ADSL –технология будущего

          ADSL (Asymmetric digital subscriber lines) - это телекоммуникационная технология, которая позволит в будущем передавать данные со скоростью до 8 Мбит/с по обычным телефонным линиям. Она может служить недорогим вариантом построения волоконно-оптических сетей (в целом весьма недешевых) и способна обеспечить более эффективное использование кабельных сетей", - рассказывает Уильям Родни, представитель компании Westell Technologies.

        ADSL способна обеспечить передачу информации на скоростях, достаточных для эффективной работы с данными мультимедиа по существующим линиям с медным кабелем. К тому же, в отличие от кабельных модемов и волоконно-оптических линий, которые прокладываются вне или внутри помещений, применение технологии ADSL позволяет переносить аппаратуру в другое место в случае отказа клиента от дальнейшего использования услуг.

         "Кабельные модемы позволяют принимать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, однако, поскольку линия используется всеми жильцами, быстродействие может катастрофически упасть при одновременном подключении к линии большого количества пользователей, - заметил Фил Скеба, менеджер по стратегическим стандартам в телекоммуникационной компании Ameritech. - Традиционный доступ к сетям ISDN не обеспечивает и половины возможностей, которыми обладают самые низкоскоростные кабельные сети и модемы ADSL".

          "Несмотря на определенные трудности, технология ADSL представляется самым перспективным и жизнеспособным решением для высокоскоростных сетей с широкой полосой пропускания в ближайшие 40 лет, - отметил Максвелл. - Замена линий связи с медными кабелями на волоконно-оптические - это долгий процесс, и я думаю, что он растянется лет на 40-50" [4]. 
 
 
 

Глава 2. Технология ADSL

     Последние годы рост объемов передачи информации привел к тому, что наблюдается  дефицит пропускной способности  каналов доступа к существующим сетям. Если на корпоративных уровнях  эта проблема частично решается (арендой  высокоскоростных каналов передачи), то в квартирном секторе, и в секторе  малого бизнеса эти проблемы существуют.

     На  сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей  с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для  доступа в Интернет, однако насыщение  страниц графикой и видео, большие  объемы электронной почты и документов в ближайшее время снова поставит вопрос о путях дальнейшего увеличения пропускной способности [4].

     Наиболее  перспективной в настоящее время  является технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это новая модемная технология, превращающая стандартные абонентские  телефонные аналоговые линии в линии  высокоскоростного доступа. Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 6 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 640 Кбит/с. Это связанно с тем, что все современный  спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения  видеофоильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной  информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64-128 Кбит/с.

Принципы организации  услуги ADSL.

     Услуга ADSL (Рис. 1) организуется с помощью  модема ADSL, и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет  использовать на узлах доступа обычные  концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

     Ряд производителей начали снабжать DSLAM интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей. Также ряд производителей создают пользовательские модемы, которые  представляют собой ADSL модем, но для  программного обеспечения являются адаптерами ATM [3].

     На  участке между ADSL модемом и DSLAM функционируют  три потока: высокоскоростной поток  к абоненту, двунаправленный служебный  и речевой канал в стандартном  диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

     Согласно  теореме Шеннона, невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приведет к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции отсекут частоту выше 4 кГц, поэтому необходимо на каждой телефонной станции установить оборудование доступа к территориально-распределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор).

     Передача  к абоненту осуществляется на скоростях  от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько  логических низкоскоростных каналов.

     Скорости, предоставляемые модемами ADSL кратны скоростям цифровых каналов T1, E1. В  минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая  скорость не определена.

     Скорость  модемов ADSL в зависимости от числа  каналов 

     Максимально возможная скорость линии зависит  от ряда факторов, включающих длину  линии и толщину телефонного  кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. В таблице показаны несколько вариантов зависимости скорости от параметров линии [3].

     ADSL-модем  представляет собой устройство, построенное на базе цифрового  сигнального процессора (ЦСП или  DSP), аналогичное применяемому в  обычных модемах (Рис. 2). В общем  случае, вся пропускная способность  линии делится на два участка.  Первый участок предназначен  для передачи голоса, и находится  в диапазоне 0,3-3,4 КГц. Диапазон  сигнала для передачи данных  лежит в пределах от 4 Кгц до 1 Мгц. Физические параметры большинства  линий не позволяют передавать  данные с частотой свыше 1 МГц.  К сожалению не все существующие  телефонные линии (особенно большой  протяженности), имеют даже такие  характеристики, поэтому приходится  уменьшать полосу пропускания,  что влечет за собой уменьшение  скорости передачи.  

     Для создания этих потоков используются два метода: метод с частотным  разделением каналов и метод  эхо компенсации.

     Метод с частотным разделением состоит  в том, что каждому из потоков  выделяется своя полоса пропускания  частот. Высокоскоростной поток может  разделяться на один или более  низкоскоростных потоков. Передача этих потоков осуществляется методом "дискретной многотональной модуляции" (DMT) [3].

     Метод эхо компенсации состоит в  том, что диапазоны высокоскоростного  и служебного потоков накладываются  друг на друга. Разделение потоков осуществляется с помощью дифференциальной системы, встроенной в модем. Этот способ используется в работе современных модемов V.32 и V.34. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков Передача этих потоков осуществляется методом "дискретной многотональной модуляции" (DMT).

     При передаче множества потоков происходит разделение каждого из них на блоки. Каждый блок снабжается кодом исправления  ошибок (ECC).  

Смежные технологии.

     Существует  ряд смежных технологий, одни из которых предназначены для оконечных  пользователей, другие для транзитной передачи высокоскоростных потоков. Принцип  работы их аналогичен ADSL. Общее название таких технологий xDSL.

High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL)

     HDSL является технологией, обеспечивающей  передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность  линии может достигать 3,7 км. Ориентирована  в качестве более дешевой альтернативы  выделенным каналам E1, T1. Требует  четырехпроводной абонентской линии. 

Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL)

     Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации  линии достаточно двухпроводной  абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.

Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL)

     Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая, и  не находит широкого применения.

Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL)

     Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с  помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.

Universal ADSL (UADSL)

     Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих широкому внедрению  технологии на сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки  на конкретную абонентскую линию (как  правило, с участием технического сотрудника компании - оператора сети), имеют  относительно большую стоимость.

     Не  так давно появились сообщения  о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить указанные  недостатки. Ее называют Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании  этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL (при длине абонентской линии  до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с  в направлении к абоненту и 384 кбит/с - в обратном направлении; при  длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 кбит/с по направлению  к абоненту и 196 кбит/с - в противоположном). Однако эти устройства легче устанавливать; кроме того, в их составе имеется  частотный разделитель, поэтому  его не приходится устанавливать  отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке, так же как и обычный  модем.

     Стоимость таких устройств не превышает  стоимости обычного модема, поэтому  стоит ожидать, что именно эта  технология найдет широкое применение в аппаратуре доступа оконечных  пользователей [2]. 

Стандарты.

     Американский  Национальный Институт Стандартов (ANSI), рабочая группа T1E1.4 недавно одобрила стандарт на ADSL со скоростью передачи до 6,1 Мбит/с (ANSI Стандарт T1.413). ETSI дополнила этот стандарт требованиями для Европы. T1.413 определяет единый терминальный интерфейс со стороны оператора. Вторая версия этого стандарта, разрабатываемая группой T1E1.4, расширила стандарт, в котором определила: мультиплексированный интерфейс со стороны оператора; протоколы конфигурации и управление сетью.

     ATM Forum определил ADSL как физический уровень протокола передачи, то есть технология ADSL для протоколов ATM высокгого уровня будет выглядить как обычное оборудование ATM [1].