Широкополосный доступ xDSL

Потребность в технологиях xDSL появилась в первую очередь в связи с очень быстрым ростом сети Интернет. Пользователи нуждаются в увеличении скорости передачи и расширении возможностей дистанционного доступа - всего того, что не может поддерживаться традиционно используемыми технологиями.

Доступ по цифровой абонентской линии (DSL) в последнее десятилетие был одним из наиболее динамичных направлений в сфере телекоммуникаций. А используемая среда передачи (витая пара) имеет широчайшее в мире распространение в области телефонии.

Скоростной доступ по DSL все еще остается основным во многих странах. В Германии, например, около 92% всех широкополосных подключений составляет DSL.

xDSL представляет собой семейство технологий, позволяющих значительно расширить пропускную способность абонентской линии местной телефонной сети путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала. В аббревиатуре xDSL символ "х" используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, a DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL (Digital Subscriber Line). Технологии xDSL позволяет передавать данные со скоростями, значительно превышающими те скорости, которые доступны даже самым лучшим аналоговым и цифровым модемам.

Эти технологии поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу данных и видеосигналов, создавая при этом значительные преимущества как для абонентов, так и для провайдеров. Более того, многие технологии xDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре. Существующие типы технологий xDSL, различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных.

Существующие технологии DSL делятся на две подгруппы: симметричного и асимметричного доступа. Асимметричная технология обеспечивает скорость передачи данных в направлении от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Симметричная технология обеспечивает одинаковую скорость передачи данных как в сторону пользователя, так и от него. Симметричные технологии применяются, как правило, в корпоративном секторе, тогда как асимметричные — предназначены для предоставления услуг доступа к мультимедийной сети отдельным абонентам. Различные технологии уплотнения абонентских линий обозначаются собственными аббревиатурами: ADSL, HDSL, RADSL, SHDSL, VDSL. Все они представляют собой разные способы передачи цифровых потоков (цифровизации), совместно с голосовыми сигналами, по абонентской линии SL (Subscriber Line).

В последнее время наблюдается рост услуг симметричного доступа DSL в корпоративном секторе. Для абонентского доступа сейчас чаще всего применяют асимметричные системы. Из них наибольшее распространение получили ADSL и ADSL2+. Системы передачи VDSL бывают как симметричные, так и асимметричные.

Модемы DSL отличаются от телефонных значительно большим диапазоном частот. Если телефонные модемы работают в полосе стандартного телефонного канала (0,3-3,4 кГц), то частотная полоса, занимаемая DSL, составляет сотни килогерц — единицы мегагерц. Соответственно, для внедрения систем DSL необходимо, чтобы кабели обеспечивали передачу таких частот. В этом, собственно, и заключается широкополосность доступа.

Таблица 8.1.

В зависимости от способа передачи линейного сигнала различают (см. таблицу 8.1):

· Системы DSL с последовательной передачей сигналов под названием "системы модуляции одной несущей" (Single Carrier Modulation, SCM), где используются способы кодирования 2B1Q, САР и др.;

· Системы с параллельной передачей сигналов на нескольких несущих частотах, так называемые "системы со многими несущими" (Discrete Multitone, DMT). Их применяют в асимметричных DSL.

Симметричные технологии DSL, такие, как HDSL, SDSL, SHDSL, являются системами с одной несущей (SCM). Асимметричные DSL, такие как ADSL, ADSL2, ADSL2+, используют модуляцию нескольких несущих (DMT). Как уже говорилось, система VDSL бывает как симметричной, так и асимметричной, и в ней применяются различные виды модуляции.

Основными параметрами системы DSL служат пропускная способность и длина линии. Пропускная способность системы определяется при заданном коэффициенте ошибок BER и уровню шумов. Длина линии условно оценивается для случаев, когда в DSL применяется пара с диаметром проводника 0,4 мм и со сплошной изоляцией из полиэтилена.

К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, R-ADSL, SDSL и VDSL. Все эти технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской телефонной линии. Существующие технологии xDSL разработаны для достижения определенных целей и удовлетворения определенных нужд рынка. Некоторые технологии xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми стандартами. Основным различием данных технологий являются методы модуляции, используемые для кодирования данных.

ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия): вариант DSL, позволяющий передавать данные пользователю со скоростью до 8 Мбит/с, а от пользователя со скоростью до 1 Мбит/с.

HDSL(High Speed Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия): вариант xDSL с более высокой скоростью передачи, который позволяет организовать передачу со скоростью более 1,5 Мбит/с (стандарт США Т1) или более 2 Мбит/с (европейский стандарт Е1) в обоих направлениях обычно по двум медным парам.

R-ADSL(Rate-Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения) 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.

SDSL(Simple Digital Subscriber Line — симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия, работающая по одной паре); известны две модификации этого оборудования: MSDSL (многоскоростная SDSL) и HDSL2, имеющие встроенный механизм адаптации скорости передачи к параметрам физической линии.

VDSL(Very High Speed Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия): технология xDSL, обеспечивающая скорость передачи данных к пользователю до 52 Мбит/сек.

ADSL2и ADSL2+являются модификациями «классической» технологии ADSL. Они разрабатывались с учетом возросших требований провайдеров и конечных пользователей. В ADSL2 и ADSL 2+ при практически той же дальности передачи, что и в ADSL, скорости увеличены до 12 и 25 Мбит/с соответственно. Кроме того, реализована функция адаптивного изменения скорости. Благодаря этим изменениям стала возможной поддержка большого количества новых приложений и дополнительных услуг (видео, мультимедиа и др.).

Подключение к Internet через абонентскую телефонную линию организуется следующим образом (см. рис. 8.1). Телефонный сигнал, пропущенный через фильтр с полосой 4 кГц, смешивается с компьютерным сигналом, прошедшим через модем. Суммарный сигнал (с телефона и с компьютера) поступает в абонентскую линию и передается на узел связи. Там, в свою очередь, телефонный сигнал выделяется фильтром нижних частот (4 кГц) и подается на телефонный коммутатор, а компьютерный сигнал попадает на модем и затем направляется в мультимедийную сеть. Таким образом, для подключения домашних пользователей по технологии DSL может быть использована стандартная телефонная система.

Система передачи DSL состоит из двух модемов, соединение которых осуществляется витой парой в симметричном кабеле связи (см. Рис. 8.1). Таким образом, модемы DSL относятся к устройствам, называемым «модемы физических линий». Общеизвестные модемы для коммутируемых линий обычно работают через телефонную сеть общего пользования (ТфОП), т. е. через телефонные каналы и АТС. Заметим, что если к станционному оборудованию (мультиплексоры DSLAM), предъявляются очень высокие требования и оно обычно достаточно дорогое, то по отношению к абонентскому оборудованию (модемам) основное требование состоит в их дешевизне. Это условие ставит перед разработчиками DSL особые задачи.

Рисунок 8.1

Технологии xDSL являются наиболее практичным решением, направленным на максимальное увеличение объема данных, передаваемых по существующим телефонным линиям. Применение технологий xDSL для высокоскоростного доступа к услугам сети особенно примечательно тем, что эти технологии используют в качестве среды передачи существующую кабельную инфрастуктуру местных телефонных сетей. Это позволяет провайдерам услуг экономить значительные средства и более быстро (и по разумной цене) создавать для своих абонентов большое количество новых служб передачи данных. Поскольку технологии xDSL работают по стандартным ТП, то данная система имеет решающее значение для расширения пропускной способности в самом "узком" месте - "последней миле" существующей телефонной сети.