Цифровые абонентские линии

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 ^{2Обратное 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 .

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.

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.