Цифровые абонентские линии

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