Сведения о технологиях xDSL
Телефонная линия с ее элементами ограничивает скорость передачи, поэтому требуется канал, позволяющий обход телефонных цепей и в то же время, использующий физическую абонентскую линию.
Поэтому была предпринята разработка достаточно недорогой высокоскоростной цифровой технологии передачи данных по простому телефонному кабелю (включая витую пару), DSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия) , , , .
Ключевые преимущества технологий xDSL:
использование существующих абонентских линий;
значительное увеличение скорости передачи данных по медной паре телефонных проводов без необходимости их модернизации;
передача по этой единственной АЛ всего разнообразного трафика массового пользователя — от традиционного телефонного разговора до доступа в Internet;
передача всего трафика данных пользователя (включая и трафик Internet) в обход коммутируемых сетей ТФОП или ISDN непосредственно в транспортную сеть передачи данных;
набор технологий DSL обеспечивает скорость передачи данных от 32 Кбит/с до 50 Мбит/с , так что пользователь может сделать выбор в зависимости от собственных потребностей;
как средство передачи данных оборудование xDSL занимает промежуточное положение между дешевыми аналоговыми модемами и дорогими выделенными линиями Т1 или Е1. Высокие скорости передачи при сравнительно небольших затратах делают технологии хDSL практически идеальным средством передачи данных для представителей малого и среднего бизнеса;
цифровые данные передаются на компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии;
существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов. Использование DSL позволяет разговаривать по телефону, не отключаясь от Internet.
Эти преимущества определили технологии xDSL в качестве самого эффективного средства широкополосного доступа к сетевым услугам.
В таблице 5.1 приведены некоторые из распространенных технологий xDSL и их основные характеристики.
Некоторые из распространенных технологий xDSL и их основные характеристики
| DSL Технология | Максимальная скорость передачи (на конце пользователя) | Максимальная скорость приёма (на конце пользователя) | Максимальное расстояние | Число линий |
| ADSL | 800 Кбит/с | 8 Мбит/с | 5500 м | 1 |
| ADSL-Lite (G.Lite) | 512 Кбит/с | 1.536 Мбит/с | 5500 м | 1 |
| RADSL | 1 Мбит/с | 7 Мбит/с | 5500 м | 1 |
| HDSL | 1.54 до 2 Мбит/с | 1.54 до 2 Мбит/с | 3650 м | 2 |
| HDSL2 | 1.54 до 2 Мбит/с | 1.54 до 2 Мбит/с | 3650 м | 1 |
| SHDSL | 192 Кбит/с до 2.3 Мбит/с | 192 Кбит/с до 2.3 Мбит/с | 7500 м | 1 |
| VDSL | 16 Мбит/с | 52 Мбит/с | 1200 м | 1 |
| VDSL2 | 100 Мбит/с | 100 Мбит/с | 150 м | 1 |
| SDSL | 2.3 Мбит/с | 2.3 Мбит/с | 6700 м | 1 |
| MSDSL | 2 Мбит/с | 2 Мбит/с | 8800 м | 1 |
| IDSL | 144 Кбит/с | 144 Кбит/с | 10700 м | 1 |
Как можно заметить из предыдущего списка xDSL и таблицы, большинство xDSL преследует различные цели. Множество вариантов существуют, потому что есть определенное разделение потребностей пользователей, требований к скоростям, и готовность заплатить за реализацию этих требований.
Асимметричные множества xDSL обычно используются для связи в Интернет и обеспечивают цены, ориентированные на квартирный сектор. Симметричная xDSL востребована в коммерческом секторе и применяется там, где требуются рабочие характеристики, подобные специализированным каналам точка-точка, или для высокоскоростных служб.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия): вариант DSL, позволяющий передавать данные от станции пользователю (направление "вниз") со скоростью до 8,192 Мбит/с, а от пользователя к станции (направление "вверх") — со скоростью до 800 Кбит/с. ADSL применяет этот метод, потому что большинство приложений Интернета принимает "вниз" намного больше информации чем передают. Другая версия ADSL – это цифровая абонентская линия с Адаптацией Скорости (RADSL –Rate Adaptive DSL). Это – популярный вариант ADSL, который, позволяет модему корректировать скорость подключения, зависящего длины и качества линии.
ADSL G.lite — вариант ADSL, имеющий как асимметричный режим передачи с пропускной способностью со скоростью до 512 Кбит/с от пользователя к сети и до 1,536 Мбит/с от сети к пользователю. Эта технология часто называется как ADSL без разделителя (splitterless ADSL). Технология обеспечивает характеристики ADSL с уменьшенной скоростью передачи, поддерживающей аналоговую телефонию. G.Lite более проста в подключении, так как не требует подключения разделителя. Она часто имеет меньшую стоимость для клиента.
HDSL (High Speed Digital Subscriber Line) — высокоскоростная цифровая абонентская линия): вариант хDSL с более высокой скоростью передачи, который позволяет организовать передачу со скоростью более 1,5 4Мбит/с (стандарт США Т1) или более 2 Мбит/с (европейский стандарт Е1). HDSL в обоих направлениях получает и передает данные на одной и той же скорости, но это требует двух выделенных абонентских линий. Эти линии выделяются отдельно от нормальных абонентских линий. Четырехпроводная линия HDSL часто используется, как альтернатива линии оборудованной ИКМ-30 для некоторых видов коммерческой деятельности и абонентов, применяющих высокоскоростной обмен данными. Установка HDSL обычно дешевле установки аппаратуры ИКМ-30.
HDSL-2 (High Speed Digital Subscriber Line) - высокоскоростная цифровая абонентская линия 2, использует методику модуляции, называемую амплитудно-импульсной модуляцией 16 (PAM16), которая позволяет скорость передачи до 2 Мбит/с в каждом направлении по единственной паре проводов. Двухпроводный HDSL теперь может применяться квартирными абонентами, которым необходима одинаковая скорость в обоих направлениях.
SHDSL (Simple High Digital Subscriber Line) стандарт ITU, разработанный, чтобы заменить или улучшить много существующих технологий цифровой абонентской линии в один стандарт, чтобы улучшить способности к взаимодействию и упростить обслуживание. SHDSL – обеспечивает симметричную передачу различного рода данных от 192 Кбит/с до 2.3 Мбит/с . Главным образом она используется для пользователей офисного класса, SHDSL, как ожидается, заменит SDSL.
VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) — технология хDSL, обеспечивающая чрезвычайно быструю передачу данных. VDSL включает:
асимметричную передачу (к пользователю до 52 Мбит/с и 16Мбит от пользователя)
симметричную версию (100 Мбит/с в обе стороны VDSL-2).
VDSL предоставляет высокие скорости обмена, при более коротком расстоянии по стандартному медному проводу. Поэтому, максимальная скорость VDSL технологии будет вероятно предоставляться в пределах сетей поставщика услуг.
SDSL (Simple Digital Subscriber Line) — симметричная цифровая абонентская линия, работающая по одной паре. Она похожа HDSL, при этом типе обмена данные передаются и получаются на одной и той же скорости. Так как в предыдущем случае SDSL модемы требуют, чтобы линия передачи данных была отделена от телефонной линии. Но высокая скорость достигается с помощью одной линии вместо этих двух линий, необходимых в HDSL. SDSL - также официальное название стандарта передачи данных европейского Телекоммуникационного Института Стандартов (ETSI - European Telecomminication Standards Institute) -, основанного на HDSL-2. Как ожидается, согласно этому стандарту будет обеспечена скорость, приема и передачи до 2 Мбит/с . Этот стандарт обеспечивает передачу речи и услуг цифровой сети интегрального обслуживания без использования аналоговых разделителей.
MSDSL (Multirate Symmetric DSL). Мультискоростная Симметричная цифровая абонентская линия - это - симметричная цифровая абонентская линия, которая может работать, более чем на одной скорости передачи. Поставщик услуг устанавливает скорость передачи, обычно в соответствии с ценой и гарантированным уровнем обслуживания.
IDSL (цифровая абонентская линия ISDN) — недорогая и испытанная технология, использующая чипы цифровой абонентской линии основного доступа BRI ISDN и обеспечивающая абонентский доступ со скоростью до 128 Кбит/с .
Асимметричные множества xDSL обычно используются для связи в Интернет и обеспечивают цены, ориентированные на квартирный сектор. Симметричная xDSL востребована в коммерческом секторе и применяется там, где требуются рабочие характеристики, подобные специализированным каналам точка-точка, или для высокоскоростных служб.
Технология ADSL
Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — это новая высокоскоростная технология, которая решает проблему пропускной способности абонентской линии ТфОП ("последней мили") — линии связи между поставщиком и потребителем услуг сетей передачи данных. Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) является наиболее популярной технологией DSL.
Технология ADSL представляет собой платформу для доставки широкополосных услуг, поддерживающую большой набор приложений (высокоскоростной доступ в Internet, телеконференции, виртуальные частные сети и мультимедиа), которые требуют широкой полосы пропускания. Слово "асимметричная" в названии технологии означает несимметричность потока данных в направлениях "сервер-пользователь" (downstream) и "пользователь-сервер" (upstream). ADSL позволяет установить большую скорость передачи данных в направлении от сервера к потребителю. Такой обмен наиболее эффективен при доступе к мощным информационным ресурсам сетей Internet, видео по требованию, удаленному доступу к локальной вычислительной сети центрального офиса. Такой режим работы ADSL учитывает главную особенность сети Internet, в соответствии с которой информационный поток от сети к пользователю, содержащий программы, графику, звук и видео, существенно превышает информационный поток от пользователя к сети, который обычно формируется нажатием клавиши клавиатуры или щелчком мыши. Скорость передачи данных к пользователю обычно составляет от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с . Скорость передачи данных от пользователя обычно составляет от 64 Кбит/с до 1,5 Мбит/с (см. таблицу 5.1 ). В большинстве случаев пользователи посылают лишь запрос на предоставление ресурса, в ответ, получая большой объем информации.
Принципы работы ADSL
В квартирном секторе, ADSL - один из наиболее популярных технологий xDSL. ADSL, позволяет параллельную работу и параллельное сложение широкополосных цифровых частот данных и существующей системе телефонии, использующей полосу частот 400 - 3400 кГц.
ADSL технология асимметрична, что подразумевает, что от центральной станции поставщика услуг до сайта клиента (направление к "сеть - пользователь") поток информации идет в направлении "вверх" от абонента к станции. Следовательно, и также распределяется полоса частот. Такая асимметрия удобна при просмотре пользователем видео или приема больших файлов из удаленного центра хранения (например, из WEB сети). Пользователи этих приложений обычно загружают намного больше информации, чем передают.
Далее мы рассмотрим такие аспекты: модемы ADSL, стандарты мультиплексирования, фильтрацию в обычной ADSL телефонной информации и высокоскоростных данных, ограничения работы ADSL по расстоянию, и рассмотрим различные другие типы xDSL.
ADSL -модем
Модемы ADSL - довольно сложные устройства, которые позволяют подстроить передачу индивидуальную к передаче по одному из проложенных рядом различных медных проводов, проверяя до 256 различных частотных сочетаний перед выбором лучшего набора частот, чтобы использовать его.
ADSL - имеет ограничения по скорости и расстоянию, и много типов технологий ADSL - модема конкурируют для достижением наибольшего успеха на рынке у пользователя. Так как фактически все пары витых проводов находятся обычно в одном большом кабеле, то шум и перекрестные помехи между проводными парами являются общими. Модемы ADSL, управляют шумами, определяя, какие частоты передачи в конкретной паре проводов создают меньше шума, и приспосабливает модем, чтобы обеспечить желательные скорости при наиболее низком уровне шума.
ADSL модемы размещаются на каждом конце абонентской линии клиента. Чтобы получить наибольшую ширину полосы частот в медной паре, технология ADSL - модема должна иметь алгоритмы, которые могут делить частотный диапазон приблизительно от 0.4 МГЦ до 1.1 МГЦ . Большинство ADSL - модемов в пределах этого диапазона создает 256 подканалов с расстоянием около 4,3 кГц , размещая поток "сеть - пользователь" и в обратном направлении, размещает данные и управляющую информацию. В пределах каждого ADSL - модемы реализуют это распределение, выполняя на этапе начальной загрузки последовательность "обучения", передающую известный поток данных "вниз" и сравнивая результаты подканалов, чтобы определить, какие подканалы имеют лучшее отношение сигнал-шум (SNR). На основании этого отношения, будет выделен подканал, по которому будет передаваться больше битов, чем через другие. Поэтому, ADSL - модемы могут быть приспособлены к различным состояниям линии.
Для управления всеми этими подканалами в данной полосе частот, ADSL - модем должен иметь в цифровые сигнальные процессоры, приемопередатчики, мультиплексоры и демультиплексоры, аналого-цифровые (A/D) конвертеры для поддержки обычной аналоговой телефонной сети, и набор полупроводников схем.
Основная часть ADSL системы - цифровой сигнальный процессор, который часто называют сетевой процессор, которые отвечает за управление обработкой комплекса информации подканала. Приемопередатчик - обеспечивает преобразования сигналов данных в физические сигналы, передаваемые по медным проводам.
Мультиплексоры на станции помогают размещать данные в соответствующие каналы для того, чтобы создать различные скорости потока данных "сеть - пользователь" перед тем как передать их приемопередатчику. Они эффективно упаковывают данные в эти заданные подканалы для того, чтобы послать по проводу. На станции ADSL - модем принимает данные от отдельных каналов, передает их в сетевой процессор и мультиплексор, чтобы совместить эти данные перед представлением клиенту по интерфейсу USB (Universal Seria /series Bus) или по Локальной сети Ethernet.
Работа 256 частотными каналами, мультиплексирование и демультиплексирование, и аналого-цифровое преобразования A/D (для того, чтобы приспособить обычную аналоговую телефонную сеть к цифровому обслуживанию) сделало ADSL популярной "рабочей лошадкой" для связи через медную витую пару.
Стандарты ADSL
В пределах ADSL есть два конкурирующих и несовместимых стандарта мультиплексирования – квадратурная амплитудно-фазовая модуляции с подавлением несущей (CAP) и дискретная многочастотная модуляция (DMT). CAP использовалась на ранней стадии установки ADSL. рис 5.5 показывает размещение частот для CAP.
(рис 5.1) Распределение частоты для квадратурной фазовой модуляции с подавлением несущей (CAP)
CAP применяет устройство, которое разделяет сигналы витой пары на три различных частотных полосы.
речь от 0 до 4 кГц , как это делается в обычных телефонных каналах.
канал "вверх" (от пользователя к поставщику услуг) занимает полосу от 25 до 160 кГц ;
канал потока "сеть - пользователь" (от пользователя поставщика услуг) - "вниз". Этот канал использует полосу приблизительно 1,5 МГц , начиная от 240 кГц .
Эта система, с разделением речевых, входящих и исходящих каналов данных минимизирует возможность интерференции между каналами на одной линии и между сигналами на различных линиях.
Второй стандарт DMT – официальный стандарт ANSI для ADSL, и ITU-T стандартизирует DMT, как G. DMT и это самый распространенный сегодня модем. ANSI также создал вторую версию Североамериканского стандарта DMT, называемую DMT2. Версия DMT2 также разделяет сигналы на отдельные каналы, но реализуется эта методика по-другому. DMT2 разделяет данные на 256 отдельных каналов, каждый из этих каналов 4,3125 кГц ширины. Эти каналы называются контейнерами или несущими частотами и закрывают диапазон частот приблизительно 1,104 МГЦ . Каждая из этих несущих частот работает как канал с пропускной способностью приблизительно 32 Кбит/c каждый. Множество несущих частот/контейнеров мультиплексируются и используются вместе, чтобы "обучить" ADSL-модемы и получить для них самую высокую скорость для этой полосы частот, увеличивая пропускную способность по 32 Кбит/c .
Если для конкретной несущей частоты или группы смежных частот условия обмена ухудшаются то, для передачи данных передача сдвигается к самым близким смежным несущим частотам. В этом смысле, ADSL, работает, обозревая частоты, как сканер. Если качество нужно улучшить, то сигнал сдвигается на другой канал. Эта система постоянно сдвигает сигнал между различными каналами, в поисках лучшего канала. Дополнительно частоты в нижней полосе (те, которые начинаются приблизительно от 8 кГц ) используются как двусторонние каналы для передачи управляющей информации относительно потоков "вверх" и "вниз". Это управление относится как к потоку "вверх" так и потоку "вниз" для сохранения качества всех 256 каналов. Такая функция делает DMT более сложной, чем CAP, но отличается большой гибкостью для линий различного качества. рис 5.6 показывает принцип построения DMT.
(рис 5.2) Распределение частот в DMT
ADSL Фильтр
При установке ADSL устанавливают малогабаритные фильтры для присоединения к телефонным проводам. Это – низкочастотные фильтры, которые не пропускают сигналы свыше заданной частоты. Поскольку при телефонном соединении все речевые сигналы меньше 4 кГц , микрофильтры сформированы (LP – Low Pass) так, чтобы блокировать все частоты выше 4 кГц , препятствуя сигналам, переносящим данные, влиять на стандартные телефонные каналы. Даже если ADSL оборудование на данной абонентской линии повреждено, низкочастотный фильтр гарантирует непрерывное обслуживание телефонных вызовов. Рис. 5.3 показывает принцип работы низко частотного фильтра распределение частот.
(рис 5.3) Низкочастотный фильтр, используемый в ASDL
Скорости передачи данных в ADSL
ADSL модемы обеспечивают скорости передачи данных, совместимые системами ИКМ-30 –2,048 Мбит и может поставляется с различными диапазонами скорости и пропускной способностью. Минимальная конфигурация обеспечивает 1,5 или 2,0 Мбит/c "вниз" и 16 Кбит/c двухсторонних каналов; другие конфигурации обеспечивают скорости 6.1 Мбит/c -"вниз" и 64 Кбит/c двухсторонних каналов. ADSL изделия со скоростями "вниз" свыше 8 Mbps и двухсторонние скорости свыше 640 Kbps . Поставщики ADSL предоставляют свои услуги в зависимости от типа медного провода, DSLAMs, и другие рассматриваемые здесь системы на практике могут изменять эти теоретические скорости. ADSL модемы совместимы с Асинхронным Способом Передачи (ATM) и продвигают его внедрение, так же как IP протоколы. Ниже показаны типичные скорости ADSL (свыше 6 Mbps ) для комбинации каналов по направлению "вниз" (к абоненту) и вверх (к станции):
"Вниз" каналы, использующие подсистемы мультиплексирования $$n\times 1.536 Мбит/с$$:
1.536 Мбит/с
3.072 Мбит/с
4.608 Мбит/с
6.144 Мбит/с
"Вниз" каналы, использующие подсистемы мультиплексирования $$n\times 2,04 Мбит/с$$
2.048 Мбит/с
4.096 Мбит/с
"Вверх" каналы:
16 Кбит/с (C канал)
64 Кбит/с (C канал)
160 Кбит/с (дополнительный)
354 Кбит/с (дополнительный)
544 Кбит/с (дополнительный)
576 Кбит/с (дополнительный)
640 Кбит/с (комбинация C канала 64 Кбит/с и 576 Кбит/с дополнительный канал).
Ограничения Расстояния
Все варианты DSL – чувствительны к расстоянию. Увеличение длины витой пары ухудшает качество сигнала, и уменьшают возможную скорость. Для ADSL обслуживания, например, максимальное расстояние 5500 метров между модемом цифровой абонентской линии и DSLAM. Хотя, чтобы гарантировать скорость и качество, много поставщиков устанавливают ограничение на максимальное расстояние меньшие указанного выше.
Скорости, которые можно достигнуть очень зависят от расстояния. Если ADSL - клиенты находятся далеко от поставщика услуг эти скорости могут быть гораздо ниже, чем обещанная максимальная скорость данных, тогда как для клиентов, которые находятся ближе к станции или точки доставки информации могут иметь скорости, приближающиеся к максимальной. Практически, поставщики обычно учитывают этот факт. Когда много абонентов, находятся на большом расстоянии от станции многие поставщиков DSL услуг, часто развертывают по участкам дистанционные терминалы ADSL,. Такие дистанционные терминалы становятся часть абонентского шлейфа и может сократить расстояние между устройствами DSL на участках абонентской линий.
Скорости передачи данных по направлению "вниз" зависят от ряда факторов, включая длину медной линии, ее проводной тип, наличие отводов, и кроссовых соединений. Линейное затухание увеличивается с длиной линии и частотой, и уменьшается при увеличении диаметра провода. ADSL обеспечивает скорости (без учета отводов) показанные в табл. 5.3..
ADSL Физические Рабочие характеристики
| Скорость данных (Мбит/с) | Калибр провода (AWG American Wire Gauge американский калибр проводов. Одна из физических характеристик кабеля является его толщина, для обозначения которой обычно используют величину, называемую "калибр" (gauge). Калибр измеряется в единицах AWG. AWG - это система измерений, определяющая толщину проводов. Чем больше толщина провода, тем меньше его AWG-номер. В качестве точки отсчета часто используют толщину телефонного провода. Она равна 22 AWG. Следовательно, провод толщиной 14 AWG толще телефонного, провод толщиной 26 AWG - тоньше) | Диаметр (мм) | Расстояние (км) |
| 1.5 или 2 | 24 | 0,5 | 5,5 |
| 1.5 или 2 | 26 | 0,4 | 4,5 |
| 6,1 | 24 | 0,5 | 3,7 |
| 6,1 | 26 | 0,4 | 3,7 |
Набор услуг DSL
Набор услуг DSL зависит от скорости приема и передачи услуг. Любое изменение в скорости связи зависит главным образом от модема клиента и его способностей. Провайдер сервиса xDSL может предложить много вариантов обслуживания, в соответствии потребностями различных типов клиентов. Например, можно предложить клиенту девять или больше различных скоростей, с максимумом скорости связи в направлении "вниз" в пределах от 384 Кбит/с до 8,0 Мбит/с .
Провайдер ADSL обычно определяет, какие скорости он будет поддерживать на большинстве участков кабельной сети, и будет предлагать для выбора только несколько полос частот.
Услуги ADSL - специализированное обслуживание точка-точка от провайдера к пользователю. Это контрастирует с быстродействующим кабельным модемом, который передает данные для нескольких клиентов, в соседних частотных диапазонах. Потому что кабельная сеть - это разветвленная структура, совместно использующая некоторую часть частотного ресурса. Услуги DSL часто представляют, как более безопасные услуги, но значение безопасность очень расплывчатый термин и требует уточнить. Можно задать вопрос, почему расстояние – увеличивает затухание для DSL , но не речевых каналов. Ответ, содержится в элементах, называемых пупиновскими катушки (см раздел 2.7), которые в телефонных проводах используются, чтобы повысить уровень речевых сигналов. Эти пупиновские катушки несовместимы с сигналами DSL, потому что усилитель разрушает целостность данных. Это означает, что, если такая катушка есть в шлейфе между вашим телефоном и телефонной станцией, Вы не можете получить DSL услуги.
ADSL2 и ADSL2+
Популярность ADSL повлекла длительные научные исследования, чтобы расширить возможность ADSL технологии. Одобренные в начале 2003, стандарты ITU G.992.3/4 определяют ADSL2, и ITU, стандарт G.992.5 определяет спецификации ADSL2 + Более новые стандарты улучшают первоначальный ADSL, предлагают более высокие скорости данных потока "сеть - пользователь" и увеличивают расстояния. ADSL2 передачи потока данных "сеть - пользователь" увеличиваются более 12 Мбит/с при расстоянии 200 метров . ADSL2 + удваивает скорость потока данных "сеть - пользователь", по сравнению ADSL2 приблизительно до 25 Мбит/с .
Кроме того, оба новых стандарта улучшают способность к взаимодействию, для аналоговой телефонии, экономят мощность ADSL линий.
Более высокая эффективность модуляции получается, при использовании решетчатого кодирования и применение КАМ улучшают скорости передачи данных для ADSL2 и ADSL2 + Быстрый запуск улучшает время инициализации от 10 секунд до 3 секунд . Статистическая экономия времени запуска может сохранить мощность, порта модема ADSL, рабочий расход электричества и охлаждения, и может, в конечном счете, сохранить деньги. Новая возможность формирования каналов поддерживает аналоговую речь по ADSL2 в цифровом канале. Часто называется - Речь Канализированная по DSL (Chanelized Voice over DSL- CVoDSL). Это свойство дает возможность получить ИКМ поток из аналоговой речи, который передается по цифровому каналу в каналах ADSL2 и ADSL2 + удаление необходимости полосы 4 кГц для обычной телефонной сети, которая было первоначально предусмотрена в ADSL. Это освобождает частотный диапазон на 4 кГц , и дает возможность создать по направлению "вверх" абонентские каналы со скоростью более 256 кбит/c . Есть также возможность поддержать услуги, использующие пакетную коммутацию по цифровой абонентской линии, например, Локальную сеть Ethernet ADSL2 + достигает более высоких скоростей передачи данных 25 Мбит/c путем расширения частотного диапазона, усовершенствуя модуляцию. ADSL2 + удваивает максимальный частотный диапазон от 1,1 до 2,2 МГц , достигающих скоростей передачи данных до 25 Мбит/c в потоке "сеть - пользователь" на расстояниях приблизительно 1,5 км .
Оба стандарта совместно поддерживают технологии через пучок линий, известной как обратное мультиплексирование поверх ATM Обратное мультиплексирование поверх ATM- метод передачи ATM трафика по нескольким линиям ИКМ (E1/T1) при сохранении заданного качества в сети ATM и оптимальном использовании пропускной способности линий (IMA - inverse multiplexing over ATM). Спецификация форума - ATM IMA использовалась в течение многих лет, чтобы объединить вместе T 1/E 1 каналы, и использовать ширину полосы частот для большего количества сервисных скоростей.
Та же самая технология теперь применяется к ADSL2 и ADSL2 + и позволяет объединить две или более ADSL2 и ADSL 2+ линии. Результат - большая гибкость со скоростями передачи данных потока "сеть - пользователь":
20 Мбит/с (две объединенные пары)
30 Мбит/с (три объединенные пары)
40 Мбит/с (четыре объединенные пары)
Принципы работы SHDSL
Симметричная Высокоскоростная Цифровая абонентская линия (SHDSL) обеспечивает симметричное обслуживание цифровой абонентской линии. SHDSL был стандартизирован ITU-T как стандарт G.991.2 в феврале 2001. В некоторой документации, SHDSL упоминается как сокращение G.shdsl. SHDSLпредназначен для замены всех существующих до этого симметричных типов цифровой абонентской линии, такие как HDSL, HDSL2, IDS, и SDSL. SHDSL, симметричная версия мультискоростной цифровой абонентской линии, которая также заменит T1/E1 и цифровую сеть интегрального обслуживания. По скорости передачи данных SHDSL может обеспечить скорость от 192 Кбит/c до 2,312 Мбит/с. SHDSL может поддерживать симметричное обслуживание данных, речи, и видео услуг. Он также может использовать до восьми ретрансляторов на каждую витую пару, что значительно расширяет его возможности. Связь с обычной телефонной сетью SHDSL не поддерживает. Она может осуществляться с помощью использования канализации речи (CVoDSL).
SHDSL использует Решетчатую Кодовую Амплитудно-импульсную Модуляцию (TC-PAM Trellis Coded, раздел 4.6). Эта методика кодирования линии, которая может повысить расстояния приблизительно на 30% по сравнению с предыдущими методами. Это - менее сложный алгоритм кодирования, который реализуется микросхемами низкой стоимости. Набор микросхем SHDSL потребляет очень небольшую мощность.
SHDSL спектрально совместим с другими xDSL услугами, так что может использоваться в одном пучке кабелей. Двухпарный SHDSL – может быть обеспечивать скорость от 384 Кбит/c до 4,6 Мбит/с при использовании четырех проводов. Возможности услуг передачи речи данных, видео, также как хорошие характеристики по расстоянию и потреблению мощности, а также совместимость с другими x DSL технологиями по спектру делает технологию SHDSL одой из самых привлекательных.
Расширенная версия SHDSL названная, G.SHDSL.bis стандартизирована ITU и ANSI. Она использует улучшенную версию решетчатого кодирования (TC-PAM), чтобы увеличить симметричную скорость передачи данных 5.7 Мбит/с , одновременно удовлетворяя выполнение требований спектральной совместимости. G.SHDSL.bis стандарт было принят для Локальной сети Ethernet на Первой Миле (EFM - Ethernet in the First Mile) комитетом, который разработал IEEE S02.3ah EFM стандарт. Поэтому, G.SHDSL.bis может быть основным физическим Уровень 1 (PHY) для 802.3ah. Локальной сети Ethernet по медным проводам.
Принципы работы VDSL и VDSL2
Другие варианты технологии цифровой абонентской линии известны как Высокосокростная цифровая абонентская линия (VDSL) и Сверх Высокосокростная цифровая абонентская линия 2 (VDSL2). VDSL был стандартизирован, как ITU-G.993.1 в 2004 году, и VDSL2 был стандартизирован как ITU-T G.933.2 в 2005.
И VDSL, и VDSL2 пытаются увеличить предел передачи данных по медным проводным парам типа 24 AWG и с асимметричными и с симметричными версиями передачи данных по цифровой абонентской линии. Много варианты VDSL технологии следующий шаг в обеспечении многопрофильной домашней связи и пакетов индустрии развлечений. Поддерживая видео развлечения, VDSL может предложить обслуживание конкуренции кабельному телевидению. Некоторые провайдеры такие как Century Link в настоящее время предлагают обслуживание VDSL в отдельных областях в Соединенных Штатах, VDSL очень популярен в Южной Корее, Японии, и Китае.
VDSL использует усовершенствования современных технологий в цифровых сигнальных процессоров, чтобы обеспечить. невероятную производительность xDSL до приблизительно 52 Мбит/с с VDSL и до 100 Мбит/с с VDSL2 (даже при симметричном способе передачи) на очень коротких медных шлейфах длиною приблизительно 100 – 150 метров . Если сравнить, что максимальной скорость для ADSL 6 до 8 Мбит/с или для ADSL2 + 25 Мбит/с , то становится ясным, что переход существующей ADSL технологии к VDSL может быть существенным шагом, как был существенным переходом от 56 – килобитовых модемов к xDSL.
Грубо говоря, VDSL технология работает по витой медной паре проводов телефонной линии почти таким же способом, которым ADSL делает, с диапазоном скоростей в зависимости от фактической длины линии. Тем не менее, есть несколько важных различий между VDSL и ADSL. Максимальная скорость потока "сеть - пользователь" - 52 Мбит/с по линиям длиной до 300 метров . Скорости потока "сеть - пользователь" ниже 13 Мбит/с при длине вне 1200 метров . Скорости потока "пользователь - сеть" в ранних моделях VDSL асимметричны, точно так же как ADSL, и составляют от 1.5 до 2.3 Мбит/с . VDSL2 обеспечивает скорости в 100 Мбит/с , при указанных далее ограничениях длины медных проводов, хорошие рабочие характеристики VDSL технологий получаются ценой сокращения расстояния: VDSL может работать на максимальной скорости по медной линии только на короткое расстояние, VDSL максимум приблизительно 1300 метров , а VDSL2 120 метров или меньше. Так что стратегия, предоставления услуг по абоненту по VDSL состоит в том, чтобы сервер провайдера услуг располагался, как можно ближе к абоненту. При VDSL потоки "сеть - пользователь", "пользователь сеть" и каналы данных должны быть отделены по частоте от частотных полос, используемых для основного телефонного обслуживания и цифровой сети интегрального обслуживания, предоставляя возможности доступа к поставщикам услуг VDSL.
VDSL и VDSL2 достигают дополнительной пропускной способности, используя различные частотные диапазоны в пределах медных шлейфов. Частотный диапазон приблизительно от 2 МГц до 12 МГц используется для VDSL, чтобы не перекрывать частотные окна ADSL. VDSL2 использует частоты даже выше чем 12 МГц до 30 МГц , чтобы расширить используемую частотную полосу. Использование высокочастотных диапазонов возможны, потому что стандарты VDSL лимитируют длину медного шлейфа - чем короче шлейф, тем меньше затухание высокой частоты. VDSL приложения в значительной степени имеют целью доставку информации на расстояния не больше, чем несколько десятков нескольких сотен метров по медным пар. Наибольшую вероятность применения они имеют при применении оптических сетей или и систем распределения с оптическими узлами (ONU – Optical Newtork Unit) в местах концентрации абонентов. Также, VDSL стандарты ориентированы на любой из двух механизмов линейного кодирования - DMT или Квадратурно амплитудная Модуляция (QAM). Линейное кодирование используется, чтобы кодировать множество битов данных пользователя в символы или периоды времени для передачи через DSL. Чем больше бит передается с помощью одного символа, тем выше пропускная способность и эффективность использования полосы частот. Цифровая Модуляция со многими несущими использует очень большое количество приемопередатчиков, чтобы создать частотные каналы или работающие параллельно. QAM использует комбинацию фазовой манипуляции и амплитудной модуляции. Каждый пользователь обслуживается небольшим числом приёмопередатчиков в конкретной частотной полосе. QAM собирают биты в символы или временные периоды. Наборы микросхем для QAM могут создавать вариации, такие как 16-QAM, 32-QAM, и так далее.
Реальный ключ к успеху VDSL - эта то, что поставщики услуг заменяют большую часть кабельной сети оптическим кабелем волокна. Фактически, много поставщиков услуг планируют прокладку волокна до распределительной коробки (FTTC – Fiber to the curb) , что означает, что они заменяют все существующие медные пары до точки, где ваша телефонная линия входит в ваш доме или оффис. Меньше компаний осуществляет переход на оптоволокно по соседству (FTTN fiber to the neighborhood). Вместо того, чтобы устанавливать оптический кабель волокна на каждой улице, FTTN прокладывает волокно, идущее в главное месторасположение проводника или оптический сетевой модуль (ONU) до ближайшего места концентрации абонентов.
Размещение, VDSL приемопередатчика в доме потребителя, а мультиплексора DSLAM с VDSL модемными картами или ONU в ближайшем распределительном шкафе позволяет преодолеть ограничения на расстояния и скорость. рис 5.4 показывает концептуальную диаграмму устройства в VDSL сети.
(рис 5.4) Концептуальная диаграмма устройства в VDSL сети
Ранние версии VDSL используют FDM (Frequency Division Multiplexing), чтобы отделить, поток "сеть - пользователь" от потока "пользователь сеть" и затем через основной телефонный канал или канал ISDN цифровой сети интегрального обслуживания. Для систем более позднего поколения требуются устройства подавления эха для двусторонних скоростных каналов передачи данных. Существенное расстояние при частотном разделении, между самой низкой частотой канала передачи данных и основным телефонным каналом, способствует очень простому и рентабельному их разделению. Обычно канал потока "сеть - пользователь" находится выше канала потока "пользователь сеть". VDSL скорости данных потока "сеть - пользователь" - кратны канонической скорости каналов, которые образуются при SONET и Синхронной Цифровой Иерархии (SDH) 155.52 Мбит/с , а именно VDSL образует скорости 51.84 Мбит/с , 25.92 Мбит/с и 12.96 Мбит/с . Дело в том, что промышленность хочет эффективно упаковать данные поток "пользователь сеть" цифровой абонентской линии в инфраструктуру SONET/SDH. Более упрощено скорости передачи данных обозначают 13 , далее 26 и 52 Мбит/с . Каждая скорость применяется для соответствующего диапазона расстояний, как показано для асимметричных VDSL в Таблице 5.4 .
Асимметричные VDSL и покрываемые ими расстояния (Типичные)
| Поток "сеть – пользователь"Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (асимметричный)Мбит/с | Расстояние по кабелю типа 24 AWG(метры) |
| 12, 96 | 1,6 | 1300 |
| 25,92 | 3,2 | 900 |
| 51,84 | 6,4 | 305 |
Симметричные VDSL и покрываемые ими расстояния (Типичные)
| Поток "сеть – пользователь"Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (симметричный)Мбит/с | Расстояние по кабелю типа 24 AWG(метры) |
| 6,48 | 6,48 | 900 |
| 9,72 | 9,72 | 900 |
| 12,96 | 12,96 | 900 |
| 19,44 | 19,44 | 305 |
| 25,96 | 25,96 | 305 |
Есть множество вариантов установки оборудования цифровой абонентской линии, применяемых среди поставщиков услуг. Их так много, потому что есть много различных инженеров с различными идеями относительно построения сети. Хотя, каждый тип установки оборудования цифровой абонентской линии изменяет положение к лучшему. Но с другой стороны, с точки зрения простоты наращивания, безопасности или согласования рабочих характеристик, типичный поставщик редко использует больше чем два или, самое большее, три типа для разработки своего проектов.
Сравнение скоростей обмена VDSL
| Поток "сеть – пользователь" Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (асимметричный) Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (симметричный) Мбит/с | Расстояние по кабелю типа 24 AWG (метры) |
| 70 | 30 | - | 305 |
| 100 | - | 100 | 305 |
(рис 5.5) Сравнение скоростей обмена ADSL и VDSL
рис 5.6 показывает типичный проект сети цифровой абонентской линии.
(рис 5.6) Общий вид сети DSL
Обратите внимание, что модем цифровой абонентской линии стоящий на стороне абонента называется Удаленный модуль Приемопередатчика ADSL (ATU-R - ADSL Transceiver Unit-Remote). Абонентская сторона соединяется с DSLAM (DSL Access Multiplexer - Мультиплексор DSL), который объединяет множество абонентских соединений в устройство обслуживания удаленного широкополосного доступа (BRAS – Broad Remote Access Service), чтобы обеспечить гибкость и обеспечить методы услуг для потоков "пользователь сеть".
DSLAM предназначен для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, для передачи информации ADSL по оптическому кабелю. DSLAM также конвертирует данные, объединяя их в вид, для передачи по волоконно-оптической системе к станции, где данные направляются через BRAS к соответствующей сети, чтобы достигнуть ее конечного пункта назначения. Когда данные передают станции к абоненту, то DSLAM конвертирует сигнал, поступающий из волоконного - оптического кабеля и передает его удаленному приемопередатчику VDSL в местоположение абонента.
Принципы работы HDSL
HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает симметричную высокоскоростную передачу данных. Среди технологий xDSL HDSL получила наиболее широкое распространение. В отличие от других технологий xDSL, в большинстве случаев HDSL обеспечивает скорость передачи данных 1,5 Мбит/с или 2 Мбит/с в обоих направлениях на расстояния, зависящие от типа применяемого кабеля. Указанные скорости передачи данных соответствуют стандартам Т1 и Е1, и, следовательно, основной сферой использования HDSL являются соединительные линии местных телефонных сетей или выделенные линии связи Т1/Е1 в тех местах, где велика плотность абонентов-организаций (например, в офисных зданиях), когда HDSL используется в качестве замены оборудования первичных ЦСП для передачи цифровых потоков Т1 или линий Е1. Благодаря применению более эффективных линейных кодов 2B1Q и САР, а также метода эхо компенсации, протяженность линии HDSL в 2-3 раза превышает длину регенерационного участка первичных ЦСП типа Т1/Е1, что позволяет отказаться от применения регенераторов при использовании HDSL на соединительных линиях между АТС местной сети. Для организации выделенных линий большой протяженности в различных модификациях оборудования HDSL предусмотрена возможность применения дистанционно питаемых трех-четырех регенераторов. В настоящее время технология HDSL является наиболее опробованной и широко используемой технологией DSL. Ниже в таблице 5.7 приведены характеристики некоторых типов систем HDSL.
Характеристики некоторых типов HSDL
| Название модема | Число используемых пар | Скорость кбит/c | Дальность передачи при $$d = 0,4 мм$$ км | Линейный код | Тип модуляции |
| HSDL | 3 | 784 | 3 | 2B/1Q | |
| 2 | 1168 | 2б5 | 2B/1Q | CAP |
| 1 | 2320 | 2 | 2B/1Q | CAP |
| G.hsdl | 1 | 2320 | 2-6 | 2B/1Q | PAM 16 |
Принципы работы RDSL
В ближайшее время станут выигрывать аппаратные платформы, которые реализуют возможность использования всех основных технологий в рамках единой системы. Именно они позволят оператору выбирать для подключения абонента ту xDSL-технологию, которая оптимально подходит для существующих условий и решаемых задач.
Одна из них — технология RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения) позволяет адаптироваться к постоянно изменяющимся характеристикам абонентской линии. Фактически, RADSL способна адаптироваться к изменениям характеристик линии в процессе появления этих изменений.
В принципе под RADSL понимается любой xDSL-модем, имеющий функцию автоматической подстройки скорости соединения. Такой модем может автоматически настраивать скорость передачи в соответствии с электрическими параметрами линии. Если модем подключается к протяженной линии, он автоматически понижает скорость передачи данных, обеспечивая установку соединения с наивысшей возможной скоростью передачи данных. Благодаря своей адаптивности технология RADSL устраняет большое количество проблем, которые могут возникнуть при использовании DSL. Технология RADSL призвана обеспечить гибкость в предоставлении услуг пользователям. Данная технология производит автоматическую подстройку скорости передачи данных по линии, которая базируется на проведении серии начальных тестов, позволяющих определить максимально возможную скорость передачи данных по конкретной телефонной линии. Скорость передачи данных при использовании технологии ADSL зависит от многих условий, и в первую очередь — от длины абонентской линии и типа применяемых кабелей. Как правило, длина абонентских линий (т.е. расстояние от телефонной станции до абонента) может различаться в достаточно широких пределах, причем на длине абонентской линии часто используются кабели с проводниками различного сечения. Поэтому электрические характеристики абонентских линий (и особенно их затухание) могут иметь значительный разброс. Даже такой фактор, как изменение температуры кабеля, может влиять на допустимую скорость передачи данных, с которой может осуществляться передача по определенной телефонной линии. Так как RADSL позволяет автоматически получить максимально возможную скорость передачи данных по каждой конкретной линии, то нет необходимости в трудоёмкой ручной настройки линии ADSL.
Основными преимуществами RADSL являются:
снижение трудозатрат на проверку абонентской линии;
минимизация затрат на обслуживание задач.
Мультиплексор Доступа Цифровой абонентской линии (DSLAM)
Новая эра связи требует введения широкополосных служб и увеличения скоростей передачи. Предоставить каждому абоненту широкополосную линию невыполнимо, поэтому соединяют широкополосные пучки каналов от каждого абонента на оборудовании станции, поставщики проводной линии связи распределяют широкополосную технологию мультиплексирования ближе абонентам. В терминах иерархической сети станция становится ядром, DSLAM становится уровнем распределения, а оконечные абоненты представляют уровень доступа. Цифровая абонентская линия DSL, уровень доступа цифровой абонентской линии между абонентом, и телефонной компанией - уровень широкополосного объединения. DSLAMs – позволяет создать широкополосные цифровые системы уплотнения шлейфа. Их главная функция частотная модуляция к удаленному модему цифровой абонентской линии, они маршрутизируют нагрузку передачи данных двух потоков – потока "сеть - пользователь" и потока "пользователь сеть". Они выполняют преобразования физического уровня. DSLAMs - это ключевые компоненты для поставщиков проводных линии, которые обеспечивают широкополосным службам доступ к квартирным пользователям и бизнес службам по витым медным парам.
Станция поставщик услуг, местный узел или другая точка присутствия услуги используют DSLAM, чтобы соединить со станцией xDSL от квартирных абонентов и предприятий коммерческой деятельности.
Каждая печатная плата в блоке DSLAM принимает и поддерживает несколько портов модема цифровой абонентской линии, в соответствии с характеристиками DSLAM изготовителя, DSLAM является концентратором Уровня 1, предоставляет физическое обеспечение связи этого уровня от отдельных абонентов модема цифровой абонентской линии. Другая функция DSLAM должна принять данные исходящие от сотен модемов цифровой абонентской линии потока "сеть - пользователь", далее соединяя и мультиплексируя эти данные, вводя в частотные устройства для передачи на более высокой скорости. DSLAM объединяет поток "пользователь сеть" со следующим устройством сети поставщика.
DSLAMs вообще гибки и способны поддержать много типов цифровой абонентской линии, и различных множествах протоколов и модуляций CAP,DMT и QAM, например- в том же самом блоке DSLAM. DSLAM объединяет эти данные поток "пользователь сеть" и передает в виде процесса ATM Уровня, На Уровне 2 ATM DSLAM коммутирует, прибывающие потоки "пользователь сеть" модемов DSL, как виртуальные каналы (PVC) цифровой абонентской линии в широкополосном сервере доступа или DSLAM технология обычно строится на коммутаторах ATM Уровня 2. Это позволяет обеспечивать нужный класс обслуживания (CoS) для различных служб и поставщиков. Сегодня DSLAM технологии включает Локальную сеть Gigabit Ethernet. Этот способ более применим там, где не применены платформы ATM.
Маршрутизатор Широкополосного Удаленного доступа (BRAS).
Маршрутизатор Широкополосного Удаленного Доступа (Broadband Remote Access Server) маршрутизирует нагрузку, поступающую от/к DSLAM или коммутаторов интернет сети провайдера. BRAS находится в центре сети доступа к услугам провайдера.
BRAS преобразует информацию к уровеню 2 для ATM, протокола точка-точка (PPP), или для Локальной сети Gigabit Ethernet или, что более современно к уровню 3 протокола IP обеспечивает доступ к уровню 1-2 региональной сети доступа к услугам DSL.
Требования для BRAS функционально определены в . BRAS основа для обеспечения услуг IP и абонентов цифровой абонентской линии (DSL) с обеспечением качества обслуживания (QoS) потока "пользователь – сети доступа (например, ISP –Internet Service Provider).
Устройство BRAS обычно определяется, как последний адрес (а) IP устройств поставщика услуг - между поставщиками услуг потока "пользователь - сеть" и сетью абонентского доступа DSLAM/DSL.
BRAS находится в центре сети провайдера и группирует (агрегирует) потоки от DSLAM. Он обеспечивает: пользовательские сессии согласно протоколам ATM или PPP . BRAS позволяет проводить политику маршрутизации Политика маршрутизации (policy routing) – набор правил, назначаемых администратором, для управления формированием таблиц маршрутизации и качества обслуживания (QoS) DSLAM передает потоки данных от пользователей BRAS согласно протоколам ATM, Ethernet и Frame Relay .BRAS также позволяет инкапсулировать данные в потоки Ethernet или ATM, создавая туннели PPP (PPPоE и PPPоA) собирает на протокольном уровне 2, инкапсулирует данные, таких протоколов как PPP или ATM, передавая на DSLAM так же как данные уровня 3 IP. На уровне 3 IP, BRAS – это точка, разделяющая IP сети поставщика, и любых услуг Уровня 2 абонента.
Для обеспечения качества обслуживания BRAS может взаимодействовать с устройствами DSL, обеспечивающими передачу вниз. Пример, такого взаимодействия согласование приоритетов.
Краткие итоги
Скорость, которая достигнута линиями ISDN — 128 Кбит/с уже недостаточна для обслуживания задач Internet. Поэтому была предпринята разработка достаточно недорогой высокоскоростной цифровой технологии передачи данных по простому телефонному кабелю, DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия).
Некоторые из распространенных технологий xDSL: IDSL, ADSL, ADSL G.lite, HDSL, VDSL, SDSL.
Технология ADSL представляет собой платформу для доставки широкополосных услуг, поддерживающую большой набор приложений (высокоскоростной доступ в Internet, телеконференции, виртуальные частные сети и мультимедиа), которые требуют широкой полосы пропускания.
"Асимметричная" в названии технологии означает несимметричность потока данных в направлениях "сервер-пользователь" (downstream) и "пользователь-сервер" (upstream).
В качестве стандарта для ADSL принят для использования вариант "дискретной многотональной модуляции" (Discrete MultiTone, DMT), применяющей несколько несущих, т.е. нескольких каналов с узкой полосой.
Альтернативой DMT является амплитудно-фазовая модуляция без несущей (Carrierless Amplitude/Phase, CAP).
ADSL-модемы имеют в своем распоряжении, как правило, так называемый splitter — разделитель, который обеспечивает возможность одновременного разговора по телефону и передачи данных.
HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает симметричную высокоскоростную передачу данных.
VDSL обеспечивает скорость передачи данных, более чем в шесть раз превышающую максимально возможную скорость передачи данных ADSL.
Технология RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Lin - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения) позволяет адаптироваться к постоянно изменяющимся характеристикам абонентской линии.
Сведения о технологиях xDSL
Телефонная линия с ее элементами ограничивает скорость передачи, поэтому требуется канал, позволяющий обход телефонных цепей и в то же время, использующий физическую абонентскую линию.
Поэтому была предпринята разработка достаточно недорогой высокоскоростной цифровой технологии передачи данных по простому телефонному кабелю (включая витую пару), DSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия) , , , .
Ключевые преимущества технологий xDSL:
использование существующих абонентских линий;
значительное увеличение скорости передачи данных по медной паре телефонных проводов без необходимости их модернизации;
передача по этой единственной АЛ всего разнообразного трафика массового пользователя — от традиционного телефонного разговора до доступа в Internet;
передача всего трафика данных пользователя (включая и трафик Internet) в обход коммутируемых сетей ТФОП или ISDN непосредственно в транспортную сеть передачи данных;
набор технологий DSL обеспечивает скорость передачи данных от 32 Кбит/с до 50 Мбит/с , так что пользователь может сделать выбор в зависимости от собственных потребностей;
как средство передачи данных оборудование xDSL занимает промежуточное положение между дешевыми аналоговыми модемами и дорогими выделенными линиями Т1 или Е1. Высокие скорости передачи при сравнительно небольших затратах делают технологии хDSL практически идеальным средством передачи данных для представителей малого и среднего бизнеса;
цифровые данные передаются на компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии;
существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов. Использование DSL позволяет разговаривать по телефону, не отключаясь от Internet.
Эти преимущества определили технологии xDSL в качестве самого эффективного средства широкополосного доступа к сетевым услугам.
В таблице 5.1 приведены некоторые из распространенных технологий xDSL и их основные характеристики.
Некоторые из распространенных технологий xDSL и их основные характеристики
| DSL Технология | Максимальная скорость передачи (на конце пользователя) | Максимальная скорость приёма (на конце пользователя) | Максимальное расстояние | Число линий |
| ADSL | 800 Кбит/с | 8 Мбит/с | 5500 м | 1 |
| ADSL-Lite (G.Lite) | 512 Кбит/с | 1.536 Мбит/с | 5500 м | 1 |
| RADSL | 1 Мбит/с | 7 Мбит/с | 5500 м | 1 |
| HDSL | 1.54 до 2 Мбит/с | 1.54 до 2 Мбит/с | 3650 м | 2 |
| HDSL2 | 1.54 до 2 Мбит/с | 1.54 до 2 Мбит/с | 3650 м | 1 |
| SHDSL | 192 Кбит/с до 2.3 Мбит/с | 192 Кбит/с до 2.3 Мбит/с | 7500 м | 1 |
| VDSL | 16 Мбит/с | 52 Мбит/с | 1200 м | 1 |
| VDSL2 | 100 Мбит/с | 100 Мбит/с | 150 м | 1 |
| SDSL | 2.3 Мбит/с | 2.3 Мбит/с | 6700 м | 1 |
| MSDSL | 2 Мбит/с | 2 Мбит/с | 8800 м | 1 |
| IDSL | 144 Кбит/с | 144 Кбит/с | 10700 м | 1 |
Как можно заметить из предыдущего списка xDSL и таблицы, большинство xDSL преследует различные цели. Множество вариантов существуют, потому что есть определенное разделение потребностей пользователей, требований к скоростям, и готовность заплатить за реализацию этих требований.
Асимметричные множества xDSL обычно используются для связи в Интернет и обеспечивают цены, ориентированные на квартирный сектор. Симметричная xDSL востребована в коммерческом секторе и применяется там, где требуются рабочие характеристики, подобные специализированным каналам точка-точка, или для высокоскоростных служб.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия): вариант DSL, позволяющий передавать данные от станции пользователю (направление "вниз") со скоростью до 8,192 Мбит/с, а от пользователя к станции (направление "вверх") — со скоростью до 800 Кбит/с. ADSL применяет этот метод, потому что большинство приложений Интернета принимает "вниз" намного больше информации чем передают. Другая версия ADSL – это цифровая абонентская линия с Адаптацией Скорости (RADSL –Rate Adaptive DSL). Это – популярный вариант ADSL, который, позволяет модему корректировать скорость подключения, зависящего длины и качества линии.
ADSL G.lite — вариант ADSL, имеющий как асимметричный режим передачи с пропускной способностью со скоростью до 512 Кбит/с от пользователя к сети и до 1,536 Мбит/с от сети к пользователю. Эта технология часто называется как ADSL без разделителя (splitterless ADSL). Технология обеспечивает характеристики ADSL с уменьшенной скоростью передачи, поддерживающей аналоговую телефонию. G.Lite более проста в подключении, так как не требует подключения разделителя. Она часто имеет меньшую стоимость для клиента.
HDSL (High Speed Digital Subscriber Line) — высокоскоростная цифровая абонентская линия): вариант хDSL с более высокой скоростью передачи, который позволяет организовать передачу со скоростью более 1,5 4Мбит/с (стандарт США Т1) или более 2 Мбит/с (европейский стандарт Е1). HDSL в обоих направлениях получает и передает данные на одной и той же скорости, но это требует двух выделенных абонентских линий. Эти линии выделяются отдельно от нормальных абонентских линий. Четырехпроводная линия HDSL часто используется, как альтернатива линии оборудованной ИКМ-30 для некоторых видов коммерческой деятельности и абонентов, применяющих высокоскоростной обмен данными. Установка HDSL обычно дешевле установки аппаратуры ИКМ-30.
HDSL-2 (High Speed Digital Subscriber Line) - высокоскоростная цифровая абонентская линия 2, использует методику модуляции, называемую амплитудно-импульсной модуляцией 16 (PAM16), которая позволяет скорость передачи до 2 Мбит/с в каждом направлении по единственной паре проводов. Двухпроводный HDSL теперь может применяться квартирными абонентами, которым необходима одинаковая скорость в обоих направлениях.
SHDSL (Simple High Digital Subscriber Line) стандарт ITU, разработанный, чтобы заменить или улучшить много существующих технологий цифровой абонентской линии в один стандарт, чтобы улучшить способности к взаимодействию и упростить обслуживание. SHDSL – обеспечивает симметричную передачу различного рода данных от 192 Кбит/с до 2.3 Мбит/с . Главным образом она используется для пользователей офисного класса, SHDSL, как ожидается, заменит SDSL.
VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) — технология хDSL, обеспечивающая чрезвычайно быструю передачу данных. VDSL включает:
асимметричную передачу (к пользователю до 52 Мбит/с и 16Мбит от пользователя)
симметричную версию (100 Мбит/с в обе стороны VDSL-2).
VDSL предоставляет высокие скорости обмена, при более коротком расстоянии по стандартному медному проводу. Поэтому, максимальная скорость VDSL технологии будет вероятно предоставляться в пределах сетей поставщика услуг.
SDSL (Simple Digital Subscriber Line) — симметричная цифровая абонентская линия, работающая по одной паре. Она похожа HDSL, при этом типе обмена данные передаются и получаются на одной и той же скорости. Так как в предыдущем случае SDSL модемы требуют, чтобы линия передачи данных была отделена от телефонной линии. Но высокая скорость достигается с помощью одной линии вместо этих двух линий, необходимых в HDSL. SDSL - также официальное название стандарта передачи данных европейского Телекоммуникационного Института Стандартов (ETSI - European Telecomminication Standards Institute) -, основанного на HDSL-2. Как ожидается, согласно этому стандарту будет обеспечена скорость, приема и передачи до 2 Мбит/с . Этот стандарт обеспечивает передачу речи и услуг цифровой сети интегрального обслуживания без использования аналоговых разделителей.
MSDSL (Multirate Symmetric DSL). Мультискоростная Симметричная цифровая абонентская линия - это - симметричная цифровая абонентская линия, которая может работать, более чем на одной скорости передачи. Поставщик услуг устанавливает скорость передачи, обычно в соответствии с ценой и гарантированным уровнем обслуживания.
IDSL (цифровая абонентская линия ISDN) — недорогая и испытанная технология, использующая чипы цифровой абонентской линии основного доступа BRI ISDN и обеспечивающая абонентский доступ со скоростью до 128 Кбит/с .
Асимметричные множества xDSL обычно используются для связи в Интернет и обеспечивают цены, ориентированные на квартирный сектор. Симметричная xDSL востребована в коммерческом секторе и применяется там, где требуются рабочие характеристики, подобные специализированным каналам точка-точка, или для высокоскоростных служб.
Технология ADSL
Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — это новая высокоскоростная технология, которая решает проблему пропускной способности абонентской линии ТфОП ("последней мили") — линии связи между поставщиком и потребителем услуг сетей передачи данных. Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) является наиболее популярной технологией DSL.
Технология ADSL представляет собой платформу для доставки широкополосных услуг, поддерживающую большой набор приложений (высокоскоростной доступ в Internet, телеконференции, виртуальные частные сети и мультимедиа), которые требуют широкой полосы пропускания. Слово "асимметричная" в названии технологии означает несимметричность потока данных в направлениях "сервер-пользователь" (downstream) и "пользователь-сервер" (upstream). ADSL позволяет установить большую скорость передачи данных в направлении от сервера к потребителю. Такой обмен наиболее эффективен при доступе к мощным информационным ресурсам сетей Internet, видео по требованию, удаленному доступу к локальной вычислительной сети центрального офиса. Такой режим работы ADSL учитывает главную особенность сети Internet, в соответствии с которой информационный поток от сети к пользователю, содержащий программы, графику, звук и видео, существенно превышает информационный поток от пользователя к сети, который обычно формируется нажатием клавиши клавиатуры или щелчком мыши. Скорость передачи данных к пользователю обычно составляет от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с . Скорость передачи данных от пользователя обычно составляет от 64 Кбит/с до 1,5 Мбит/с (см. таблицу 5.1 ). В большинстве случаев пользователи посылают лишь запрос на предоставление ресурса, в ответ, получая большой объем информации.
Принципы работы ADSL
В квартирном секторе, ADSL - один из наиболее популярных технологий xDSL. ADSL, позволяет параллельную работу и параллельное сложение широкополосных цифровых частот данных и существующей системе телефонии, использующей полосу частот 400 - 3400 кГц.
ADSL технология асимметрична, что подразумевает, что от центральной станции поставщика услуг до сайта клиента (направление к "сеть - пользователь") поток информации идет в направлении "вверх" от абонента к станции. Следовательно, и также распределяется полоса частот. Такая асимметрия удобна при просмотре пользователем видео или приема больших файлов из удаленного центра хранения (например, из WEB сети). Пользователи этих приложений обычно загружают намного больше информации, чем передают.
Далее мы рассмотрим такие аспекты: модемы ADSL, стандарты мультиплексирования, фильтрацию в обычной ADSL телефонной информации и высокоскоростных данных, ограничения работы ADSL по расстоянию, и рассмотрим различные другие типы xDSL.
ADSL -модем
Модемы ADSL - довольно сложные устройства, которые позволяют подстроить передачу индивидуальную к передаче по одному из проложенных рядом различных медных проводов, проверяя до 256 различных частотных сочетаний перед выбором лучшего набора частот, чтобы использовать его.
ADSL - имеет ограничения по скорости и расстоянию, и много типов технологий ADSL - модема конкурируют для достижением наибольшего успеха на рынке у пользователя. Так как фактически все пары витых проводов находятся обычно в одном большом кабеле, то шум и перекрестные помехи между проводными парами являются общими. Модемы ADSL, управляют шумами, определяя, какие частоты передачи в конкретной паре проводов создают меньше шума, и приспосабливает модем, чтобы обеспечить желательные скорости при наиболее низком уровне шума.
ADSL модемы размещаются на каждом конце абонентской линии клиента. Чтобы получить наибольшую ширину полосы частот в медной паре, технология ADSL - модема должна иметь алгоритмы, которые могут делить частотный диапазон приблизительно от 0.4 МГЦ до 1.1 МГЦ . Большинство ADSL - модемов в пределах этого диапазона создает 256 подканалов с расстоянием около 4,3 кГц , размещая поток "сеть - пользователь" и в обратном направлении, размещает данные и управляющую информацию. В пределах каждого ADSL - модемы реализуют это распределение, выполняя на этапе начальной загрузки последовательность "обучения", передающую известный поток данных "вниз" и сравнивая результаты подканалов, чтобы определить, какие подканалы имеют лучшее отношение сигнал-шум (SNR). На основании этого отношения, будет выделен подканал, по которому будет передаваться больше битов, чем через другие. Поэтому, ADSL - модемы могут быть приспособлены к различным состояниям линии.
Для управления всеми этими подканалами в данной полосе частот, ADSL - модем должен иметь в цифровые сигнальные процессоры, приемопередатчики, мультиплексоры и демультиплексоры, аналого-цифровые (A/D) конвертеры для поддержки обычной аналоговой телефонной сети, и набор полупроводников схем.
Основная часть ADSL системы - цифровой сигнальный процессор, который часто называют сетевой процессор, которые отвечает за управление обработкой комплекса информации подканала. Приемопередатчик - обеспечивает преобразования сигналов данных в физические сигналы, передаваемые по медным проводам.
Мультиплексоры на станции помогают размещать данные в соответствующие каналы для того, чтобы создать различные скорости потока данных "сеть - пользователь" перед тем как передать их приемопередатчику. Они эффективно упаковывают данные в эти заданные подканалы для того, чтобы послать по проводу. На станции ADSL - модем принимает данные от отдельных каналов, передает их в сетевой процессор и мультиплексор, чтобы совместить эти данные перед представлением клиенту по интерфейсу USB (Universal Seria /series Bus) или по Локальной сети Ethernet.
Работа 256 частотными каналами, мультиплексирование и демультиплексирование, и аналого-цифровое преобразования A/D (для того, чтобы приспособить обычную аналоговую телефонную сеть к цифровому обслуживанию) сделало ADSL популярной "рабочей лошадкой" для связи через медную витую пару.
Стандарты ADSL
В пределах ADSL есть два конкурирующих и несовместимых стандарта мультиплексирования – квадратурная амплитудно-фазовая модуляции с подавлением несущей (CAP) и дискретная многочастотная модуляция (DMT). CAP использовалась на ранней стадии установки ADSL. рис 5.5 показывает размещение частот для CAP.
(рис 5.1) Распределение частоты для квадратурной фазовой модуляции с подавлением несущей (CAP)
CAP применяет устройство, которое разделяет сигналы витой пары на три различных частотных полосы.
речь от 0 до 4 кГц , как это делается в обычных телефонных каналах.
канал "вверх" (от пользователя к поставщику услуг) занимает полосу от 25 до 160 кГц ;
канал потока "сеть - пользователь" (от пользователя поставщика услуг) - "вниз". Этот канал использует полосу приблизительно 1,5 МГц , начиная от 240 кГц .
Эта система, с разделением речевых, входящих и исходящих каналов данных минимизирует возможность интерференции между каналами на одной линии и между сигналами на различных линиях.
Второй стандарт DMT – официальный стандарт ANSI для ADSL, и ITU-T стандартизирует DMT, как G. DMT и это самый распространенный сегодня модем. ANSI также создал вторую версию Североамериканского стандарта DMT, называемую DMT2. Версия DMT2 также разделяет сигналы на отдельные каналы, но реализуется эта методика по-другому. DMT2 разделяет данные на 256 отдельных каналов, каждый из этих каналов 4,3125 кГц ширины. Эти каналы называются контейнерами или несущими частотами и закрывают диапазон частот приблизительно 1,104 МГЦ . Каждая из этих несущих частот работает как канал с пропускной способностью приблизительно 32 Кбит/c каждый. Множество несущих частот/контейнеров мультиплексируются и используются вместе, чтобы "обучить" ADSL-модемы и получить для них самую высокую скорость для этой полосы частот, увеличивая пропускную способность по 32 Кбит/c .
Если для конкретной несущей частоты или группы смежных частот условия обмена ухудшаются то, для передачи данных передача сдвигается к самым близким смежным несущим частотам. В этом смысле, ADSL, работает, обозревая частоты, как сканер. Если качество нужно улучшить, то сигнал сдвигается на другой канал. Эта система постоянно сдвигает сигнал между различными каналами, в поисках лучшего канала. Дополнительно частоты в нижней полосе (те, которые начинаются приблизительно от 8 кГц ) используются как двусторонние каналы для передачи управляющей информации относительно потоков "вверх" и "вниз". Это управление относится как к потоку "вверх" так и потоку "вниз" для сохранения качества всех 256 каналов. Такая функция делает DMT более сложной, чем CAP, но отличается большой гибкостью для линий различного качества. рис 5.6 показывает принцип построения DMT.
(рис 5.2) Распределение частот в DMT
ADSL Фильтр
При установке ADSL устанавливают малогабаритные фильтры для присоединения к телефонным проводам. Это – низкочастотные фильтры, которые не пропускают сигналы свыше заданной частоты. Поскольку при телефонном соединении все речевые сигналы меньше 4 кГц , микрофильтры сформированы (LP – Low Pass) так, чтобы блокировать все частоты выше 4 кГц , препятствуя сигналам, переносящим данные, влиять на стандартные телефонные каналы. Даже если ADSL оборудование на данной абонентской линии повреждено, низкочастотный фильтр гарантирует непрерывное обслуживание телефонных вызовов. Рис. 5.3 показывает принцип работы низко частотного фильтра распределение частот.
(рис 5.3) Низкочастотный фильтр, используемый в ASDL
Скорости передачи данных в ADSL
ADSL модемы обеспечивают скорости передачи данных, совместимые системами ИКМ-30 –2,048 Мбит и может поставляется с различными диапазонами скорости и пропускной способностью. Минимальная конфигурация обеспечивает 1,5 или 2,0 Мбит/c "вниз" и 16 Кбит/c двухсторонних каналов; другие конфигурации обеспечивают скорости 6.1 Мбит/c -"вниз" и 64 Кбит/c двухсторонних каналов. ADSL изделия со скоростями "вниз" свыше 8 Mbps и двухсторонние скорости свыше 640 Kbps . Поставщики ADSL предоставляют свои услуги в зависимости от типа медного провода, DSLAMs, и другие рассматриваемые здесь системы на практике могут изменять эти теоретические скорости. ADSL модемы совместимы с Асинхронным Способом Передачи (ATM) и продвигают его внедрение, так же как IP протоколы. Ниже показаны типичные скорости ADSL (свыше 6 Mbps ) для комбинации каналов по направлению "вниз" (к абоненту) и вверх (к станции):
"Вниз" каналы, использующие подсистемы мультиплексирования $$n\times 1.536 Мбит/с$$:
1.536 Мбит/с
3.072 Мбит/с
4.608 Мбит/с
6.144 Мбит/с
"Вниз" каналы, использующие подсистемы мультиплексирования $$n\times 2,04 Мбит/с$$
2.048 Мбит/с
4.096 Мбит/с
"Вверх" каналы:
16 Кбит/с (C канал)
64 Кбит/с (C канал)
160 Кбит/с (дополнительный)
354 Кбит/с (дополнительный)
544 Кбит/с (дополнительный)
576 Кбит/с (дополнительный)
640 Кбит/с (комбинация C канала 64 Кбит/с и 576 Кбит/с дополнительный канал).
Ограничения Расстояния
Все варианты DSL – чувствительны к расстоянию. Увеличение длины витой пары ухудшает качество сигнала, и уменьшают возможную скорость. Для ADSL обслуживания, например, максимальное расстояние 5500 метров между модемом цифровой абонентской линии и DSLAM. Хотя, чтобы гарантировать скорость и качество, много поставщиков устанавливают ограничение на максимальное расстояние меньшие указанного выше.
Скорости, которые можно достигнуть очень зависят от расстояния. Если ADSL - клиенты находятся далеко от поставщика услуг эти скорости могут быть гораздо ниже, чем обещанная максимальная скорость данных, тогда как для клиентов, которые находятся ближе к станции или точки доставки информации могут иметь скорости, приближающиеся к максимальной. Практически, поставщики обычно учитывают этот факт. Когда много абонентов, находятся на большом расстоянии от станции многие поставщиков DSL услуг, часто развертывают по участкам дистанционные терминалы ADSL,. Такие дистанционные терминалы становятся часть абонентского шлейфа и может сократить расстояние между устройствами DSL на участках абонентской линий.
Скорости передачи данных по направлению "вниз" зависят от ряда факторов, включая длину медной линии, ее проводной тип, наличие отводов, и кроссовых соединений. Линейное затухание увеличивается с длиной линии и частотой, и уменьшается при увеличении диаметра провода. ADSL обеспечивает скорости (без учета отводов) показанные в табл. 5.3..
ADSL Физические Рабочие характеристики
| Скорость данных (Мбит/с) | Калибр провода (AWG American Wire Gauge американский калибр проводов. Одна из физических характеристик кабеля является его толщина, для обозначения которой обычно используют величину, называемую "калибр" (gauge). Калибр измеряется в единицах AWG. AWG - это система измерений, определяющая толщину проводов. Чем больше толщина провода, тем меньше его AWG-номер. В качестве точки отсчета часто используют толщину телефонного провода. Она равна 22 AWG. Следовательно, провод толщиной 14 AWG толще телефонного, провод толщиной 26 AWG - тоньше) | Диаметр (мм) | Расстояние (км) |
| 1.5 или 2 | 24 | 0,5 | 5,5 |
| 1.5 или 2 | 26 | 0,4 | 4,5 |
| 6,1 | 24 | 0,5 | 3,7 |
| 6,1 | 26 | 0,4 | 3,7 |
Набор услуг DSL
Набор услуг DSL зависит от скорости приема и передачи услуг. Любое изменение в скорости связи зависит главным образом от модема клиента и его способностей. Провайдер сервиса xDSL может предложить много вариантов обслуживания, в соответствии потребностями различных типов клиентов. Например, можно предложить клиенту девять или больше различных скоростей, с максимумом скорости связи в направлении "вниз" в пределах от 384 Кбит/с до 8,0 Мбит/с .
Провайдер ADSL обычно определяет, какие скорости он будет поддерживать на большинстве участков кабельной сети, и будет предлагать для выбора только несколько полос частот.
Услуги ADSL - специализированное обслуживание точка-точка от провайдера к пользователю. Это контрастирует с быстродействующим кабельным модемом, который передает данные для нескольких клиентов, в соседних частотных диапазонах. Потому что кабельная сеть - это разветвленная структура, совместно использующая некоторую часть частотного ресурса. Услуги DSL часто представляют, как более безопасные услуги, но значение безопасность очень расплывчатый термин и требует уточнить. Можно задать вопрос, почему расстояние – увеличивает затухание для DSL , но не речевых каналов. Ответ, содержится в элементах, называемых пупиновскими катушки (см раздел 2.7), которые в телефонных проводах используются, чтобы повысить уровень речевых сигналов. Эти пупиновские катушки несовместимы с сигналами DSL, потому что усилитель разрушает целостность данных. Это означает, что, если такая катушка есть в шлейфе между вашим телефоном и телефонной станцией, Вы не можете получить DSL услуги.
ADSL2 и ADSL2+
Популярность ADSL повлекла длительные научные исследования, чтобы расширить возможность ADSL технологии. Одобренные в начале 2003, стандарты ITU G.992.3/4 определяют ADSL2, и ITU, стандарт G.992.5 определяет спецификации ADSL2 + Более новые стандарты улучшают первоначальный ADSL, предлагают более высокие скорости данных потока "сеть - пользователь" и увеличивают расстояния. ADSL2 передачи потока данных "сеть - пользователь" увеличиваются более 12 Мбит/с при расстоянии 200 метров . ADSL2 + удваивает скорость потока данных "сеть - пользователь", по сравнению ADSL2 приблизительно до 25 Мбит/с .
Кроме того, оба новых стандарта улучшают способность к взаимодействию, для аналоговой телефонии, экономят мощность ADSL линий.
Более высокая эффективность модуляции получается, при использовании решетчатого кодирования и применение КАМ улучшают скорости передачи данных для ADSL2 и ADSL2 + Быстрый запуск улучшает время инициализации от 10 секунд до 3 секунд . Статистическая экономия времени запуска может сохранить мощность, порта модема ADSL, рабочий расход электричества и охлаждения, и может, в конечном счете, сохранить деньги. Новая возможность формирования каналов поддерживает аналоговую речь по ADSL2 в цифровом канале. Часто называется - Речь Канализированная по DSL (Chanelized Voice over DSL- CVoDSL). Это свойство дает возможность получить ИКМ поток из аналоговой речи, который передается по цифровому каналу в каналах ADSL2 и ADSL2 + удаление необходимости полосы 4 кГц для обычной телефонной сети, которая было первоначально предусмотрена в ADSL. Это освобождает частотный диапазон на 4 кГц , и дает возможность создать по направлению "вверх" абонентские каналы со скоростью более 256 кбит/c . Есть также возможность поддержать услуги, использующие пакетную коммутацию по цифровой абонентской линии, например, Локальную сеть Ethernet ADSL2 + достигает более высоких скоростей передачи данных 25 Мбит/c путем расширения частотного диапазона, усовершенствуя модуляцию. ADSL2 + удваивает максимальный частотный диапазон от 1,1 до 2,2 МГц , достигающих скоростей передачи данных до 25 Мбит/c в потоке "сеть - пользователь" на расстояниях приблизительно 1,5 км .
Оба стандарта совместно поддерживают технологии через пучок линий, известной как обратное мультиплексирование поверх ATM Обратное мультиплексирование поверх ATM- метод передачи ATM трафика по нескольким линиям ИКМ (E1/T1) при сохранении заданного качества в сети ATM и оптимальном использовании пропускной способности линий (IMA - inverse multiplexing over ATM). Спецификация форума - ATM IMA использовалась в течение многих лет, чтобы объединить вместе T 1/E 1 каналы, и использовать ширину полосы частот для большего количества сервисных скоростей.
Та же самая технология теперь применяется к ADSL2 и ADSL2 + и позволяет объединить две или более ADSL2 и ADSL 2+ линии. Результат - большая гибкость со скоростями передачи данных потока "сеть - пользователь":
20 Мбит/с (две объединенные пары)
30 Мбит/с (три объединенные пары)
40 Мбит/с (четыре объединенные пары)
Принципы работы SHDSL
Симметричная Высокоскоростная Цифровая абонентская линия (SHDSL) обеспечивает симметричное обслуживание цифровой абонентской линии. SHDSL был стандартизирован ITU-T как стандарт G.991.2 в феврале 2001. В некоторой документации, SHDSL упоминается как сокращение G.shdsl. SHDSLпредназначен для замены всех существующих до этого симметричных типов цифровой абонентской линии, такие как HDSL, HDSL2, IDS, и SDSL. SHDSL, симметричная версия мультискоростной цифровой абонентской линии, которая также заменит T1/E1 и цифровую сеть интегрального обслуживания. По скорости передачи данных SHDSL может обеспечить скорость от 192 Кбит/c до 2,312 Мбит/с. SHDSL может поддерживать симметричное обслуживание данных, речи, и видео услуг. Он также может использовать до восьми ретрансляторов на каждую витую пару, что значительно расширяет его возможности. Связь с обычной телефонной сетью SHDSL не поддерживает. Она может осуществляться с помощью использования канализации речи (CVoDSL).
SHDSL использует Решетчатую Кодовую Амплитудно-импульсную Модуляцию (TC-PAM Trellis Coded, раздел 4.6). Эта методика кодирования линии, которая может повысить расстояния приблизительно на 30% по сравнению с предыдущими методами. Это - менее сложный алгоритм кодирования, который реализуется микросхемами низкой стоимости. Набор микросхем SHDSL потребляет очень небольшую мощность.
SHDSL спектрально совместим с другими xDSL услугами, так что может использоваться в одном пучке кабелей. Двухпарный SHDSL – может быть обеспечивать скорость от 384 Кбит/c до 4,6 Мбит/с при использовании четырех проводов. Возможности услуг передачи речи данных, видео, также как хорошие характеристики по расстоянию и потреблению мощности, а также совместимость с другими x DSL технологиями по спектру делает технологию SHDSL одой из самых привлекательных.
Расширенная версия SHDSL названная, G.SHDSL.bis стандартизирована ITU и ANSI. Она использует улучшенную версию решетчатого кодирования (TC-PAM), чтобы увеличить симметричную скорость передачи данных 5.7 Мбит/с , одновременно удовлетворяя выполнение требований спектральной совместимости. G.SHDSL.bis стандарт было принят для Локальной сети Ethernet на Первой Миле (EFM - Ethernet in the First Mile) комитетом, который разработал IEEE S02.3ah EFM стандарт. Поэтому, G.SHDSL.bis может быть основным физическим Уровень 1 (PHY) для 802.3ah. Локальной сети Ethernet по медным проводам.
Принципы работы VDSL и VDSL2
Другие варианты технологии цифровой абонентской линии известны как Высокосокростная цифровая абонентская линия (VDSL) и Сверх Высокосокростная цифровая абонентская линия 2 (VDSL2). VDSL был стандартизирован, как ITU-G.993.1 в 2004 году, и VDSL2 был стандартизирован как ITU-T G.933.2 в 2005.
И VDSL, и VDSL2 пытаются увеличить предел передачи данных по медным проводным парам типа 24 AWG и с асимметричными и с симметричными версиями передачи данных по цифровой абонентской линии. Много варианты VDSL технологии следующий шаг в обеспечении многопрофильной домашней связи и пакетов индустрии развлечений. Поддерживая видео развлечения, VDSL может предложить обслуживание конкуренции кабельному телевидению. Некоторые провайдеры такие как Century Link в настоящее время предлагают обслуживание VDSL в отдельных областях в Соединенных Штатах, VDSL очень популярен в Южной Корее, Японии, и Китае.
VDSL использует усовершенствования современных технологий в цифровых сигнальных процессоров, чтобы обеспечить. невероятную производительность xDSL до приблизительно 52 Мбит/с с VDSL и до 100 Мбит/с с VDSL2 (даже при симметричном способе передачи) на очень коротких медных шлейфах длиною приблизительно 100 – 150 метров . Если сравнить, что максимальной скорость для ADSL 6 до 8 Мбит/с или для ADSL2 + 25 Мбит/с , то становится ясным, что переход существующей ADSL технологии к VDSL может быть существенным шагом, как был существенным переходом от 56 – килобитовых модемов к xDSL.
Грубо говоря, VDSL технология работает по витой медной паре проводов телефонной линии почти таким же способом, которым ADSL делает, с диапазоном скоростей в зависимости от фактической длины линии. Тем не менее, есть несколько важных различий между VDSL и ADSL. Максимальная скорость потока "сеть - пользователь" - 52 Мбит/с по линиям длиной до 300 метров . Скорости потока "сеть - пользователь" ниже 13 Мбит/с при длине вне 1200 метров . Скорости потока "пользователь - сеть" в ранних моделях VDSL асимметричны, точно так же как ADSL, и составляют от 1.5 до 2.3 Мбит/с . VDSL2 обеспечивает скорости в 100 Мбит/с , при указанных далее ограничениях длины медных проводов, хорошие рабочие характеристики VDSL технологий получаются ценой сокращения расстояния: VDSL может работать на максимальной скорости по медной линии только на короткое расстояние, VDSL максимум приблизительно 1300 метров , а VDSL2 120 метров или меньше. Так что стратегия, предоставления услуг по абоненту по VDSL состоит в том, чтобы сервер провайдера услуг располагался, как можно ближе к абоненту. При VDSL потоки "сеть - пользователь", "пользователь сеть" и каналы данных должны быть отделены по частоте от частотных полос, используемых для основного телефонного обслуживания и цифровой сети интегрального обслуживания, предоставляя возможности доступа к поставщикам услуг VDSL.
VDSL и VDSL2 достигают дополнительной пропускной способности, используя различные частотные диапазоны в пределах медных шлейфов. Частотный диапазон приблизительно от 2 МГц до 12 МГц используется для VDSL, чтобы не перекрывать частотные окна ADSL. VDSL2 использует частоты даже выше чем 12 МГц до 30 МГц , чтобы расширить используемую частотную полосу. Использование высокочастотных диапазонов возможны, потому что стандарты VDSL лимитируют длину медного шлейфа - чем короче шлейф, тем меньше затухание высокой частоты. VDSL приложения в значительной степени имеют целью доставку информации на расстояния не больше, чем несколько десятков нескольких сотен метров по медным пар. Наибольшую вероятность применения они имеют при применении оптических сетей или и систем распределения с оптическими узлами (ONU – Optical Newtork Unit) в местах концентрации абонентов. Также, VDSL стандарты ориентированы на любой из двух механизмов линейного кодирования - DMT или Квадратурно амплитудная Модуляция (QAM). Линейное кодирование используется, чтобы кодировать множество битов данных пользователя в символы или периоды времени для передачи через DSL. Чем больше бит передается с помощью одного символа, тем выше пропускная способность и эффективность использования полосы частот. Цифровая Модуляция со многими несущими использует очень большое количество приемопередатчиков, чтобы создать частотные каналы или работающие параллельно. QAM использует комбинацию фазовой манипуляции и амплитудной модуляции. Каждый пользователь обслуживается небольшим числом приёмопередатчиков в конкретной частотной полосе. QAM собирают биты в символы или временные периоды. Наборы микросхем для QAM могут создавать вариации, такие как 16-QAM, 32-QAM, и так далее.
Реальный ключ к успеху VDSL - эта то, что поставщики услуг заменяют большую часть кабельной сети оптическим кабелем волокна. Фактически, много поставщиков услуг планируют прокладку волокна до распределительной коробки (FTTC – Fiber to the curb) , что означает, что они заменяют все существующие медные пары до точки, где ваша телефонная линия входит в ваш доме или оффис. Меньше компаний осуществляет переход на оптоволокно по соседству (FTTN fiber to the neighborhood). Вместо того, чтобы устанавливать оптический кабель волокна на каждой улице, FTTN прокладывает волокно, идущее в главное месторасположение проводника или оптический сетевой модуль (ONU) до ближайшего места концентрации абонентов.
Размещение, VDSL приемопередатчика в доме потребителя, а мультиплексора DSLAM с VDSL модемными картами или ONU в ближайшем распределительном шкафе позволяет преодолеть ограничения на расстояния и скорость. рис 5.4 показывает концептуальную диаграмму устройства в VDSL сети.
(рис 5.4) Концептуальная диаграмма устройства в VDSL сети
Ранние версии VDSL используют FDM (Frequency Division Multiplexing), чтобы отделить, поток "сеть - пользователь" от потока "пользователь сеть" и затем через основной телефонный канал или канал ISDN цифровой сети интегрального обслуживания. Для систем более позднего поколения требуются устройства подавления эха для двусторонних скоростных каналов передачи данных. Существенное расстояние при частотном разделении, между самой низкой частотой канала передачи данных и основным телефонным каналом, способствует очень простому и рентабельному их разделению. Обычно канал потока "сеть - пользователь" находится выше канала потока "пользователь сеть". VDSL скорости данных потока "сеть - пользователь" - кратны канонической скорости каналов, которые образуются при SONET и Синхронной Цифровой Иерархии (SDH) 155.52 Мбит/с , а именно VDSL образует скорости 51.84 Мбит/с , 25.92 Мбит/с и 12.96 Мбит/с . Дело в том, что промышленность хочет эффективно упаковать данные поток "пользователь сеть" цифровой абонентской линии в инфраструктуру SONET/SDH. Более упрощено скорости передачи данных обозначают 13 , далее 26 и 52 Мбит/с . Каждая скорость применяется для соответствующего диапазона расстояний, как показано для асимметричных VDSL в Таблице 5.4 .
Асимметричные VDSL и покрываемые ими расстояния (Типичные)
| Поток "сеть – пользователь"Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (асимметричный)Мбит/с | Расстояние по кабелю типа 24 AWG(метры) |
| 12, 96 | 1,6 | 1300 |
| 25,92 | 3,2 | 900 |
| 51,84 | 6,4 | 305 |
Симметричные VDSL и покрываемые ими расстояния (Типичные)
| Поток "сеть – пользователь"Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (симметричный)Мбит/с | Расстояние по кабелю типа 24 AWG(метры) |
| 6,48 | 6,48 | 900 |
| 9,72 | 9,72 | 900 |
| 12,96 | 12,96 | 900 |
| 19,44 | 19,44 | 305 |
| 25,96 | 25,96 | 305 |
Есть множество вариантов установки оборудования цифровой абонентской линии, применяемых среди поставщиков услуг. Их так много, потому что есть много различных инженеров с различными идеями относительно построения сети. Хотя, каждый тип установки оборудования цифровой абонентской линии изменяет положение к лучшему. Но с другой стороны, с точки зрения простоты наращивания, безопасности или согласования рабочих характеристик, типичный поставщик редко использует больше чем два или, самое большее, три типа для разработки своего проектов.
Сравнение скоростей обмена VDSL
| Поток "сеть – пользователь" Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (асимметричный) Мбит/с | Поток "пользователь – сеть" (симметричный) Мбит/с | Расстояние по кабелю типа 24 AWG (метры) |
| 70 | 30 | - | 305 |
| 100 | - | 100 | 305 |
(рис 5.5) Сравнение скоростей обмена ADSL и VDSL
рис 5.6 показывает типичный проект сети цифровой абонентской линии.
(рис 5.6) Общий вид сети DSL
Обратите внимание, что модем цифровой абонентской линии стоящий на стороне абонента называется Удаленный модуль Приемопередатчика ADSL (ATU-R - ADSL Transceiver Unit-Remote). Абонентская сторона соединяется с DSLAM (DSL Access Multiplexer - Мультиплексор DSL), который объединяет множество абонентских соединений в устройство обслуживания удаленного широкополосного доступа (BRAS – Broad Remote Access Service), чтобы обеспечить гибкость и обеспечить методы услуг для потоков "пользователь сеть".
DSLAM предназначен для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, для передачи информации ADSL по оптическому кабелю. DSLAM также конвертирует данные, объединяя их в вид, для передачи по волоконно-оптической системе к станции, где данные направляются через BRAS к соответствующей сети, чтобы достигнуть ее конечного пункта назначения. Когда данные передают станции к абоненту, то DSLAM конвертирует сигнал, поступающий из волоконного - оптического кабеля и передает его удаленному приемопередатчику VDSL в местоположение абонента.
Принципы работы HDSL
HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает симметричную высокоскоростную передачу данных. Среди технологий xDSL HDSL получила наиболее широкое распространение. В отличие от других технологий xDSL, в большинстве случаев HDSL обеспечивает скорость передачи данных 1,5 Мбит/с или 2 Мбит/с в обоих направлениях на расстояния, зависящие от типа применяемого кабеля. Указанные скорости передачи данных соответствуют стандартам Т1 и Е1, и, следовательно, основной сферой использования HDSL являются соединительные линии местных телефонных сетей или выделенные линии связи Т1/Е1 в тех местах, где велика плотность абонентов-организаций (например, в офисных зданиях), когда HDSL используется в качестве замены оборудования первичных ЦСП для передачи цифровых потоков Т1 или линий Е1. Благодаря применению более эффективных линейных кодов 2B1Q и САР, а также метода эхо компенсации, протяженность линии HDSL в 2-3 раза превышает длину регенерационного участка первичных ЦСП типа Т1/Е1, что позволяет отказаться от применения регенераторов при использовании HDSL на соединительных линиях между АТС местной сети. Для организации выделенных линий большой протяженности в различных модификациях оборудования HDSL предусмотрена возможность применения дистанционно питаемых трех-четырех регенераторов. В настоящее время технология HDSL является наиболее опробованной и широко используемой технологией DSL. Ниже в таблице 5.7 приведены характеристики некоторых типов систем HDSL.
Характеристики некоторых типов HSDL
| Название модема | Число используемых пар | Скорость кбит/c | Дальность передачи при $$d = 0,4 мм$$ км | Линейный код | Тип модуляции |
| HSDL | 3 | 784 | 3 | 2B/1Q | |
| 2 | 1168 | 2б5 | 2B/1Q | CAP |
| 1 | 2320 | 2 | 2B/1Q | CAP |
| G.hsdl | 1 | 2320 | 2-6 | 2B/1Q | PAM 16 |
Принципы работы RDSL
В ближайшее время станут выигрывать аппаратные платформы, которые реализуют возможность использования всех основных технологий в рамках единой системы. Именно они позволят оператору выбирать для подключения абонента ту xDSL-технологию, которая оптимально подходит для существующих условий и решаемых задач.
Одна из них — технология RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения) позволяет адаптироваться к постоянно изменяющимся характеристикам абонентской линии. Фактически, RADSL способна адаптироваться к изменениям характеристик линии в процессе появления этих изменений.
В принципе под RADSL понимается любой xDSL-модем, имеющий функцию автоматической подстройки скорости соединения. Такой модем может автоматически настраивать скорость передачи в соответствии с электрическими параметрами линии. Если модем подключается к протяженной линии, он автоматически понижает скорость передачи данных, обеспечивая установку соединения с наивысшей возможной скоростью передачи данных. Благодаря своей адаптивности технология RADSL устраняет большое количество проблем, которые могут возникнуть при использовании DSL. Технология RADSL призвана обеспечить гибкость в предоставлении услуг пользователям. Данная технология производит автоматическую подстройку скорости передачи данных по линии, которая базируется на проведении серии начальных тестов, позволяющих определить максимально возможную скорость передачи данных по конкретной телефонной линии. Скорость передачи данных при использовании технологии ADSL зависит от многих условий, и в первую очередь — от длины абонентской линии и типа применяемых кабелей. Как правило, длина абонентских линий (т.е. расстояние от телефонной станции до абонента) может различаться в достаточно широких пределах, причем на длине абонентской линии часто используются кабели с проводниками различного сечения. Поэтому электрические характеристики абонентских линий (и особенно их затухание) могут иметь значительный разброс. Даже такой фактор, как изменение температуры кабеля, может влиять на допустимую скорость передачи данных, с которой может осуществляться передача по определенной телефонной линии. Так как RADSL позволяет автоматически получить максимально возможную скорость передачи данных по каждой конкретной линии, то нет необходимости в трудоёмкой ручной настройки линии ADSL.
Основными преимуществами RADSL являются:
снижение трудозатрат на проверку абонентской линии;
минимизация затрат на обслуживание задач.
Мультиплексор Доступа Цифровой абонентской линии (DSLAM)
Новая эра связи требует введения широкополосных служб и увеличения скоростей передачи. Предоставить каждому абоненту широкополосную линию невыполнимо, поэтому соединяют широкополосные пучки каналов от каждого абонента на оборудовании станции, поставщики проводной линии связи распределяют широкополосную технологию мультиплексирования ближе абонентам. В терминах иерархической сети станция становится ядром, DSLAM становится уровнем распределения, а оконечные абоненты представляют уровень доступа. Цифровая абонентская линия DSL, уровень доступа цифровой абонентской линии между абонентом, и телефонной компанией - уровень широкополосного объединения. DSLAMs – позволяет создать широкополосные цифровые системы уплотнения шлейфа. Их главная функция частотная модуляция к удаленному модему цифровой абонентской линии, они маршрутизируют нагрузку передачи данных двух потоков – потока "сеть - пользователь" и потока "пользователь сеть". Они выполняют преобразования физического уровня. DSLAMs - это ключевые компоненты для поставщиков проводных линии, которые обеспечивают широкополосным службам доступ к квартирным пользователям и бизнес службам по витым медным парам.
Станция поставщик услуг, местный узел или другая точка присутствия услуги используют DSLAM, чтобы соединить со станцией xDSL от квартирных абонентов и предприятий коммерческой деятельности.
Каждая печатная плата в блоке DSLAM принимает и поддерживает несколько портов модема цифровой абонентской линии, в соответствии с характеристиками DSLAM изготовителя, DSLAM является концентратором Уровня 1, предоставляет физическое обеспечение связи этого уровня от отдельных абонентов модема цифровой абонентской линии. Другая функция DSLAM должна принять данные исходящие от сотен модемов цифровой абонентской линии потока "сеть - пользователь", далее соединяя и мультиплексируя эти данные, вводя в частотные устройства для передачи на более высокой скорости. DSLAM объединяет поток "пользователь сеть" со следующим устройством сети поставщика.
DSLAMs вообще гибки и способны поддержать много типов цифровой абонентской линии, и различных множествах протоколов и модуляций CAP,DMT и QAM, например- в том же самом блоке DSLAM. DSLAM объединяет эти данные поток "пользователь сеть" и передает в виде процесса ATM Уровня, На Уровне 2 ATM DSLAM коммутирует, прибывающие потоки "пользователь сеть" модемов DSL, как виртуальные каналы (PVC) цифровой абонентской линии в широкополосном сервере доступа или DSLAM технология обычно строится на коммутаторах ATM Уровня 2. Это позволяет обеспечивать нужный класс обслуживания (CoS) для различных служб и поставщиков. Сегодня DSLAM технологии включает Локальную сеть Gigabit Ethernet. Этот способ более применим там, где не применены платформы ATM.
Маршрутизатор Широкополосного Удаленного доступа (BRAS).
Маршрутизатор Широкополосного Удаленного Доступа (Broadband Remote Access Server) маршрутизирует нагрузку, поступающую от/к DSLAM или коммутаторов интернет сети провайдера. BRAS находится в центре сети доступа к услугам провайдера.
BRAS преобразует информацию к уровеню 2 для ATM, протокола точка-точка (PPP), или для Локальной сети Gigabit Ethernet или, что более современно к уровню 3 протокола IP обеспечивает доступ к уровню 1-2 региональной сети доступа к услугам DSL.
Требования для BRAS функционально определены в . BRAS основа для обеспечения услуг IP и абонентов цифровой абонентской линии (DSL) с обеспечением качества обслуживания (QoS) потока "пользователь – сети доступа (например, ISP –Internet Service Provider).
Устройство BRAS обычно определяется, как последний адрес (а) IP устройств поставщика услуг - между поставщиками услуг потока "пользователь - сеть" и сетью абонентского доступа DSLAM/DSL.
BRAS находится в центре сети провайдера и группирует (агрегирует) потоки от DSLAM. Он обеспечивает: пользовательские сессии согласно протоколам ATM или PPP . BRAS позволяет проводить политику маршрутизации Политика маршрутизации (policy routing) – набор правил, назначаемых администратором, для управления формированием таблиц маршрутизации и качества обслуживания (QoS) DSLAM передает потоки данных от пользователей BRAS согласно протоколам ATM, Ethernet и Frame Relay .BRAS также позволяет инкапсулировать данные в потоки Ethernet или ATM, создавая туннели PPP (PPPоE и PPPоA) собирает на протокольном уровне 2, инкапсулирует данные, таких протоколов как PPP или ATM, передавая на DSLAM так же как данные уровня 3 IP. На уровне 3 IP, BRAS – это точка, разделяющая IP сети поставщика, и любых услуг Уровня 2 абонента.
Для обеспечения качества обслуживания BRAS может взаимодействовать с устройствами DSL, обеспечивающими передачу вниз. Пример, такого взаимодействия согласование приоритетов.
Краткие итоги
Скорость, которая достигнута линиями ISDN — 128 Кбит/с уже недостаточна для обслуживания задач Internet. Поэтому была предпринята разработка достаточно недорогой высокоскоростной цифровой технологии передачи данных по простому телефонному кабелю, DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия).
Некоторые из распространенных технологий xDSL: IDSL, ADSL, ADSL G.lite, HDSL, VDSL, SDSL.
Технология ADSL представляет собой платформу для доставки широкополосных услуг, поддерживающую большой набор приложений (высокоскоростной доступ в Internet, телеконференции, виртуальные частные сети и мультимедиа), которые требуют широкой полосы пропускания.
"Асимметричная" в названии технологии означает несимметричность потока данных в направлениях "сервер-пользователь" (downstream) и "пользователь-сервер" (upstream).
В качестве стандарта для ADSL принят для использования вариант "дискретной многотональной модуляции" (Discrete MultiTone, DMT), применяющей несколько несущих, т.е. нескольких каналов с узкой полосой.
Альтернативой DMT является амплитудно-фазовая модуляция без несущей (Carrierless Amplitude/Phase, CAP).
ADSL-модемы имеют в своем распоряжении, как правило, так называемый splitter — разделитель, который обеспечивает возможность одновременного разговора по телефону и передачи данных.
HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает симметричную высокоскоростную передачу данных.
VDSL обеспечивает скорость передачи данных, более чем в шесть раз превышающую максимально возможную скорость передачи данных ADSL.
Технология RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Lin - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения) позволяет адаптироваться к постоянно изменяющимся характеристикам абонентской линии.