Технология хDSL (Digital Subscriber Line)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современные телефонные линии, использующие медные кабели, поддерживают обмен звуковыми данными на скоростях до 28.8 Кбит/с (53.3 Кбит/с с помощью программного обеспечения). Они работают на ресурсах стандартных телефонных сетей и не требуют дополнительного аппаратного или программного обеспечения для осуществления доступа практически к любой существующей точке сети. Немедленный доступ к любому абоненту телефонной сети и является основным преимуществом таких линий. Тем не менее существует и один недостаток: кабели всей сети в состоянии удовлетворять лишь скорости вчерашнего дня.

В идеальной среде скорость обмена ограничивается только затуханием, вносимым кабелем, а в реальной телефонной сети полоса частот -- как фильтрами сети, так и самой сетью. Модернизация используемых в настоящее время витых пар повлекла бы за собой улучшение характеристик сети и предоставила возможность достичь скоростей, неслыханных еще несколько лет назад. Стоимость всего связанного с данной модернизацией процесса является чрезвычайно высокой, поэтому для решения данной проблемы необходим какой-либо другой метод.

Этот метод должен позволить использовать уже проложенные кабели и наряду с этим обеспечить повышенную производительность. Исследовательский отдел компании Bell, называемый Bellcore, пытаясь разработать такой метод, создал первую технологию Digital Subscriber и ввел термин хDSL. Основной причиной создания данной технологии в Bellcore была попытка скомбинировать повышенную производительность и низкую стоимость. Целью разработки было достижение пропускной способности 2 Мбит/с в обычных сетях, построенных на медных кабелях, причем данная технология должна была инсталлироваться с минимальными затратами, а также представлять собой дешевую альтернативу для всех других способов модернизации. связь digital subscriber line

Основной причиной создания хDSL послужило обеспечение высокоскоростного цифрового доступа к локальным и резидентным клиентам фирмы, а основной концепцией хDSL является использование старых медных кабелей в качестве высокоскоростных цифровых каналов. Все это достигается исключительно за счет электроники и программного обеспечения в каждой конечной точке. Это означает, что интерфейсы хDSL инсталлируются в конечных точках сети, в то время как установленные кабели остаются нетронутыми.

Если быть очень кратким, то технология хDSL пытается скомпенсировать несовершенность кабельного оборудования. Как уже упоминалось ранее, затухание, вносимое кабелем, оказывает основное влияние на пропускную способность сети, поэтому для устранения проблем, связанных с медными линиями, технология хDSL использует программное обеспечение и электронику, в значительной степени расширяя полосу пропускания канала передачи данных.

Какие же преимущества предлагает новая технология

- Почти мгновенную модернизацию сети, поскольку используя обычные медные сети, хDSL позволяет значительно повысить производительность.

- Недорогую альтернативу волоконно-оптическим и коаксиальным кабелям.

- Независимую передачу данных за счет использования алгоритмов хDSL.

хDSL предлагает несколько видов усовершенствования уже существующей сети, к которым относятся увеличение расстояния передачи, уменьшение времени инсталляции, устойчивость к обычным кабельным проблемам и т.п.

Использовать технологию хDSL можно в самых различных средах. Местные телефонные компании могли бы использовать ее для передачи видео- и аудиоданных, а также с целью повышения пропускной способности для своих клиентов и внешних пользователей; коммерческие организации -- при установке сети, распределенной на несколько зданий или этажей, что позволит обеспечить увеличенную пропускную способность или использовать новейшие межофисные сетевые технологии (такие как передача видеоданных по требованию и видеоконференции). Возможности этого недорогого сетевого расширения являются настолько же бесконечными, как и сети, к которым оно применяется.

Технология хDSL

Сокращение xDSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия, где x - символ обозначающий конкретный тип технологий высокоскоростных цифровых абонентских линий DSL). xDSL является достаточно новой технологией, позволяющей значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Любой абонент, пользующийся в настоящий момент обычной телефонной связью, имеет возможность с помощью технологии xDSL значительно увеличить скорость своего соединения, например, с сетью Интернет. Следует помнить, что для организации линии xDSL используются именно существующие телефонные линии; данная технология тем и хороша, что не требует прокладывания дополнительных телефонных кабелей. В результате вы получаете круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Благодаря многообразию технологий xDSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Данные технологии позволяют также использовать обычную телефонную линию для таких широкополосных систем, как видео по запросу или дистанционное обучение. Современные технологии xDSL приносят возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет в каждый дом или на каждое предприятие среднего и малого бизнеса, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.

Различные типы технологий хDSL и краткое описание их работы

хDSL представляет собой набор различных технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию. Для того, чтобы понять данные технологии и определить области их практического применения, следует понять, чем эти технологии различаются. Прежде всего, всегда следует держать в уме соотношение между расстоянием, на которое передается сигнал, и скоростью передачи данных, а также разницу в скоростях передачи "нисходящего" (от сети к пользователю) и "восходящего" (от пользователя в сеть) потока данных.

DSL объединяет под своей крышей следующие технологии

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия). Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием "постоянно установленного соеди-нения" (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость "нисходящего" потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 - 8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.

R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения). Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.

ADSL Lite представляет собой низкоскоростной (относительно, конечно же) вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость "нисходящего" потока данных до 1 Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 512 Кбит/с. Технология ADSL Lite позволяет передавать данные по более длинным линиям, чем ADSL, более проста в установке и имеет меньшую стоимость, что обеспечивает ее привлекательность для массового пользователя.

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN). Техноло-гия IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL также как и ISDN использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является "постоянно включенной" (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line - высокоскоростная цифровая абонентская линия). Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 - 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения УАТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL II является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line - однолинейная цифровая абонентская линия). Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL II.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия). Технология VDSL является наиболее "быстрой" технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных "нисходящего" потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных "восходящего" потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.

Разделение технологий xDSL по соотношению скоростей передачи в прямом и обратном направлениях

Дуплексные технологии xDSL можно разделить по соотношению скоростей передачи в прямом и обратном направлениях. Если скорости в обоих направлениях одинаковы, то говорят о симметричных технологиях xDSL (Symmetric DSL). В асимметричных технологиях (Asymmetric DSL) скорость передачи в прямом направлении намного выше, чем в обратном. В частном случае ADSL могут эксплуатироваться и в симметричном режиме. Говоря о Reverse ADSL - сокращенно RDSL (это сокращение используется также для Residential DSL), имеют в виду обратимую ADSL, скорость передачи которой в обратном направлении больше, чем в прямом (что недопустимо из-за больших переходных помех).

Рис. Симметричные технологии xDSL

Симметричные технологии xDSL различают по числу пар используемых проводов.

HDSL (High bitrate DSL) - один из важнейших представителей симметричных технологий xDSL - применяется для передачи по одной, двум или трем парам. Часть "родословного дерева" xDSL для симметричных технологий представлена на рис.2.

Сначала появился вариант HDSL для двух пар, нормированный в ANSI (American National Standards Institute, который использует кодирование 2B1Q). Затем прошла стандартизация вариантов HDSL для трех, двух и одной пар в ETSI (European Technical Standards Institute) (с использованием 2B1Q или CAP - Carrierless Amplitude Phase Modulation). Все виды технологий HDSL нашли всемирное применение. Особое место занимает ненормированный вариант wDSL (wavelet DSL).

Симметричные технологии xDSL для одной пары различают по скорости передачи: постоянная или переменная, или же с возможной установкой (рис. 3). Для таких технологий также принято сокращение SDSL, поэтому проблемы в понимании "запрограммированы" .

Рис. 3. Симметричные технологии xDSL для одной пары

Самая старая симметричная технология xDSL для одной пары с постоянной скоростью - европейская или американская технология для BRI-ISDN, при которой осуществлялась дуплексная передача на скорости 160 кБит/с и разделение с помощью эхокомпенсации (кодирование: 2B1Q или 4ВЗТ). Модификация ISDN обозначается IDSL (ISDN DSL).

Для передачи Т1 по одной паре на минимальное расстояние 3,65 км при сечении провода 0,511 мм, на скорости 1,5 Мбит/с (например, на базе кода 2B1Q), были разработаны системы HDSL, которые не были нормированы в ANSI, так как их дальность достигала лишь 80-85% требуемой. Эти системы явились шагом на пути к разработке систем передачи на скорости 2,048 Мбит/с и позже на 2,304 Мбит/с по одной паре. В рамках ETSI была стандартизована передача на 2,304 Мбит/с (плюс 16 кБит/с) по одной паре.

Под эгидой ANSI в последние годы интенсивно велись поиски возможностей передачи Т1 по одной паре на минимальное расстояние 3,65 км. В результате появилась технология HDSL2.

Одно из ее важных новшеств (по сравнению с HDSL) - применение различных спектров источников в прямом и обратном направлениях ("спектральная асимметрия"). В технологии HDSL2, которая уже нашла практическое применение, используется OPTIS (Overlapped РАМ Transmisson with Interlocking Spectra).

На основании знаний о развитии HDSL2 в ETSI, а также в МСЭ начались исследования новой технологии HDSL. В ETSI она получила название SDSL. Это вызвало еще большую неразбериху, так как для того, чтобы отличить ETSI-SDSL от вышеуказанных технологий SDSL, здесь (в соответствии с HDSL2) также употребляется сокращение SDSL2. Существенно то, что HDSL2 рассчитано исключительно на передачу Т1, SDSL2 требует скорости 384 кБит/с до 2,304 Мбит/с (с возможным растром 64 кБит/с).

Нормирование SDSL2 в ETSI должно быть предварительно завершено в первой половине 2000 г. В МСЭ проходят мероприятия по новым симметричным высокоскоростным технологиям под названием G.shdsl (в будущем G.991.2).

Зачастую полная скорость (544 или 2,304 Мбит/с) не требуется или необходимая дальность при этих скоростях не достигается. Отсюда появились новые системы, заполняющие "зазоры в скоростях": сначала это были системы MDSL (в интервале скоростей между 160 и 784 кБит/с), позднее - системы MSDSL, занимающие диапазон скорости передачи 160-2320 кБит/с. MDSL представляют собой множество подсистем MSDSL, которые не были нормированы, а используемая технология соответствует HDSL.

MDSL расшифровывают по-разному: Medium speed DSL; Medium bitrate DSL; Multi-rate DSL; Mid range DSL; Multiline DSL. MSDSL' означает Multi-rate Symmetric DSL. Здесь также приняты разные сокращения - MR-SDSL (Multi-Rate Symmetric SDSL) или М/SDSL (Multispeed Symmetric SDSL). Для указания возможности ступенчатого регулирования скорости передачи используется обозначение RA-HDSL (Rate Adaptive HDSL). В зависимости от технического исполнения, возможна ручная либо автоматическая установка оптимального значения скорости, обусловленная также качеством кабеля. MDSL/MSDSL в основном применяется в системах voice pair gain (например, ИКМ4А;ИКМ6А; ИКМ8А; ИКМ10А;ИКМ11А; ИКМ16А).

Сначала производители ИМС предложили решения для передачи на постоянной скорости, а затем - на переменной. Были разработаны решения с использованием конкретных линейных кодов. Однако сейчас большинство производителей ИМС предлагают универсальные решения, в которых с помощью программного обеспечения можно установить тот или иной вид кодирования (например, GlobeSpan Semiconductor для MSDSL/HDSL2/SDSL2). Фирма Metalink в этой связи ввела понятие Multi-Mode DSL.

Главное достоинство хDSL-технологий состоит в возможности одновременного предоставления по одной медной паре как телефонной связи, так и высокоскоростной передачи данных [35].

Сегодня на рынке индивидуального доступа одна из наиболее экономических технологий DSL - асимметричная ADSL . Однако пропускная способность линии ADSL снижается с увеличением расстояния, а также вследствие дефектов кабелей или установки цепей коррекции.

В качестве главного технологического конкурента ADSL специалисты рассматривают симметричный доступ SHDSL, использующий более эффективный линейный код и занимающий узкую полосу частот при любой скорости. Более того, спектральная плотность сигнала SHDSL имеет форму, обеспечивающую его почти идеальную совместимость с сигналами ADSL, что является чрезвычайно важным обстоятельством для обеспечения устойчивой работы в условиях широкого внедрения технологий xDSL в будущем.

Рынок пока не пришел к однозначному выводу о том, какая из технологий - ADSL или SHDSL - более перспективна, поэтому в концентраторах MG целесообразно предусмотреть поддержку обеих технологий.

Заключение

Современные услуги на базе сети Интернет могут требовать наличия как асимметричного, так и симметричного доступа. Асимметричный доступ, характерный, в основном, для домашних пользователей, использующих доступ к Интернет в развлекательных целях, эффективно предоставлять на базе технологии ADSL. Для деловой сферы, для которой характерны такие услуги, как видеоконференции, объединение локальных сетей с последующей передача по ним больших объемов информации, требуется симметричный доступ. В силу множества технических особенностей оптимальной на сегодняшний день технологией симметричного доступа является технология SHDSL.

Сначала технологии SDSL2 предназначались в основном для делового сектора. Но возможности комбинированной передачи речи и данных, повышенная потребность частного сектора в скорости передачи и хороших технических характеристиках (таких, как спектральная совместимость, аварийное питание и т.д.) могут в будущем привести к тому, что SDSL2 заменят ISDN в частном секторе и тем самым создадут серьезную конкуренцию асимметричным службам xDSL.

Технологию DSL можно считать полноправной технологией, которую можно использовать на участках “последней мили” для широкополосных сетей. В различных сценариях могут использоваться отдельные разновидности технологии DSL, что зависит преимущественно от требований к расстоянию и пропускной способности. Существует множество факторов, влияющих на качество соединения, и для того, чтобы улучшить скорость передачи данных по каналу DSL и запас отношения S/N, необходимо настраивать множество параметров. Решение кроется в понимании технологии и того, какие факторы какую роль играют в соединении. Топологии сетей DSL у различных провайдеров услуг могут сильно отличаться, поэтому не стоит думать, что если абонентское оборудование (СРЕ) для сети DSL работает на одной несущей, то оно будет работать и на другой. У разных топологий есть свои преимущества и свои недостатки, но все топологии все же широко используются.

Размещено на Allbest.ru