В последние годы развитие рынка телекоммуникационных услуг, привело к дефициту пропускной ёмкости каналов доступа к существующим сетям провайдеров. Если на корпоративном уровне эта проблема снимается, предоставлением в аренду высокоскоростных каналов передачи данных, то какую альтернативу можно предложить абонентам на существующих линиях, вместо коммутируемого соединения, в квартирном секторе и секторе малого бизнеса?

На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям - так называемое Dialup соединение. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов, возможность обмена пользователями мультимедийной информацией, поставило задачу об увеличении пропускной способности существующей абонентской линии. Решением данного вопроса, стало развитие ADSL технологии.

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия), является наиболее перспективной в настоящее время, на данном этапе развития абонентских линий. Она входит в общую группу технологий высокоскоростной передачи данных, объединённых общим термином DSL (Digital Subscriber Line- цифровая абонентская линия).

Основное преимущество данной технологии в том, что нет необходимости прокладывать кабель до абонента. Используются уже проложенные телефонные кабели, на которые устанавливаются сплиттеры для разделения сигнала на "телефонный" и "модемный". Для приёма и передачи данных используются разные каналы: приёмный обладает существенно большей пропускной способностью.

Общее название технологий DSL возникло в 1989году, когда впервые появилась идея использовать аналогово-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа кинтерактивным видеослужбам (видео позапросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям). На сегодняшний день технологии DSL, представлены:

• 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 соединения" (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа клокальным 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 1,5Мбит/с до 8Мбит/с искорость "восходящего" потока данных от 640Кбит/с до 1,5Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6-8Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5км по проводам диаметром 0,5мм.

• 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 посигналу, поступающему от станции

• G . Lite (ADSL.Lite)

Представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость "нисходящего" потока данных до 1,5Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 512Кбит/с или по 256Кбит/с в обоих направлениях.

• 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 (1,544Мбит/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 1,544Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5- 4,5км), 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 удалённых узлов АТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п.

• 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 3км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления.

• SHDSL (Simmetric High Speed Digital Subscriber Line - симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия

Наиболее современный тип технологии DSL, нацелен прежде всего на обеспечение гарантированного качества обслуживания, то есть при заданной скорости и дальности передачи данных обеспечить уровень ошибок не хуже 10 -7 даже в самых неблагоприятных шумовых условиях.

Этот стандарт является развитием HDSL, поскольку он позволяет передавать цифровой поток по одной паре. Технология SHDSL имеет несколько важных преимуществ по сравнению с HDSL. Прежде всего, это лучшие характеристики (в отношении предельной длины линии и запаса по шумам) за счет применения более эффективного кода, механизма предварительного кодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров интерфейса. Эта технология спектрально совместима и с другими технологиями DSL. Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с HDSL, то при любой скорости сигнал SHDSL занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал HDSL. Поэтому, создаваемые системой SHDSL, помехи для других систем DSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами от HDSL. Спектральная плотность сигнала SHDSL имеет такую форму, что он оказывается спектрально совместим с сигналами ADSL. В результате этого, по сравнению с однопарным вариантом HDSL, SHDSL позволяет повысить на 35-45% скорость передачи при той же дальности или увеличить дальность на 15-20% при той же скорости.

• IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN)

Технология 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.

• 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 от13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных "восходящего" потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, при чем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26Мбит/с. 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 300метров 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. Технология не стандартизована, у разных производителей оборудования разные значения скоростей.

Так что же такое ADSL? Прежде всего, ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет оборудование доступа на стороне провайдера DSLAM (DSL Access Multiplexor) и модем клиента, которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля (смотрите рисунок 1). При этом организуются три информационных канала - "нисходящий поток передачи данных, "восходящий" поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (смотрите рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью частотного разделителя фильтра - splitter, и направляет его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть, как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

Рис. 1


Рис. 2

ADSL является асимметричной технологией- скорость "нисходящего" потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость "восходящего" потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более "медленное" направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Такая ассиметрия вводится искусственно, современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента (обмен командами, служебный трафик) вполне достаточно 64-128 Кбит/с. По статистике, входящий трафик в несколько раз, а иногда и на порядок, превышает исходящий. Такое соотношение скоростей обуславливает оптимальную производительность.

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста - создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (так же называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing - FDM) (смотрите рисунок 3).

Рис. 3

При FDM один диапазон выделяется для передачи "восходящего" потока данных, а другой диапазон для "нисходящего" потока данных. Информационный "нисходящий" поток разбивается на несколько информационных каналов - DMT (Discrete Multi-Tone), каждый из которых передается на своей несущей частоте с использованием QAM. QAM это метод модуляции - Quadrature Amplitude Modulation, называемый квадратурно-амплитудной модуляцией (КАМ). Он используется для передачи цифровых сигналов и предусматривает дискретное изменение состояния сегмента несущей одновременно по фазе и амплитуде. Обычно DMT разбивает полосу от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Данный метод по определению решает проблему разделения полосы между голосом и данными (голосовую часть он просто не использует), но более сложен в реализации, чем CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) - амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. DMT утвержден в стандарте ANSI T1.413, а также рекомендован как основа спецификации Universal ADSL. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны "восходящего" и "нисходящего" потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется таже телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS- Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в "простую" (Plain), но и в "старую" (Old); получилось что-то вроде "старой доброй телефонной связи". Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная "старая добрая" телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас ни каких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, "наложенную сеть".

ADSL является технологией высокоскоростной передачи данных, но насколько высокоскоростной? Учитывая, что буква "А" в названии ADSL означает "asymmetric" (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: "нисходящий" поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и "восходящий" поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).

Максимальная скорость приёма - DS (down stream) и передачи - US (up stream), зависит от многих факторов, зависимость от которых, мы постараемся рассмотреть позднее. В классическом варианте, в идеале скорость приёма и передачи зависит и обусловлена DMT (Discrete Multi-Tone) разбиением полосы пропускания от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Эти каналы в свою очередь представляют собой 8 цифровых потоков T1, E1. Для передачи down stream используется 4 T1,E1 потока, общая максимальная пропускная способность которых составляет 6,144Мбит/сек - в случае T1 или 8,192Мбит/сек в случае E1. Для передачи up stream один поток T1 - 1,536 Мбит/с. Указаны предельные максимальные скорости без учёта накладных расходов, в случае классического ADSL. Каждый поток снабжается кодом исправления ошибок (ECC) путём введения дополнительного бита.

Теперь рассмотрим, как происходит реальная передача данных на следующем примере. Информационные IP-пакеты, генерируемые как в локальных сетях клиентов, так и персональными компьютерами, непосредственно подключенными к Internet, будут поступать на вход ADSL модема в обрамлении стандарта Ethernet 802.3. Абонентский модем разбивает и "укладывает" содержимое кадров Ethernet 802.3 в ячейки АТМ, снабжает последние адресом назначения и передает их на выход ADSL-модема. Тот в соответствии со стандартом Т1.413 "инкапсулирует" АТМ-ячейки в цифровой поток E1,T1, а затем трафик по телефонной линии поступает на DSLAM. Станционный концентратор DSL multiplexor - DSLAM, осуществляет процедуру "восстановления" АТМ-ячеек из формата пакетов Т1.413 и направляет их по протоколу ATM Forum PVC (Permanent Virtual Circuit) в подсистему магистрального доступа (АТМ-сеть), которая и доставляет АТМ-ячейки по указанному в них адресу, т. е. на один из центров предоставления услуг. При реализации услуги доступа в Internet, ячейки поступают на маршрутизатор Internet-провайдера, выполняющий функцию терминального устройства в постоянном виртуальном канале (PVC) между абонентским терминалом и узлом Internet-провайдера. Маршрутизатор производит обратное (по отношению к абонентскому терминалу) преобразование: собирает поступающие ячейки АТМ и восстанавливает исходный кадр формата Ethernet 802.3. При передаче трафика из центра предоставления услуг к абоненту осуществляются совершенно аналогичные преобразования, только в обратном порядке. Другими словами, между портом Ethernet абонентского терминала и виртуальным портом маршрутизатора создается "прозрачная" локальная сеть протокола Ethernet 802.3, и все подключенные к абонентскому терминалу компьютеры воспринимают маршрутизатор Internet-провайдера как одно из устройств локальной сети.

Общим знаменателем при оказании услуг доступа в Internet является протокол сетевого уровня IP. Поэтому цепочку протокольных преобразований, осуществляемых в сети широкополосного доступа, можно представить следующим образом: клиентское приложение - пакет IP - кадр Ethernet (IEEE 802.3) - ячейки ATM (RFC 1483) - модулированный сигнал ADSL (T1.413) - ячейки ATM (RFC 1483) - кадр Ethernet (IEEE 802.3) - пакет IP - приложение на ресурсе в Internet.

Как уже было упомянуто выше, заявленные скорости, возможны только в идеальном варианте и без учёта накладных расходов. Так в потоке E1 при передаче данных один канал (зависит от используемого протокола) используется для синхронизации потока. И в итоге максимальная скорость с учётом накладных расходов составит Down stream - 7936Кбит/сек. Существуют и другие факторы, оказывающие значительное влияние на скорость и стабильность соединения. К таким факторам относятся: протяжённость линии (пропускная способность линии DSL обратно пропорциональна длине абонентской линии) и сечение провода. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. Так же на скорость передачи данных влияет общее состояние абонентской линии, наличие скруток, кабельных отводов. Самыми "вредными", факторами, напрямую влияющими на возможность установки соединения ADSL, является наличие на абонентской линии Пупиновских катушек, а так же большого количества отводов. Ни одна из технологий DSL не может быть использована на линиях, имеющих Пупиновские катушки. Идеально при проверке линии не только определить наличие пупиновских катушек, но и найти точное место их установки (все равно ведь придется искать катушки и снимать их с линии). Пупиновская катушка, используемая в аналоговых системах телефонной связи, представляет собой катушку индуктивности 66 или 88 мГн. Исторически Пупиновские катушки использовались в качестве конструктивного элемента длинной (более 5,5 км) абонентской линии, позволяющего улучшить качество передаваемых звуковых сигналов. Под кабельным отводом обычно понимается участок кабеля, который подключен к абонентской линии, но не входит в прямое соединение абонента с телефонной станцией. Кабельный отвод обычно подключен к основному кабелю и образует разветвление в форме буквы "Y". Часто бывает так, что кабельный отвод идет к абоненту, а основной кабель идет дальше (при этом данная пара кабеля должна быть разомкнута на конце). Однако на пригодность конкретной абонентской линии для использования технологии DSL влияет не сколько сам факт наличия подключения, сколько длина самого кабельного отвода. До определенной длины (порядка 400 метров) кабельные отводы не оказывают значительного влияния на xDSL. Кроме того, кабельные отводы по-разному воздействуют на разные технологии xDSL. Например, технология HDSL допускает наличие кабельного отвода до 1800 метров. Что касается ADSL, то кабельные отводы не препятствуют самому факту организации высокоскоростной передачи данных по медной абонентской линии, но могут сузить полосу пропускания линии и, соответственно, снизить скорость передачи.

В плюсах высокочастотного сигнала, дающего возможность цифровой передачи данных, лежат его же минусы, а именно подверженность к воздействиям внешних факторов (различные наводки от сторонних электромагнитных приборов), а так же возникающие физические явления в лини при передаче. Увеличение ёмкостных характеристик канала, возникновение стоячих волн и отражений, изоляционные характеристики линии. Все эти факторы приводят к возникновению постороннего шума на линии, и более быстрому затуханию сигнала и как следствие к уменьшению скорости передачи данных и уменьшение протяжённости линии пригодной для передачи данных. Некоторые значения характеристик линии ADSL, по которым напрямую можно судить о качестве телефонной линии способен дать сам ADSL модем. Почти во всех моделях современных ADSL модемов, содержится информация о качестве соединения. Чаще всего вкладка Status->Modem Status. Примерное содержание (может меняться в зависимости от модели и производителя модема) следующее:

Modem Status

Connection Status Connected
Us Rate (Kbps) 511
Ds Rate (Kbps) 2042
US Margin 26
DS Margin 31
Trained Modulation ADSL_2plus
LOS Errors 0
DS Line Attenuation 30
US Line Attenuation 19
Peak Cell Rate 1205 cells per sec
CRC Rx Fast 0
CRC Tx Fast 0
CRC Rx Interleaved 0
CRC Tx Interleaved 0
Path Mode Interleaved
DSL Statistics

Near End F4 Loop Back Count 0
Near End F5 Loop Back Count 0

Поясним некоторые из них:

Connection Status Connected - статус соединения
Us Rate (Kbps) 511 - скорость исходящего потока Up Stream
Ds Rate (Kbps) 2042 - скорость нисходящего потока Down Stream
US Margin 26 - Уровень шума исходящего соединения в db
DS Margin 31 - Уровень шума нисходящего соединения в db
LOS Errors 0 -
DS Line Attenuation 30 - Затухание сигнала в нисходящем соединении в db
US Line Attenuation 19 - Затухание сигнала в исходящем соединении в db
CRC Rx Fast 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Tx Fast 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Rx Interleaved 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Tx Interleaved 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
Path Mode Interleaved - Режим коррекции ошибок включен (Path mode Fast - выключен)

По этим значениям можно судить, а так же контролировать самостоятельно, о состоянии линии. Значения:

Margin - SN Margin (Signal to Noise Margin or Signal to Noise Ratio). Уровень шума помех, зависит от множества различных факторов-намокания, количества и протяжённости отводов, синхронность линии, "распаренность-битость" кабеля, наличие скруток, качество физических соединений. При этом происходит снижение сигнала исходящего потока ADSL (Upstream) вплоть до его полного отсутствия и, как следствие, потерей ADSL модемом синхронизации

Line Attenuation - величина затухания (чем больше расстояние от DSLAMa, тем больше величина затухания. Чем больше частота сигнала, а следовательно скорость соединения тем больше величина затухания).

Технология ADSL

В последние годы рост объемов передачи информации привел к тому, что наблюдается дефицит пропускной способности каналов доступа к существующим сетям. Если на корпоративных уровнях эта проблема частично решается (арендой высокоскоростных каналов передачи), то в квартирном секторе, и в секторе малого бизнеса эти проблемы существуют.

На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов в ближайшее время снова поставит вопрос о путях дальнейшего увеличения пропускной способности.

Наиболее перспективной в настоящее время является технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это новая модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 6 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 640 Кбит/с. Это связанно с тем, что все современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофоильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64-128 Кбит/с (Рис. 1).

Принципы организации услуги ADSL

Услуга ADSL (Рис. 1) организуется с помощью модема ADSL, и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Ряд производителей начали снабжать DSLAM интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей. Также ряд производителей создают пользовательские модемы, которые представляют собой ADSL модем, но для программного обеспечения являются адаптерами ATM.

На участке между ADSL модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter ) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

Согласно теореме Шеннона , невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приведет к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции отсекут частоту выше 4 кГц, поэтому необходимо на каждой телефонной станции установить оборудование доступа к территориально-распределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор).

Передача к абоненту осуществляется на скоростях от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов.

Скорости, предоставляемые модемами ADSL кратны скоростям цифровых каналов T1, E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая скорость не определена.

Скорость модемов ADSL в зависимости от числа каналов

Базовая скорость	Количество каналов	Скорость
1,536 Мбит/с	1	1,536 Мбит/с
1,536 Мбит/с	2	3,072 Мбит/с
1,536 Мбит/с	3	4,608 Мбит/с
1,536 Мбит/с	4	6,144 Мбит/с
2,048 Мбит/с	1	2,048 Мбит/с
2,048 Мбит/с	2	4,096 Мбит/с
2,048 Мбит/с	3	6,144 Мбит/с

Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. В таблице показаны несколько вариантов зависимости скорости от параметров линии.

ADSL-модем представляет собой устройство, построенное на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП или DSP), аналогичное применяемому в обычных модемах (Рис. 2). В общем случае, вся пропускная способность линии делится на два участка. Первый участок предназначен для передачи голоса, и находится в диапазоне 0,3-3,4 КГц. Диапазон сигнала для передачи данных лежит в пределах от 4 Кгц до 1 Мгц. Физические параметры большинства линий не позволяют передавать данные с частотой свыше 1 МГц. К сожалению не все существующие телефонные линии (особенно большой протяженности), имеют даже такие характеристики, поэтому приходится уменьшать полосу пропускания, что влечет за собой уменьшение скорости передачи.

Для создания этих потоков используются два метода: метод с частотным разделением каналов и метод эхо компенсации.

Рис. 3 Схемы разделения потоков в полосе пропускания частот телефонной линии

Метод с частотным разделением состоит в том, что каждому из потоков выделяется своя полоса пропускания частот. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков. Передача этих потоков осуществляется методом "" (DMT).

Метод эхо компенсации состоит в том, что диапазоны высокоскоростного и служебного потоков накладываются друг на друга. Разделение потоков осуществляется с помощью дифференциальной системы, встроенной в модем. Этот способ используется в работе современных модемов V.32 и V.34. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков Передача этих потоков осуществляется методом "дискретной многотональной модуляции " (DMT).

При передаче множества потоков происходит разделение каждого из них на блоки. Каждый блок снабжается кодом исправления ошибок (ECC).

Смежные технологии

Существует ряд смежных технологий, одни из которых предназначены для оконечных пользователей, другие для транзитной передачи высокоскоростных потоков. Принцип работы их аналогичен ADSL. Общее название таких технологий xDSL.

High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL)

HDSL является технологией, обеспечивающей передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность линии может достигать 3,7 км. Ориентирована в качестве более дешевой альтернативы выделенным каналам E1, T1. Требует четырехпроводной абонентской линии.

Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL)

Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации линии достаточно двухпроводной абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.

Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL)

Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая, и не находит широкого применения.

Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL)

Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.

Universal ADSL (UADSL)

Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих широкому внедрению технологии на сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании — оператора сети), имеют относительно большую стоимость.

Не так давно появились сообщения о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить указанные недостатки. Ее называют Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL (при длине абонентской линии до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с в направлении к абоненту и 384 кбит/с — в обратном направлении; при длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 кбит/с по направлению к абоненту и 196 кбит/с — в противоположном). Однако эти устройства легче устанавливать; кроме того, в их составе имеется частотный разделитель, поэтому его не приходится устанавливать отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке, так же как и обычный модем.

Стоимость таких устройств не превышает стоимости обычного модема, поэтому стоит ожидать, что именно эта технология найдет широкое применение в аппаратуре доступа оконечных пользователей.

Стандарты

Американский Национальный Институт Стандартов (ANSI), рабочая группа T1E1.4 недавно одобрила стандарт на ADSL со скоростью передачи до 6,1 Мбит/с (ANSI Стандарт T1.413). ETSI дополнила этот стандарт требованиями для Европы. T1.413 определяет единый терминальный интерфейс со стороны оператора. Вторая версия этого стандарта, разрабатываемая группой T1E1.4, расширила стандарт, в котором определила: мультиплексированный интерфейс со стороны оператора; протоколы конфигурации и управление сетью.

Немного цифр

Расстояния для short range модемов зависят от диаметра медной пары:

1. Telindus Crocus HDSL 2048Kb/s :

Wire diameter (mm)	2-pair version (km)	3-pair version (km)
0.4	3.6	4.0
0.5	5.0	5.5
0.6	7.1	7.8
0.8	8.9	9.9
1.0	12.5	13.9

2. Telindus Crocus SDSL:

Wire diameter	384 Kbit/s	768 Kbit/s	1152 Kbit/s
0.4 mm	5.0 Km	4.3 Km	3.6 Km
0.5 mm	6.9 Km	6.0 Km	5.0 Km
0.6 mm	9.8 Km	8.4 Km	7.1 Km
0.8 mm	12.4 Km	10.6 Km	8.9 Km
1.0 mm	17.3 Km	14.9 Km	12.5 Km
1.2 mm	19.3 Km	16.6 Km	13.9 Km

3. Telindus Crocus HS (144Kb/s):

Wire diameter (mm)	distance (km)
0.4	6.9
0.5	9.5
0.6	13.5
0.8	17.5
1.0	26.0

Дополнение1

Статья написана хорошо, все верно, однако есть некоторые комментарии относительно внедрения ADSL в реальной жизни. К сожалению, на обычных российских линиях связи ADSL может применяться лишь в порядке эксперимента, о промышленной эксплуатации пока речи не идет. Для ADSL линии требуется ВИТАЯ пара (а не лапша) причем экранированная, а если это многопарный кабель, то и с соблюдением направления и шага повива.

Можно возразить (С.Ж.), заметив, что лапша идет только на участке от кросса в доме до квартиры, ее замена на витую пару не представляет как технических, так и экономических сложностей. На участке кросс-телефонная станция используются многопарные кабели, где каждая пара является витой.

Вроде бы убедительно НО пробовали-ли вы разбирать телефонный кабель? Снимите метр изоляции с импортного кабеля и с отечественного. Импортный-распустится на витые пары которые не развалятся если даже их потеребить, а отечественный почти сразу превращается в веник и требуется изрядное мастерство чтобы без дополнительных приспособлений разделать его. Замена лапши тоже вроде не выглядит страшной, но ведь лапшой тут не обойдется, потребуется замена КРТ (коробка распределительная телефонная) тем более если она пластмассовая (вспомните как разводятся ЛВС) и стоит она в каждом подьезде и часто не по одной. Направление повива в отечественных многопарных кабелях не соблюдается (разберите для примера наш 50-ти парный кабель или 100 парный), потому, как никто не думал что такие кабели будут использоваться для передачи широкоспектральных высокочастотных сигналов, соответственно и о защите от переходных помех тоже никто не задумывался. У капиталистов, возможно, это благо тоже возникло случайно, потому как там конкуренция и чтобы продукцию покупали, она должна соответствовать даже не обязательным, а рекомендованным всякими комисиями параметрам (потому как эти комиссии не даром свой хлеб едят) и на территории одного района (или даже квартала) могут работать два или более провайдера телефонных услуг. Вооьщем, как всегда благодаря конкуренции получаются качественные товары и услуги.

Для Е1 используется витая пара аж с двумя экранами изолированными друг от друга по длинне кабеля и с регламентированым количеством кабельных пролетов, иначе ни о каком километраже и о стабильной связи говорить не приходится.

Это верно, но на мой взгляд (С.Ж.) технология DSL скорее найдет свое применнеие не в промышленности, а именно в квартирном секторе.

Ага, вот, что могу добавить (И.Ш.), пару лет назад эту технологию предлагали РОСТЕЛЕКОМу для реконструкции коротких магистралей, а магистральный кабель это вам не домашняя разводка по такому кабелю можно и 64 Мбита пропустить и строилась эта модернизация по схеме станция-кабель-станция. Ну так РОСТЕЛЕКОМ не согласился использовать эти технологии, потому как дорого. Сомневаюсь, что сейчас оборудование подешевело настолько, что стоит как эзернетовский хаб? А если я не прав, значит кто-то хочет сильно погреть руки на модернизации кабельных линий и внедрении новой техники.

Ну а теперь представим, что в телефонный кабель запущено 2-6 МБит, а он (кабель) соответствующими параметрами не обладает (часто межпроводная изоляция занижена -- ну подмочили бедолагу, слышали наверно трески и космические переговоры в трубке), в результате наружу полезут наводки. Я думаю, что эти наводки будут следствием комбинаторных частот, причем очень широкого спектра, которые создадут такие помехи телевизионным приемникам, что может начаться настоящая война. Так что на практике пока не все гладко, к сожалению.

Именно поэтому, лично я считаю (С.Ж.), что гораздо более актуальным является внедрение UADSL с маленькими скоростями (до 640 Кбит/с). Все указаные эффекты в этой технологии будут выражены в гораздо меньшей степени.

Я думаю (И.Ш.), что все равно, цена такого внедрения будет на данном этапе слишком высока, чтобы в серьез думать о нем. Так что, тут больше проблем, чем кажется на первый взгляд и в любом случае требуется более серьезный подход.

А вот моя информация (С.Ж.): провайдеры, в частности Роснет, не разделяют Ваших взглядов на проблемы технического плана и могут предоставить оборудование ADSL. Установка модема, настройка, подключение, обходится примерно в $2,500. При этом обеспечивается скорость до 640 Кбит/с. Месячная абонентская плата составляет около $300.

Модемы ADSL сейчас стоят в районе $800-1500. Модемы UADSL должны стоить примерно $250-500, что более приемлимо.

Как только на каждом телефонном узле будет установлено оборудования доступа к сетям передачи данных, подобный вид услуг значительно подешевеет, а внедрение такого оборудования доступа напрямую связано с внедрением ATM.

Дополнение2

В статье Станислав Журавлев хорошо излагает теоретический аспект, но не затрагивает специфику применения этой технологии в России. В первом дополнеии ликвидированы некоторые пробелы, но есть несколько неточностей:

Во-первых, хDSL технологии были разработаны исследовательским подразделением корпорации Bell именно для применения на существующей инфраструктуре медных проводов, которая даже в USA отличается преклонным возрастом и построена на обычной медной телефонной паре, а не на экранированной витой.

Во-вторых "лапша" действительно не годится для хDSL линий, но "лапша" используется на участке от распределительной телефонной коробки до абонентской розетки, что составляет обычно порядка 5-15 метров. В действительности есть два ограничения, которые при заданном сопротивлении линии (обычно 1-1.5 кОм) не позволяют использовать хDSL устройства, это пупинизация и сборка из проводов различного сечения. Пупинизация линии — это введение индуктивной составляющей в линию с целью уменьшения затухания сигнала, но в России такие линии почти не используются. Вторая проблема встречается довольно часто, но если станционная часть оборудования находится на ближайшей к вам АТС то вероятность возникновения подобной проблемы мала, в любом случае эту проблему можно решить с местным телефонным узлом. Однако, если нужен прямой канал, к примеру для соединения двух локальных сетей, то и это не проблема. В Москве существует достаточно большое количество прямых каналов работающих по меди на расстояние 5-7 км и сопротивлением 1-1.5 кОм.

Широкое распространение хDSL технологий в России сдерживается, прежде всего, не недостаточным количеством телефонных пар с приемлемыми параметрами (пока количество установленных линий по Москве исчисляется десятками или сотнями), а ценой оборудования, $2000-3000 за комплект из станционной и абонентской частей, ценой на подключение и стоимостью выделенного канала (посмотрите ради любопытства у любого из провайдеров сколько стоит синхронный канал 64К канал цены вас неприятно поразят). Скорость уже установленных линий обычно колеблется в пределах 64-512К. хDSL линии работающих на скорости больше 2МБит по меди я вообще не встречал и думаю в ближайшее время их появление маловероятно. Объясняется это тем, что стоимость 2МБит потока велика настолько, что позволить его себе могут либо очень крупные коммерческие фирмы, либо телекоммуникационные компании, сами занимающиеся провайдингом, а для них очень важен такой критерий как вероятность ошибки на канале. Наименьшую же вероятность ошибки обеспечивает оптическое волокно, стабильность работы которого будет в любом случае на несколько порядков выше чем хDSL линии.

Наиболее радужные перспективы мне кажется имеет оборудование рассчитанное на скорости 64-512К, особенно созданное в соответствии со стандартом UDSL, который должен быть принят до конца этого года. Производители обещают цену на абонентский UDSL модем не более $300-400. Если предоставлением xDSL услуг заинтересуются крупные телекоммуникационные компании (идеальный случай МГТС:--)), которые смогут разместить за свой счет станционные комплекты оборудования на большом количестве телефонных узлов, нас ожидает в ближайшее время резкий рост количества используемых хDSL линий.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line — Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line — Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.

Общее название технологий DSL возникло в 1989 году, когда впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).

Технология ADSL - так что же это такое?

Прежде всего, ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. ADSL линия соединяет два ADSL модема , которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля (смотрите рисунок 1). При этом организуются три информационных канала — «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (смотрите рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL.

Рисунок 1

Рисунок 2

ADSL является асимметричной технологией — скорость «нисходящего» потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость «восходящего» потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Фактически же она также значительно выше, чем ISDN (Integrated Services Digital Network — Интегральная цифровая сеть связи).

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста — создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM) (смотрите рисунок 3). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Рисунок 3

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS — Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в «простую» (Plain), но и в «старую» (Old); получилось что-то вроде «старой доброй телефонной связи». Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная «старая добрая» телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас никаких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL. Даже одна эта возможность дает системе ADSL значительное преимущество перед ISDN.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, «наложенную сеть». При этом дорогостоящей и отнимающей много времени модернизации коммутационного оборудования (как это необходимо для ISDN) не требуется.

Скорость ADSL соединения

ADSL является технологией высокоскоростной передачи данных, но насколько высокоскоростной? Учитывая, что буква «А» в названии ADSL означает «asymmetric» (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: «нисходящий» поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и «восходящий» поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 — 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время 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. Общая тенденция развития данной технологии обещает в будущем увеличение скорости передачи данных, особенно в «нисходящем» направлении.

Для того, чтобы оценить скорость передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с на канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 144 Кбит/с (IDSL), 1,544 и 2,048 Мбит/с (HDSL), «нисходящий» поток 1,5 — 8 Мбит/с и «восходящий» поток 640 — 1500 Кбит/с (ADSL), «нисходящий» поток 13 — 52 Мбит/с и «восходящий» поток 1,5 — 2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с (при этом следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к данной линии, поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них). Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.

При использовании технологии ADSL полоса пропускания той линии, с помощью которой конечный пользователь связан с магистральной сетью, принадлежит этому пользователю всегда и целиком. Нужна ли вам линия ADSL? Решать вам, но для того, чтобы вы приняли правильное решение, рассмотрим некоторые преимущества ADSL.

Прежде всего, скорость передачи данных. Цифры были указаны двумя абзацами выше. Причем эти цифры не являются пределом. В новом стандарте ADSL 2 реализованы скорости 10 Мбит/с «нисходящего» и 1 Мбит/с «восходящего» потока при дальности до 3 км, а в технологии ADSL 2+, стандарт которой должен быть утверждён в 2003 году, фигурируют скорости «нисходящего» потока в 20, 30 и 40 Мбит/с (соответственно по 2,3 и 4 парам).

Интернет через ADSL

Для того, чтобы подключиться к Интернет через ADSL , не нужно набирать телефонный номер. ADSL создает широкополосный канал передачи данных, используя уже существующую телефонную линию. После установки модемов ADSL вы получаете постоянно установленное соединение. Высокоскоростной канал передачи данных всегда готов к работе — в любой момент, когда вам это потребуется.

Полоса пропускания линии принадлежит пользователю целиком. В отличие от кабельных модемов, которые допускают разделение полосы пропускания между всеми пользователями (что в значительной мере оказывает влияние на скорость передачи данных), технология ADSL предусматривает использование линии только одним пользователем.

Технология ADSL подключения позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.

Многофункциональность данной системы является не самым последним аргументом в ее пользу. Так как для работы различных функций выделены различные частотные каналы полосы пропускания абонентской линии, ADSL позволяет одновременно передавать данные и говорить по телефону. Вы можете звонить по телефону и отвечать на звонки, передавать и принимать факсы, одновременно с этим находясь в сети Интернет или получая данные из корпоративной сети ЛВС. Все это по одной и той же телефонной линии.

ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).

Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером.

Подключение к интернет через ADSL

Не следует забывать и о затратах. Технология подключения к Интернет через ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. То есть, если у вас дома или в офисе есть подключенный телефонный аппарат, вам не нужно прокладывать дополнительные провода для использования ADSL. (Хотя есть и ложка дегтя. Компания, обеспечивающая вам возможность обычной телефонной связи, должна при этом предоставлять и услугу ADSL.)

Для того, чтобы линия ADSL работала, необходимо не так уж много оборудования. На обоих концах линии устанавливаются модемы ADSL: один на стороне пользователя (дома или в офисе), а другой на стороне сети (у провайдера Интернет или на телефонной станции). Причем пользователю совсем не обязательно покупать свой модем, но достаточно взять его у провайдера в аренду. Кроме того, пользователю для того, чтобы модем ADSL работал, необходимо иметь компьютер и интерфейсную плату, например, Ethernet 10baseT.

По мере того, как телефонные компании постепенно вступают на еще неосвоенное поле передачи данных форматов видео и мультимедиа конечному пользователю, технология ADSL продолжает играть большую роль. Разумеется, через какое-то время широкополосная кабельная сеть охватит всех потенциальных пользователей. Но успех этих новых систем будет зависеть от того, какое количество пользователей будет вовлечено в процесс использования новых технологий уже сейчас. Принося кинофильмы и телевидение, видеокаталоги и Интернет в дома и офисы, ADSL делает данный рынок жизнеспособным и прибыльным как для телефонных компаний, так и для других компаний, предоставляющих услуги в различных областях.

В статье подробно рассматривается влияние различных параметров на скорость и другие характеристики работы ADSL-оборудования.

Аббревиатура ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) расшифровывается как "Асимметричная цифровая абонентская линия" , что подчеркивает изначально заложенное в этой технологии различие скоростей обмена в направлениях к абоненту и обратно.

Асимметричность ADSL , по своей сути, подразумевает передачу больших объемов информации к абоненту (видео, массивы данных, программы) и небольших объемов от абонента (в основном команды и запросы).

Оборудование ADSL , размещенное на АТС, и абонентский ADSL-модем , подключаемые к обоим концам телефонной линии , образуют три канала:

• высокоскоростной канал передачи данных из сети в компьютер (скорость - от 32Кбит/с до 8Мб/с);
• скоростной канал передачи данных из компьютера в сеть (скорость - от 32Кбит/с до 1,5Мб/с);
• простой канал телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры.

Величина скорости передачи данных при этом зависит от длины и качества телефонной линии . Асимметричный характер скорости передачи данных вводится специально, т. к. удалённый пользователь Интернет обычно загружает данные из сети в свой компьютер, а в обратном направлении идут либо команды, либо поток данных существенно меньшей скорости. Для получения асимметрии скорости полоса пропускания абонентского окончания делится между каналами также асимметрично.

Со стороны АТС на линии пользователя должен располагаться так называемый мультиплексор доступа ADSL - DSLAM . Этот мультиплексор выделяет подканалы из общего канала и отправляет голосовой подканал на АТС, а высокоскоростные каналы данных направляет на маршрутизатор, подключенный к DSLAM .

Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с аналоговыми модемами и протоколами ISDN и HDSL - то, что поддержка голоса никак не отражается на параллельной передаче данных по двум быстрым каналам. Причина подобного эффекта состоит в том, что ADSL основана на принципах разделения частот, благодаря чему голосовой канал надежно отделяется от двух других каналов передачи данных.

Влияние параметров кабеля на работу ADSL оборудования

Первичные параметры линии: (реальные)

Примечание:

на поврежденном кабеле измерить цифровым мультиметром сопротивление изоляции и емкость невозможно! это первый признак намокания кабеля , "разбитость", асимметрия...

Вторичные параметры линии: (основные)

Затухане сигнала.

от 5dB до 20dB - линия отличная.
от 20dB до 30dB - линия хорошая.
от 30dB до 40dB - линия плохая.
от 50dB и выше линия отстойная.
(на Upstream и Downstream затухание свое)

Уровень шума: RMS Noise Energy

от -65dBm до -50dBm - линия отличная.
от -50dBm до -35dBm - линия хорошая.
от -35dBm до -20dBm - линия плохая. (высокая вероятность повреждения линии)
от -20dBm и выше работа оборудования невозможна.

Частотная характеристика линии. (примеры ниже)

Примечание:

при уровне шума в линии от -65dBm до -55dBm нормальное оборудование может работать на запредельных расстояниях. (до 6км и более при диаметре жилы 0.5мм) несмотря на высокое затухание сигнала (до 50dB) хотя бы и на минимальных параметрах.

Измерительное оборудование:

Рефлектомер “CableSHARK” фирмы ”Consultronics”. Рефлектомер “990DSL CopperPro” фирмы ”FLUKE Networks”. Мультиметры APPA 101 и UNI-T UT70D

Для начала глянем как выглядит с точки зрения ADSL модема идеальная линия.

Витая пара. 5Cat. 720м. (собрано на скрутках из кусочков)

Сопротивление шлейфа 160 Ом. (24AWG)
Средний уровень шума в диапазоне 4кГц-2000кГц:
RMS noise -65 dBm (или меньше)
Емкость шлейфа 0,040 мкФ

Рис.1. Проверка расстояния

На Рис.2 показаны результаты тестирования полученой линии.
Синим обозначена частотнаяя характеристика.
Зеленым - уровень шума в линии.
красным обозначено DMT.

Примечание:

DMT (Discrete Multi-Tone), информационный поток разбивается на несколько каналов, каждый из которых передается на своей несущей частоте с использованием QAM. Обычно DMT разбивает полосу от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Данный метод по определению решает проблему разделения полосы между голосом и данными (голосовую часть он просто не использует), но более сложен в реализации, чем CAP. DMT утвержден в стандарте ANSI T1.413, а также рекомендован как основа спецификации Universal ADSL .

Рис.2. Результаты тестирования линии

Примечание:

Чем больше расстояние, тем больше сопротивление линии , хуже частоная характеристика и выше затухание сигнала. В основном это сказывается на Downstream (середина и конец графика) т.е. скорость соединения ADSL модема в сторону абонента.

Реальная линия:
Сопротивление шлейфа 420 Ом
Расстояние примерно 2,5км.
Рабочая емкость линии 0,12 мкФ.
Средний уровень шума в диапазоне 4кГц-2000кГц: RMS Noise -38dBm

DSLAM и модем фирмы SIEMENS.
Теоретическая скорость:
7Mбит/с Downstream
800кбит/с Upstream

Реальная скорость соединения:
1Mбит/с Downstream
512кбит/с Upstream

Соединение стабильное.

На линии имеется небольшое повреждение:
замокание кабеля , один из проводников коротит на землю. Как следствие - НЧ шум в влинии при выключеном ADSL оборудовании . плюс при включении ADSL оборудования , из-за асимметрии параметров линии , появляется слышимый ВЧ шум. замена сплиттера бесполезна.

С помощью рефлектомера можно "увидеть" повреждение. (предположительно на расстоянии 42,9м намокание.) чуть ближе выброс вверх - это скорее всего окислившаяся скрутка.

Рис.3. Линия с повреждением

Рис.4. Шум в линии, в основном от радиостанции Маяк(549КГц) и т.п.

Рис.5. Шум в линии, (рис.4 подробнее)

Прямой провод:
(медная пара без телефонии, ее любят называть выделенной линией.:)
Cопротивление шлейфа 1067 Ом
Рабочая емкость линии 0,18 мкФ.
Средний уровень шума в диапазоне 4кГц-2000кГц: RMS Noise -55,71dBm

DSLAM и модем фирмы SIEMENS.

Реальная скорость соединения:
64Кбит/с Downstream
32кбит/с Upstream
(иногда потеря синхронизации)

Заводской кросс, лапша, скрутки... очень большое расстояние до АТС.
Стабильная работа ADSL оборудования на такой линии невозможна.

Внешние факторы влияющие на работу ADSL оборудования

Очень сильно мешают работе всевозможные лини АВУ, ВЧ уплотнения, УВО сигнализации, прочее DSL, проходящие в том же самом кабеле, в соседних парах. Особенно если имеют место быть всевозможные дефекты кабеля , "распаренности/битости" , намокание кабеля , отводы. Все эти устройства создают сильный шум в диапазоне частот от 0 Гц до 100-200КГц.(в основном) При этом происходит снижение сигнала исходящего потока ADSL (Upstream) вплоть до его полного отсутсвия и, как следсвие, потерей ADSL модемом синхронизации.

При совместной работе DSL и ВЧ уплотнений в одном кабеле на разных парах могут возникать перекрестные помехи, мешающие работе аналоговой телефонии. (шум в диапазоне от 1КГц и выше)

В заводских и промышленных зонах очень сильно влияет всевозможное силовое оборудование. Непосредстенная близость железной дороги.

Рис.7. Помехи от линий АВУ, ВЧ уплонений Peterstar, УВО сигнализаций

Как видно на графике практически весь основной шум приходящийся на диапазон Upstream.(начало графика) Шум от линий АВУ и ВЧ уплотнений постоянный, т.е. от времени суток не зависит. Сигнализацию обычно включают с 19:00 до 09:00 и в выходные дни круглосуточно. Соответственно в это время ADSL работает с перебоями или не работает совсем.

Рис.8. Работа силового электрооборудования

Очень плохая частотная характеристика кабеля . Высокий уровень шума, забивающий практически весь сигнал. Станционная часть. DSLAM

Повреждения соединительного многопарного кабеля от DSLAM до кроссплинтов:
Повреждения кабеля , плинтов, некачественная "заделка кабеля" . На старых кроссах: холодная пайка или непропаянная накрутка. Как следствие - дребезг контактов. Результат - бессистемная потеря модемом синхры.
"Разбитость пар" - можно отследить только тон-генератором + тестовая трубка с высокоомным входом. Неправильная разделка/монтаж кабеля. Некачественная/неправильная распайка соединительных разъемов. (Самые трудноотслеживаемые глюки. Решаются, как правило, на стадии монтажа)

Нарушение технологии монтажа кроссировочного кабеля .

Например:

когда через кроссовое ушко, в котором уже есть много других кроссировок, пропускают очередную пару проводов. И делают это с таким усилием, что протаскиваемая пара сдирает/сжигает изоляцию на соседних кроссировках. Как следствие: замыкание проводников различных пар между собой или на землю.

Неправильное подключение сплиттерной/модемной карты в DSLAM. Неправильное подключение порта сплиттера в линию/станцию. Подключение абонентской линии на другой порт DSLAM. Иногда просто забывают сделать кроссировки. :) Перегрев оборудования.
Глючность софта/прошивки, отказ работы DSLAM с некоторым типом абонентского оборудования при некоторых параметрах линии .

Выводы

Сопротивление линии напрямую зависит от расстояния. Следовательно, зная сопротивление, можно достаточно точно вычислить расстояние между абонентом и АТС. Зная справочные данные ADSL модема , можно прикинуть на какой скорости соединится модем. К сожалению это все. чтобы узнать вторичные параметры линии требуется сложное дорогостоящие оборудование. Ещё есть возможность посмотреть среднее затухание сигнала на Upstream и Downstream потоке в некоторых ADSL модемах : ZyXEL 650, Cisco 800 series, в USB ADSL модемах и другие.

Например:

при сечении кабеля 0,5мм.кв. (0,085 Ом/м) и сопротивлении шлейфа линии 1000 Ом длина линии L = (1000/0,085)/2 = 5882 м. Также нужно учитывать, что на некоторых участках сечение кабеля может быть 0,4мм.кв (0,133 Ом/м) Т.о. для модема ZyXEL 645R теоретическая скорость - 64кбит/с

Ещё пример:

Расстояние 5,5км
Диаметр жилы магистрального кабеля от АТС: 0.7мм
[до ближайшего десятипарного ответвления от магистрального кабеля идущего в здание абонента] Т.е. большая часть кабеля от АТС до абонента имеет диаметр медной жилы 0.7мм
Сопротивление шлейфа: 570 Ом!!!
Емкость шлейфа: 0,3мкФ
Максимальная возможная скорость: 5М/640Кбит
Реальная рабочая скорость: 640Кбит/360Кбит (если выставить больше - срыв синхры)
Оборудование: Cisco 800 серия. работает две VoIP линии и доступ в инет.

При сопротивлении шлейфа линии 800 - 1000 Ом вероятность сбоев/нестабильностей очень высока. (во всяком случае гарантировать 100% надежность нельзя) Тут уж как повезёт с магистральным кабелем. Есть случаи когда ZyXEL 645R работает с незначительными сбоями на линии с сопротивлением 1200 - 1400 Ом.

Запросто можно угробить линк и при сопротивлении много меньше 800 Ом. Как правило это так любимая всеми "лапша под гвоздик" на стороне абонента. Предельная рабочая частота 180кГц и при желании через хлорку (две пары) можно замутить 10BaseT... но на каком расстоянии?

Старые совковые телефонные розетки. Этакий шЫт с конденсатором 1мкФ х 160В внутри. Новые, кстати, тоже не блещут качеством. Из розеток "Зроблено у белорусии" вилка RJ11 сделаная в Китае просто вываливается. Вилок RJ11 сделаных в Белорусии не встречал, поэтому такие розетки сразу в помойку.

В квартирах и офисах с повышеной влажностью (старый фонд), сопротивление окислившихся контактов может достигать нескольких сотен Ом.

Иногда недалёкие "телефонисты" могут сделать телефонный ввод в офис/квартиру через забытый радиоввод. Распределительная коробка оставшаяся от радиоточки. (на каждый провод впаяно сопротивлеие 300 Ом)

Ещё можно поискать на лестничной площадке в щитке диодные блокираторы (если когда-то давно линия была спарена) Получаем забавный эффект: ADSL модем работает только при снятой трубке на телефоне. Или забытый ВЧ фильтр от сигнализации вневедомственной охраны.

Если линия проходит через кросс старого завода/предприятия, то вы получаете дополнительные бонусы в виде:

1. Четыре "термички" на линию. каждая имеет сопротивление 25-50 Ом + индуктивность.
2. Параллельные отводы линии в другие цеха, промежуточные кроссы, муфты или т.п.
3. Система "Гранит", против прослушивания. Через неё работа Dial-UP оборудования затруднительна, а про ADSL можно вообще забыть.

Особо клинические случаи:
Повреждение изоляции магистрального кабеля :(
Размокшие муфты, "разбитости" и т.п.
Разбитость пары - это когда провода для линии берут из разных пар кабеля.

Ну и самое простое:
Неправильное подключение сплиттера или микрофильтров.
Летом... Перегрев модема.
Или после очередной грозы - сгоревший модем. :)

При сопротивлении шлейфа линии более 1000 Ом работа ADSL модема практически невозможна.

Параметры линии по постоянному току для подключения аппаратуры ADSL

Акроним ADSL означает Asymmetric Digital Subscriber Line. Переводится ADSL как «Асимметричная цифровая абонентская линия». Это одна из технологий высокоскоростной передачи данных, относящаяся к технологии DSL (Digital Subscriber Line), так же обозначающаяся как xDSL.

К группе технологий DSL, так же относят :

• Высокоскоростная цифровая абонентская линия. HDSL – High data rate Digital Subscriber Line;
• Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия. VDSL – Very high data rate Digital Subscriber Line;
• ETTH («Ethernet…»);
• GPON;
• FTTH.

Что такое ADSL технология?

Как вы уже поняли, ADSL технология это технология подключение к Интернет по проводным сетям, в частности телефонным проводам типа, витая пара. Суть технологии в возможности осуществить высокоскоростную передачу данных по телефонным проводам витая пара.

Для осуществления этой технологии создается ADSL линия, которая соединяет два ADSL модема. Для соединения модемов ADSL линии используются телефонный кабель типа витая пара. Каждый модем подключается к телефонному кабелю через разъём RJ-11.

По технологии создаются 3 канала передачи информации:

• Нисходящий поток;
• Восходящий поток;
• Канал POTS телефонной связи.

При этом канал для телефона выделяется фильтрами и не зависит от ADSL соединения.

Особенности АДСЛ технологии

Во-первых , ADSL технология является ассиметричной. Это значит, что скорость передачи данных в сторону конечного пользователя, выше скорости передачи данных от пользователя в сторону сети. То есть скорость нисходящего потока выше скорости восходящего потока.

Во-вторых . Информация, передаваемая по телефонными проводами технологии АДСЛ, сжимается. Для сжатия используется цифровая обработка сигнала по специально созданным алгоритмам, усовершенствованным аналоговым фильтрам и аналого-цифровым преобразователям.

В-третьих . В технологии ADSL используется метод разделения полосы пропускания медного телефонного кабеля на несколько несущих частотных полос. Такое разделение позволяет передавать по одной линии одновременно несколько сигналов.

При этом различные несущие полосы одновременно пропускают различные части передаваемых данных. Такой процесс называется Frequency Division Multiplexing (FDM), что означает частотное уплотнение линии связи.

FDM позволяет выделить один диапазон для восходящего потока данных, а второй диапазон для нисходящего потока. При этом нисходящий диапазон делится на высокоскоростные каналы и низкоскоростные каналы передачи данных. Восходящий поток также делится на низкоскоростные каналы передачи данных.

Возможно перекрытие диапазонов восходящего и нисходящего потоков технологией Echo Cancellation (эхо-компенсации).

В-четвёртых . ADSL технология позволяет резервировать узкую полосу диапазона, для передачи сигналов обычной телефонной связи (POTS). POTS это Plain Old Telephone Service. При использовании ADSL телефонная связь не нарушится, даже при отключении электричества.

Преимущество ADSL

Несмотря на все недостатки, АДСЛ технология позволяет использовать уже проложенные телефонные провода для осуществления подключения к Интернет. Это глобально расширяет возможности Интернет подключения. При этом не требуется дорогостоящая модернизация коммутационного оборудования, как для ISDN технологии.

Недостатки

Основной недостаток ADSL это ослабление сигнала на телефонных линях большой протяженности. Например, на стандартной скорости 1 МГц потеря сигнала может составить до 90 дБ.

Скорость ADSL

Первая буква в названии ADSL, означает асимметричная. То есть, передача данных от сети к компьютеру (нисходящий поток) и передача данных от компьютера в сеть (восходящий поток) будут идти с разной скоростью.

Скорость передачи зависит от состояния линии, сечения кабеля, наличия отводов. По факту, пределом для абонентской линии ADSL является длина 3500 - 5500 метров при сечении кабеля 0,5 мм 2 .

По практике ADSL обеспечит скорость к компьютеру 1,5 – 8 Мбит/сек, и скорость от компьютера от 640 до 1,5 Мбит/сек.

ADSL и Интернет

При желании подключиться к Интернет через ADSL, нужно понимать, что для связи не нужно набирать телефонные номера. ADSL технология сразу создает широкополосный канал для передачи данных по уже существующей телефонной линии.

Сразу после установки модема ADSL вы получите постоянное высокоскоростное соединение с Интернет. При этом для телефонной связи остается только 1% пропускной способности полосы (НЧ частота до 4 кГц). 99% идут на обеспечения высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот.