стандарт G.992.5), в два раза (до 2,2 МГц) увеличены используемый диапазон частот и скорость передачи данных. Так, на линии длиной 1,5 км скорость потока может достигать 20 Мбит/с. Максимальная скорость 24 Мбит/с возможна лишь на линиях протяженностью несколько сотен метров (порядка 300 м). Совместимость с прежними стандартами ADSL и ADSL2 позволяет операторам, внедряющим ADSL2+, пользоваться уже имеющимся у них оборудованием. Дополнительно в ADSL2+ используются некоторые методы уменьшения наводок между парами, расположенными в одном кабеле.
В ADSL2++ полоса частот увеличена (по сравнению с ADSL) в четыре раза (до 4,4 МГц), а максимальная скорость передачи данных достигает 48 Мбит/с. Наконец, спецификация READSL2 обеспечивает более гибкий выбор границ между частотами прямого и обратного канала, благодаря чему дальность передачи данных достигает 7 км.

 

Как известно, спрос рождает предложение. Постоянно возрастающий интерес к организации высокоскоростных линий связи по существующей кабельной инфраструктуре при одновременном увеличении спроса на широкополосные услуги связи (например, IP-телевидение) являются гарантиями того, что история развития ADSL еще далека до завершения.

 


Комментарии (0):

Добавить комментарий

 
Ваше имя:
Ваш комментарий:
Решите задачку (ответ напишите цифрами):
Пять + Девять =

 
 
 
Наверх