xDSL tehnoloogiad - Raadio- ja sidetehnika instituut

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Infotehnoloogia teaduskond
Raadio- ja sidetehnika instituut
Telekommjunikatsiooni õppetool
IRO0110 Sidetehnilised standardid
Kodutöö
xDSL tehnoloogiad
Aleksandra Bodrova
Juhendaja: Maret Ots
Tallinn 2007
1. Содержание
1
1.
Содержание…………………………………………………………………………………………2
2.
Введение…........................................................................................................................................3
3.
Как работает DSL……………………………………………………………………….................4
4.
Стандарты xDSL…………………………………………………………………………………...4
4.1. ITU-T……………………………………………………………………………………………….5
4.2. ANSI………………………………………………………………………………………………..6
4.3. ETSI………………………………………………………………………………………………...6
4.4. ADSLF………………………………………………………………………………………………7
4.5. UAWG………………………………………………………………………………………………8
5.
Различные типы технологий xDSL………………………………………………………………...9
5.1. Ассиметричные DSL……………………………………………………………………………….9
5.1.1.
ADSL…………………………………………………………………………………………….9
5.1.2.
ADSL Lite………………………………………………………………………………………10
5.1.3.
ADSL2 & ADSL2 Lite………………………………………………………………………….11
5.1.4.
ADSL2+…………………………………………………………………………………………11
5.1.5.
RADSL…………………………………………………………………………………………..11
5.1.6.
VDSL…………………………………………………………………………………………….12
5.1.7.
VDSL+ & VDSL2……………………………………………………………………………….13
5.2. Симметричные DSL…………………………………………………………………………………13
5.2.1.
HDSL……………………………………………………………………………………………..13
5.2.2.
SDSL……………………………………………………………………………………………...13
5.2.3.
MSDSL……………………………………………………………………………………………14
5.2.4.
HDSL2……………………………………………………………………………………………14
5.2.5.
SHDSL……………………………………………………………………………………………14
5.2.6.
E-SHDSL…………………………………………………………………………………………14
5.2.7.
IDSL………………………………………………………………………………………………15
5.2.8.
ReachDSL…………………………………………………………………………………………15
6.
Описание технологии ADSL…………………………………………………………………………16
6.1. Преимущества ADSL перед другими технологиями………………………………………………18
6.2. Стандарты ADSL……………………………………………………………………………………..19
7.
ADSL vs G.Lite.......................................................................................................................................20
8.
Вывод…………………………………………………………………………………………………..23
9.
Списрк используемой литературы…………………………………………………………………...23
2
2. Введение.
Постоянно развивающиеся цифровые системы передачи давно захватили все
существующие аналоговые телефонные сети. Пользователям цифровых систем передачи
необходимы линии самого лучшего качества, позволяющие передавать данные с очень
высокими скоростями. Для того, чтобы удовлетворить эти требования и обеспечить
возможность цифровой передачи по обычной паре медных проводников, необходимо
значительно улучшить качество телефонных линий.
Организация высокоскоростного доступа отдельных абонентов в течение многих лет
являлась головной болью телефонных компаний. На уровне магистральной сети были
созданы системы, позволяющие повысить скорость передачи данных (например,
базирующиеся на оптико-волоконных технологиях), но абонентские телефонные линии по
различным причинам оказались на обочине этого направления развития. В настоящее же
время созданы современные технологии, позволяющие организовать высокоскоростную
передачу данных по обыкновенной абонентской телефонной линии. Однако, телефонные
компании,
развивающие
данные
технологии
и
предоставляющие
услуги
высокоскоростного доступа, вынуждены преодолевать различные технические трудности,
в основном связанные с несовершенством существующей кабельной сети.
Аналоговая сеть телефонной связи является реальностью, доставшейся нам в наследство
от предыдущего этапа технологического развития.
В данное время широко используются технологии xDSL, позволяющие значительно
увеличить скорость передачи данных по обычной телефонной линии. Главное
преимущество xDSL заключается в том, что необходимость прокладки новых линий или
их модернизации отпадает (прокладка линии связи - самая дорогая часть работ по
строительству канала или сети). Таким образом, технологии xDSL превращают
телефонную линию в высокоскоростной канал и при этом чрезвычайно экономичны.
В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в
названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL
(Digital Subscriber Line- цифровая абонентская линия). Технологии хDSL позволяет
передавать данные со скоростями, значительно превышающими те скорости, которые
доступны даже самым лучшим аналоговым и цифровым модемам. Скорость передачи
данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и
провайдера. Эти технологии поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу
данных и видеосигналов, создавая при этом значительные преимущества как для
абонентов, так и для провайдеров. Многие технологии хDSL позволяют совмещать
высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре.
Существующие типы технологий хDSL, различаются в основном по используемой форме
модуляции и скорости передачи данных.
3
3. Как работает DSL.
Телефонный аппарат соединяется с оборудованием телефонной станции с помощью витой
пары медных проводов. Традиционная телефонная связь предназначена для обычных
телефонных разговоров с другими абонентами телефонной сети. При этом по сети
передаются аналоговые сигналы. Телефонный аппарат воспринимает акустические
колебания (являющиеся естественным аналоговым сигналом) и преобразует их в
электрический сигнал, амплитуда и частота которого постоянно изменяется. Так как вся
работа телефонной сети построена на передаче аналоговых сигналов, проще всего,
конечно же, использовать для передачи информации между абонентами или абонентом и
провайдером именно такой метод. Именно поэтому необходим модем, который позволяет
демодулировать аналоговый сигнал и превратить его в последовательность нулей и
единиц цифровой информации, воспринимаемой компьютером.
При передаче аналоговых сигналов используется только небольшая часть полосы
пропускания витой пары медных телефонных проводов; при этом максимальная скорость
передачи, которая может быть достигнута с помощью обычного модема, составляет около
56 Кбит/с. DSL представляет собой технологию, которая исключает необходимость
преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую форму и наоборот. Цифровые
данные передаются на ваш компьютер именно как цифровые данные, что позволяет
использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии. При этом
существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и
цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя
спектры этих сигналов.
4. Стандарты xDSL
Ведущими международными организациями по разработке и внедрению стандартов
абонентского доступа (в том числе и технологий цифровой абонентской линии xDSL),
являются следующие организации: Международный Союз Электросвязи (МСЭ),
Американский Национальный Институт Стандартов ANSI, Eвропейский Институт
Телекоммуникационных стандартов ETSI, Форум ADSL (ADSLF) и Рабочая Группа
Универсальной ADSL (UAWG). Ниже приводятся функции и результаты работы
указанных организаций по стандартизации.
Рис.1. Функции организаций стандартизации
4
4.1. ITU-T (МСЭ-Т)
Главной международной организацией по стандартизации сетей и оборудования связи
(эти стандарты называются рекомендациями) является Сектор электросвязи
Международного Союза Электросвязи (ITU - The International Telecommunication Union).
Это, вероятно, старейшая из ныне существующих международных организаций, она была
основана в Париже ещё 17 мая 1865 года под названием Международного телеграфного
союза. В основном МСЭ занимается распределением радиочастот, организацией
международной телефонной и радиосвязи, стандартизацией телекоммуникационного
оборудования. В частности, стандарты модемов xDSL входят в раздел рекомендаций
серии G. Основополагающей рекомендацией этого раздела, относящейся к абонентскому
доступу, является рекомендация G.902 "Framework Recommendation on functional access
networks (AN). Architecture and functions, access types, management and service node access",
посвящённая архитектуре сети доступа AN (Acess Network), выполняемым ею функциям,
видам доступа, техническому обслуживанию и назначению узла, предоставляющего
услуги связи. Рекомендация G.902 была утверждена в ноябре 1995 г. Ведущей рабочей
группой (Study Group - SG) по стандартизации абонентского доступа (в том числе и
модемов xDSL) является SG 15.
Время
утверждения
(месяц/год)
Обозначение
рекомендации
Название рекомендации
G.991.1(G.hdsl)
Приёмопередатчики
высокоскоростной
10/98
цифровой
абонентской
линии HDSL
G.991.2(G.shdsl)
G.992.1(G.dmt)
G.992.2(G.lite)
Зарезервирована для HDSL2
Приёмопередатчики
асимметричной цифровой
06/99
абонентской
линии
(ADSL)
Приёмопередатчики
бессплиттерной цифровой
06/99
абонентской
линии
(ADSL)
G.993
G.994.1(G.sh)
G.995.1(G.ref)
G.996.1(G.test)
G.997.1(G.ploam)
Примечание
"Интернационализированная"
версия стандарта T1.413.i2
Зарезервирована для VDSL
Процедуры подтверждения
установления соединения
приёмопередатчиков
цифровой
абонентской
линии DSL
Обзор
рекомендаций
цифровой
абонентской
линии DSL
Процедуры тестирования
оборудования
цифровой
абонентской линии DSL
Управление физическим
уровнем
приёмопередатчиков
цифровой
абонентской
линии DSL
06/99
Облегчает совместную работу
модемов G.992.1 и G.992.2
06/99
06/99
06/99
Включает вопросы обеспечения
нормальной
работы,
административные функции и
эксплуатационное
обслуживание модемов xDSL
5
Таблица 1 Рекомендации ITU-T: семейство технологий цифровой абонентской линии DSL
4.2. ANSI
Америка́нский национа́льный институ́т станда́ртов (American National Standards
Institute) — объединение
американских
промышленных и деловых групп,
разрабатывающее торговые и коммуникационные стандарты, член ISO. Сформирована 19
октября 1918. В США Комитет ANSI T1 отвечает за национальные
телекоммуникационные стандарты и участвует в работе МСЭ-Т по созданию
международных стандартов. Подкомитет Т1Е1 подкомитета Т1 ANSI занимается
стандартами, относящимися к интерфейсам, пропускной способности и защите сетей.
Рабочая группа Т1Е1.4 подкомитета Т1Е1 отвечает за технологии DSL. Эта группа
разработала первый стандарт ADSL , известный как Т1.413, основанный на использовании
линейного кода DMT и одобренный в 1995 году. Этот стандарт выдержал ряд редакций,
называемых версиями (issues). Последняя версия известна под названием "T1.413 Issue 2"
или просто "Т1.413i2". Она была одобрена в 1998 году.Первая редакция Т1.413 стандарта
ADSL содержала наиболее важные свойства и параметры модемов ADSL, включая
эхокомпенсацию, модуляцию с использованием решётчатого кода, два канала задержки
сигнала (dual latency), поддерживающих как чувствительный к задержке трафик
(например, телефонный и интерактивное видео), так и нечувствительный к задержке
трафик (например, трафик данных). Вторая редакция этого стандарта Т1.413i2 определяет
дополнительные возможности ADSL (передачу эталонного синхросигнала, использование
для транспортирования сигналов способов TDM и/или АТМ, а также режима
сокращённого служебного заголовка). Первая редакция T1.413 (Issue I) стандарта ADSL
была ограничена одним интерфейсом в помещении пользователя (СРЕ). Вторая редакция
этого стандарта (T1.413i2 расширила возможности доступа пользователя путём введения в
оборудование пользователя специального интерфейса мультиплексирования, протоколов
конфигурации и управления сетью, а также целого ряда других улучшений. В настоящее
время рабочая группа Т1Е1.4 работает над 3-ей редакцией стандарта Т1.413, который
учитывает требования международных стандартов (и в первую очередь рекомендаций
МСЭ-Т G992.1 и G.992.2). Поэтому эта последняя редакция Т1Е1.4 13 имеет все
основания претендовать на роль международного стандарта для технологий ADSL.
4.3. ETSI
ETSI (European Telecommunications Standards Institute) отвечает за разработку европейских
телекоммуникационных стандартов и участвует в работе ITU-T по созданию
международных стандартов. В ETSI имеется Технический комитет по передаче и
мультиплексированию (ТМ), отвечающий за стандартизацию функций и характеристик
транспортных сетей и их элементов. В его состав входит рабочая группа ТМ6, областью
деятельности которой являются технологии хDSL. В частности, ETSI TM6 занимается
адаптацией стандарта ANSI T1.413i2 к европейским условиям. Нормативные документы
ETSI, относящиеся к технологиям xDSL, приведены в Табл.2. Следует обратить внимание
на техническую спецификацию ETSI TS 101 388 v1.1.1 (1998-11), которая стандартизует
линию ADSL, обеспечивающую совместную передачу сигналов ADSL и сигналов
основного доступа ISDN (ISDN-BA) по одной паре. Эта спецификация особенно
актуальна для стран Западной Европы (и в первую очередь Германии и Швейцарии), где
широко используется основной доступ ISDN. Быстрая разработка этого стандарта
прекрасно иллюстрирует стремление операторов связи защитить уже сделанные
инвестиции в ISDN.
6
Тип
технологии
Основной
Передача и мультиплексирование (ТM); Цифровая
ETSI TS 102 доступ ISDN
абонентская линия передачи основного доступа (ISDN080
(ISDNBA) DSL
BA(DSL))
Передача
и
мультиплексирование
(ТM);
Высокоскоростная цифровая абонентская линия передачи
ETSI TS 101
(HDSL) по металлическим линиям местной сети;
135
v1.5.3 HDSL
техническая спецификация HDSL и приложений для
(2000-09)
совместной передачи по линии HDSL сигналов основного
доступа (ISDN-BA) и первичного доступа 2048 Кбит/с.
Передача и мультиплексирование (ТM); система доступа
по металлическим кабелям доступа местной сети; ETSI TS 101
Симметричная цифровая высокоскоростная абонентская 524-1
v1.1.1 SDSL
линия передачи по одной паре (SDSL); Часть 1: (2000-04)
Функциональные требования.
Передача и мультиплексирование (ТM); Асимметричная
ETR
328
цифровая абонентская линия передачи (ADSL);
ADSL
Ноябрь 1998
требования и характеристики
Передача и мультиплексирование (ТM); системы доступа
по металлическим кабелям доступа местной сети;
ETSI TS 101
Асимметричная цифровая абонентская линия передачи
ADSL и ISDN388
v1.1.1
(ADSL) - совместная передача сигналов ADSL и
BA
(1998-11)
основного доступа ISDN (ISDN-BA) по той же паре.
(переработанная версия стандарта Т1.413 - 1998 ANSI).
Передача и мультиплексирование (ТM); системы доступа
по металлическим кабелям доступа местной сети; TS 101 270-1
VDSL
Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия V1.1.1
передачи (VDSL); Часть 1: Функциональные требования.
Название документа
Условное
обозначение
Таблица 2. Норматичные документы ETSI, относящиеся к технологиям xDSL.
4.4. Форум ADSL (ADSLF)
Целью Форума ADSL является оказание помощи операторам связи и производителям
оборудования доступа в эффективном развёртывании технологии ADSL как основного
способа доступа массового пользователя к широкополосным сетевым услугам. Форум
ADSL состоит из 340 членов, представляющих провайдеров услуг, производителей
оборудования и провайдеров информации со всего мира. Форум АТМ определил ADSL
как физический уровень передачи скрученной неэкранированной паре. Форум ADSL был
создан в 1994 году для продвижения на рынок телекоммуникаций концепции хDSL и
облегчения развития архитектур протоколов и интерфейсов для основных приложений
xDSL. Работа Форума ADSL - в семи основных областях, каждая из которых имеет свою
собственную рабочую группу:
1. ATM "поверх" ("over") ADSL (включая транспортирование сигналов и аспекты
архитектуры между оконечными терминалами ("end to end").
2. Пакетная передача "поверх" ADSL (эта работа ещё не завершена).
7
3. Интерфейсы и конфигурации оборудования помещения пользователя (СРЕ) и
оборудования ADSL местной АТС или узле доступа.
4. Нормальное функционирование и оперативное управление.
5. Управление сетью доступа.
6. Тестирование и обеспечение совместной работы оборудования различных
производителей.
7. Поддержка рабочей группы, занимающейся изучением VDSL.
Каждая рабочая группа первоначально создаёт так называемые " Рабочие тексты",
которые практически являются развёрнутыми планами работы группы. Результатом
работы над этими развёрнутыми планами являются " Технические доклады" TR (Technical
Report), которые далее должны быть рассмотрены и одобрены членами Форума ADSL.
После этого TR становятся официальными документами, которые администрация Форума
ADSL рассылает заинтересованным организациям. Форум ADSL поддерживает
формальные связи с ключевыми организациями и рабочими группами, занимающимися
разработкой стандартов, включая ITU-T, Форум АТМ, ANSI T1.E1.4, ETSI TM6 и UAWG.
4.5. Рабочая группа универсальной ADSL (UAWG)
Рабочая группа универсальной ADSL была официально создана для решения следующих
задач:
1. Разработки простого универсального международного стандарта при сильной
поддержке производителями оборудования ADSL, известного в настоящее время
как рекомендация МСЭ-Т G.992.2.
2. Упрощения установки оборудования в помещении пользователя СРЕ путём отказа
от использования дополнительных устройств и/или сохранения существующей
кабельной проводки в СРЕ.
3. Обеспечения пропускной способности входящего направления передачи данных
("downstream") по крайней мере в 25 раз большей, чем в случае стандартного
телефонного модема.
4. Обеспечения работы модема ADSL в режиме постоянного включения ("always on"),
что позволяет требующих затраты значительного времени процедур установления
соединения и разрешает использование новых классов приложений.
Ключевым решением участников UAWG был использование стандарта ANSI T1.413i2 и
его модификация с целью разработки нового стандарта, оптимизирующего возможность
массового высокоскоростного доступа к Интернет и реализации других приложений
частных пользователей. Эта "более лёгкая" версия ADSL должна обеспечить по
приемлемой для массового пользователя цене достаточно высокую пропускную
способность (до 1,5 Мбит/с в исходящем направлении (downstream) и до 512 кбит/с в
восходящем направлении (upstream), достаточную в первую очередь для эффективной
работы пользователей в сети Интернет практически для всех возможных длин
абонентских линий. Показателем высокой эффективности работы UAWG является
предоставление ею нескольких докладов рабочей группе SG-15 МСЭ-Т, позволивших
провести ускоренную разработку упоминавшейся ранее рекомендации G.992.2 (G.Lite).
Важно отметить, что UAWG работает не на постоянной основе. По мере разрешения
конкретной проблемы она прекращает своё существование. Сделанные UAWG усилия,
особенно в направлении обеспечения совместной работы оборудования различных
производителей, будут переданы Форуму ADSL.
8
5. Различные типы технологий xDSL.
Существует достаточно много типов технологий хDSL, каждый из которых
характеризуется своими уникальными требованиями и ограничениями. Все эти
технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской
телефонной линии. Существующие технологии xDSL разработаны для достижения
определенных целей и удовлетворения определенных нужд рынка. Некоторые технологии
xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто
теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми
стандартами. Основным различием данных технологий являются методы модуляции,
используемые для кодирвания данных.
Все DSL технологии можно разделить на 2 основных класса:
1. Симметричные технологии (скорость приема и скорость передачи данных
одинаковы).
2. Ассиметричные технологии (скорость приема данных абонентом значительно
выше скорости передачи данных от него и значительно выше скоростей
симметричных технологий).
5.1. Ассиметричные DSL.
Асимметричные технологии позволяют передавать данные с более высокими скоростями
(до 8 Mбит/с). Эти технологии используются в основном для организации
высокоскоростного абонентского доступа в Internet, передачи голоса и Video на
расстояние до 5.5 км.
5.1.1. ADSL
Система была разработана в Северной Америке в середине 90-х годов. В то время
считалось, что будет широко востребована услуга видео по запросу (причем в кодировке
MPEG) для которой, собственно, ADSL и создавалась. Asymmetric DSL называется
асимметричным потому, что скорость данных из Интернета к клиенту и от клиента
в Интернет не одинаковая. Технически, это обусловлено тем, что повышение скорости
совмещено с повышением мощности сигнала, а мощный сигнал от абонента к АТС
приводит к возникновению дополнительных наводок. К тому же, одновременная передача
данных в обоих направлениях (дуплекс) реализуется в DSL, как правило, с помощью
частотного разделения: в одну сторону сигнал передаётся, например, на низких частотах,
в другую — на высоких. Скорость передачи зависит от ширины частотного диапазона,
выбранного для данного направления. Но раз ширина всего канала ограничена частотами
26 кГц снизу и 1,1 МГц сверху, приходится выбирать, в каком направлении скорость
приоритетнее. Большинство пользователей лишь потребляет данные из Интернета,
отправляя туда небольшие по размеру запросы. Соответственно, высокая скорость
из Интернета к типичному клиенту (нисходящий поток сигналов) намного важнее, чем
в обратном направлении (восходящий поток). Вот здесь асимметричное подключение
и оказывается оптимальным вариантом. Возможно изменение скоростных соотношений и
в обратную сторону, чтобы абонент мог транслировать больше информации, чем
получать, но это ведёт к ухудшению спектральной совместимости с традиционными
подключениями в том же телефонном кабеле и увеличению наводок между линиями,
а значит, к снижению скорости и дальности.
9
В первых версиях ADSL использовалось два частотных канала: 30–138 кГц для передачи
данных от клиента и 138–1104 кГц для приёма (рис. 2 а).
Рис. 2. Частотный спектр сигналов ADSL c различными видами кодирования.
Для кодирования сигналов применялась амплитудно-фазовая модуляция с подавленной
несущей частотой (по-английски — Carrier-less Amplitude-Phase modulation), являющаяся
разновидностью квадратурной модуляции — Quadrature Ampliture Modulation (QAM).
После 2001 года эта технология не поддерживается в новом оборудовании доступа, но
уже существующее оборудование вполне могло кое-где сохраниться. Не забудьте
уточнить у провайдера, какой именно модем вам потребуется.
В новом
стандарте
ITU-T G.992.1
для представления
сигналов
используется
многоканальное кодирование — Discrete Multi-Tone, DMT (рис. 1б). Частотный диапазон
разбивается на 256 каналов шириной по 4312,5 Гц, нижние семь из которых
не используются, и ещё два являются служебными. В каждом канале постоянно
анализируется качество сигнала, на основании чего выбирается информационная ёмкость
этого канала (число бит, передаваемых за один такт) либо канал игнорируется, если он
сильно зашумлён или ослаблен. За счёт того, что тактовая частота в каждом канале
составляет всего 4 кГц, технология DMT нечувствительна к переотражениям сигнала,
возникающим из-за неоднородности проводов.
Для кодирования сигнала в каждом канале используется та же квадратурная модуляция
QAM, что и прежде. Разница в том, что если для одноканальной модуляции (SingleChannel Modulation, SCM) скорость потока и ширина спектра выбирались для всего потока
в целом, то в случае с DMT то же самое происходит для каждого канала в отдельности,
а вместо аналогового шумоподавления используется преимущественно цифровое. Таким
образом, в любой ситуации обеспечивается максимально возможная скорость. Обратите
внимание: модем старается достичь высокой скорости, но никаких конкретных значений
не гарантируется. Этим технология ADSL отличается от менее скоростных, но более
предсказуемых видов DSL, например, HDSL.
5.1.2. ADSL Lite
Вариант ADSL, имеющий как асимметричный режим передачи с пропускной
способностью до 1,536 Мбит/с от сети к пользователю, и со скоростью до 384 Кбит/с от
пользователя к сети., так и симметричный режим передачи со скоростью до 384 кбит/с в
10
обоих направлениях передачи. Отличительной особенностью G.Lite является снижение
мощности передатчика и отказ от использования низкочастотных каналов при поднятии
телефонной трубки, чтобы уменьшить вероятность возникновения помех для голосовой
связи. В обычном ADSL этого просто-напросто не требуется, так как частоты телефона
и модема полностью разделены сплиттером.
5.1.3. ADSL2 и ADSL2 Lite
Стандарт ITU-T G.992.3 значительно расширяет возможности обычного ADSL. Благодаря
тому, что за один такт в каждом канале может быть передано более 15 бит, скорость
нисходящего потока может быть увеличена до 12 Мбит/с, восходящего — до 1,5 Мбит/с.
Если телефонная линия не используется для разговоров, восходящий поток увеличивается
на 256 кбит/с. Оптимизирована служебная информация, размер которой теперь меняется
динамически, сокращая издержки в 8 раз. Улучшены механизмы адаптации под текущее
состояние канала. На длинных линиях, где скорость невысока, увеличивается
эффективность кодирования: при слабой зашумлённости можно передавать на 50 кбит/с
больше при том же расстоянии или увеличить расстояние на 180 м при той же скорости.
Помимо этого, в ADSL2 предусмотрено управление питанием: снижение скорости
при длительных простоях (возврат в обычный режим занимает не более 0,5 мс), спящий
режим при отключении всех клиентских компьютеров (пробуждение, как и начало сеанса,
требует менее 3 с вместо 10 с у ADSL). Появилась возможность объединения до 4-х
телефонных линий для увеличения скорости до 40 Мбит/с. Усовершенствованы
механизмы тестирования линии, как двусторонние, так и со стороны провайдера, что
упрощает диагностику неисправностей.
ADSL2 Lite, опять же, предназначен для работы без частотного разделителя.
По сравнению с ADSL Lite, новая версия не прибавляет скорость, но даёт в руки
пользователя все прочие усовершенствования ADSL2.
5.1.4. ADSL2+
За счёт расширения частотного спектра до 2,2 МГц (512 каналов), стандарт ITU-T G.992.5
(ADSL2+) увеличивает скорость передачи до 24 Мбит/с по направлению к клиенту
на коротких линиях. Но после 2,0–2,5 км скорость резко падает, сравниваясь с ADSL
и ADSL2. Соответственно, и предельное расстояние то же — около 5,5 км.
Как было сказано выше, серьёзную проблему для ADSL представляют перекрёстные
наводки в многожильном кабеле. ADSL2+ предусматривает возможность работы только
на частотах 1,1–2,2 МГц, не пересекаясь с ADSL-сигналами. Разумеется, таким образом
теряется и сверхвысокая скорость. Но зато в одном доме может быть вдвое больше
клиентов, получающих доступ в Интернет на полной скорости обычного ADSL.
5.1.5. RADSL
(Rate-Adaptive Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости
соединения). Технология RADSL 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 RADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную
скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при
11
синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.
Аналогом RADSL для симметричных подключений является MSDSL.
5.1.6. 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 волоконнооптического кабеля до конечного пользователя.
Рис. 3. Частотный спектр сигналов VDSL различных стандартов.
Используемое в технологии 10Base-S разбиение (Рис. 3а) подходит как для асимметричного подключения, так и для симметричного с приоритетом нисходящего потока,
потому что при снижении качества сигнала на высоких частотах пострадает только
восходящий поток. Схема «A» стандарта G.993.1, адаптированная из документа ETSI
Plan 997, выделяет 4 промежутка (рис. 3б). Такое разбиение тоже универсально
и обеспечивает лучшие гарантии симметричности. В схеме «B» (ETSI Plan 998) похожая
картина, только для нисходящего потока выделяется больший диапазон, сохраняя,
впрочем, достаточно высокую скорость восходящего потока (рис. 3в). Схема «C»,
известная также как схема «Fx» имеет плавающую граничную частоту, которая
выбирается в соответствии с потребностями абонента: соотношение скоростей
нисходящего и восходящего потоков может быть почти любым (рис. 3г).
12
5.1.7. VDSL+ и VDSL2
VDSL+ использует четырехполосное кодирование в диапазоне до 12 МГц, что
обеспечивает совместимость с существующими продуктами, построенными по той же
схеме, и добавляет пятую полосу 12–30 МГц для нисходящего потока. На коротких
дистанциях это позволяет достичь скоростей до 200 Мбит/с по направлению к клиенту.
В стандарте VDSL2 применяется многоканальное кодирование (DMT) и базируется он на
версиях VDSL и ADSL2.
5.2. Симметричные DSL.
Симметричные технологии нашли широкое применение при решении задач объединения
сетей и использования общих баз данных, организации "выделенных линий" и в случае
размещения
корпоративных
Internet-серверов
у
абонента.
Максимальная скорость при этом не превышает 2.048 Мбит/с при длине линии связи до
3.5 км. и только низкоскоростная технология IDSL позволяет передавать данные на
расстояние до 5.5 км.
5.2.1. HDSL
High bit-rate DSL (стандарт ITU-T G.991.1), созданный в начале 90-х как альтернатива
дорогостоящим T1, был первым видом DSL. Собственно, отсюда и пошло название Digital
Subscriber Line: HDSL — это эквивалент высокоскоростной цифровой линии T1 на базе
обычной абонентской линии.
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.
Рис. 4. Разновидности HDSL.
5.2.2. 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
13
организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки
передачи данных в оба направления. Основной недостаток SDSL — спектральная
несовместимость с ADSL, которая осложняет комбинирование этих двух видов
подключения в одном телефонном кабеле.
5.2.3. MSDSL
Технология Multi-rate Symmetric DSL, как и SDSL, предназначена для передачи данных
по одной паре, но с возможностью выбора скорости из восьми вариантов от 64
до 2048 кбит/с. MSDSL использует CAP-модуляцию. Как и SDSL, протокол MSDSL
не является общепринятым стандартом.
5.2.4. HDSL2
Проект стандарта, который за счет применения кодирования TC-PAM обеспечивает
передачу данных со скоростью T1 по одной паре медных проводов на бо’льшие
расстояния, чем SDSL и HDSL. Скорость передачи фиксирована. HDSL2 сочетает в себе
достоинства SDSL и HDSL, обладает хорошей спектральной совместимостью с ADSL.
HDSL2 позволяет достичь симметричной скорости передачи в 1,544 Мбит/с по одной паре
(без промежуточных скоростей, как в SDSL).
Рис. 5. Частотный спектр сигналов HDSL2.
Стандарт HDSL2 был принят национальным органом США (ANSI), но не ратифицирован
международным союзом по электросвязи (ITU) — вскоре вместо него был одобрен более
прогрессивный SHDSL.
5.2.5. SHDSL
Дальнейшим развитием идей SDSL и HDSL2 стала технология SHDSL (стандарт ITUT G.991.2). Скорость передачи данных по одной медной паре достигает 2,3 Мбит/с, а по
четырехпроводной линии — 4,6 Мбит/с. Скорость может быть фиксированной или
адаптивной (изменяться в диапазоне 192 Кбит/с — 2,320 Мбит/с). Процедуру
инициализации соединения описывает стандарт G.hs.bis. G.shdsl — единственный
стандартизированный «симметричный» вариант xDSL.
5.2.6. E-SHDSL
Enhanced («усовершенствованный») SHDSL, описанный в стандарте G.991.2.bis,
использует тот же метод кодирования сигналов, но вместо 15-ти возможных состояний
использует 16 или 32. Плюс к этому увеличена символьная скорость (число отдельных
сигналов в единицу времени). Фактически, пропускная способность может удвоиться
или даже утроиться: до 3840 кбит/с при 16-позиционном кодировании и до 5696 кбит/с
при 32-позиционном.
14
5.2.7. IDSL
ISDN DSL - цифровая абонентская линия ISDN. 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.
5.2.8. ReachDSL
ReachDSL является фирменной технологией компании Paradyne, относится к группе
симметричных технологий и была специально разработана для использования на длинных
и некачественных абонентских линиях. С ее помощью можно передавать данные со
скоростью до 2,2 Мбит/с в обоих направлениях на расстояние не менее 9 км без
оборудования ретрансляции. Преимуществами новой технологии является расширение
радиуса обслуживания по сравнению с ADSL, меньшая подверженность внешним
влияниям или наводкам (~15 дБ на декаду), значительно меньшие линейные потери. За
счет того, что ReachDSL работает в низкочастотном спектре общие энергетические
затраты оборудования с поддержкой технологии ReachDSL существенно меньше по
сравнению с любой другой технологией DSL.
15
6. Описание технологии ADSL.
Одной из наиболее перспективных в настоящее время является технология ADSL. 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 весь 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, вполне
достаточно 64-128 Кбит/с.
Принципы организации услуги ADSL
Рис. 6. Структурная схемы ADSL.
Услуга ADSL 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 организуются три информационных канала "нисходящий" поток передачи данных, "восходящий" поток передачи данных и канал
обычной телефонной связи (POTS).
16
Рис. 7. Разделение частот.
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.
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.
Рис. 8. Частотное уплотнение линии связи и эхокомпенсация.
При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части
передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи
(Frequency Division Multiplexing - FDM). 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 и разделяются средствами
местной эхокомпенсации.
17
При передаче множества потоков происходит разделение каждого из них на блоки.
Каждый блок снабжается кодом исправления ошибок (ECC).
Скорости нисходящего и восходящего потоков данных изменяются и зависят от длины
абонентской телефонной линии и уровня шумов. В основном на ADSL оказывают влияние
помехи на дальнем конце линии (FEXT), в то время как ISDN-BA и HDSL обычно имеют
ограничения из-за помех на ближнем конце линии (NEXT). Именно то, что основные
ограничения касаются помех на дальнем конце линии, позволяет достигнуть скорости
передачи для нисходящего потока данных в 2 Мбит/с по большинству абонентских
телефонных линий. Полоса частот, используемая для восходящего потока данных, по
технологии значительно уже, поэтому обычно скорость передачи восходящего потока
данных достигает нескольких сотен Кбит/с.
6.1. Преимущества ADSL перед другими технологиями
1. Высокая скорость получения информации (до 8 Мбит/с), значительно
превосходящая аналоговые модемы, ISDN, HDSL, SDSL.
2. Высокая стабильность скорости. В отличие от кабельных модемов каждый абонент
имеет свою гарантированную полосу пропускания и не разделяет ее с кем-либо.
3. Надежная связь 24 часа в сутки.
4. Низкая стоимость работ по переводу обычной аналоговой телефонной линии в
разряд ADSL.
5. Более низкие (по сравнению с ISDN) требования к качеству линии связи.
6. Низкая стоимость обслуживания линии связи, сравнимая со стоимостью
обслуживания обычной аналоговой телефонной линии.
7. Безопасность передаваемых данных. Телефонная линия, на которой работает ADSL
модем, используется только одним абонентом и подключена только к нему.
18
6.2. Стандарты ADSL.
Скорость
нисходящего
потока
Скорость
восходящего
потока
ANSI T1.413-1998
ADSL
Issue 2
8 Мбит/с
1.0 Мбит/с
ITU G.992.1
ADSL (G.DMT)
8 Мбит/с
1.0 Мбит/с
ITU G.992.2
ADSL Lite (G.Lite) 1.5 Мбит/с
0.5 Мбит/с
ITU G.992.3/4
ADSL2
12 Мбит/с
1.0 Мбит/с
ITU
Annex J
G.992.3/4
ADSL2
12 Мбит/с
3.5 Мбит/с
ITU
Annex L
G.992.3/4
RE-ADSL2
5 Мбит/с
0.8 Мбит/с
ADSL2+
24 Мбит/с
1.0 Мбит/с
ITU G.992.5 Annex
RE-ADSL2+
L
24 Мбит/с
1.0 Мбит/с
ITU G.992.5 Annex
ADSL2+
M
24 Мбит/с
3.5 Мбит/с
Название
технологии
Стандарт
ITU G.992.5
Таблица 3. Стандарты ADSL
19
7. ADSL vs G.Lite
ADSL технология существует в двух вариантах: непосредственно ADSL и
"потребительская" версия G.Lite. Технология G.Lite является компромиссным вариантом,
когда скорость соединения приносится в жертву облегчению установки системы.
Технология ADSL позволяет одновременно передавать голос и данные по одной и той же
телефонной линии. Для разделения частотных диапазонов, используемых для передачи
голоса и данных, на каждом конце линии устанавливаются специальные фильтры
(сплиттеры). Низкочастотные сигналы подаются на коммутационное оборудование
телефонной станции и на телефонный аппарат, находящийся у абонента.
Высокочастотные сигналы подаются на модемы ADSL. Необходимость установки
сплиттера и внешнего модема ADSL у пользователя требует обязательного выезда к нему
квалифицированных специалистов, что само по себе замедляет предоставление
обслуживания и делает его более дорогим. Кроме того, в помещении пользователя должна
быть проложена новая витая пара, соединяющая сплиттер с модемом. Поэтому только та
розетка, к которой проложен кабель от сплиттера, может использоваться для подключения
модема ADSL (что является определенным недостатком данной системы).
Рис. 9. Система ADSL со сплиттером.
Преимущества ADSL перед аналоговыми модемами.
Кроме обеспечения высокоскоростной передачи данных, технология ADSL имеет
следующие преимущества перед аналоговыми модемами:
•
•
•
Технология ADSL позволяет одновременно передавать аналоговые телефонные
сигналы или цифровые сигналы основного доступа ISDN и высокоскоростные
данные по одной абонентской линии.
Технология ADSL предоставляет пользователю постоянно готовые к
использованию услуги ("always on"): установленное соединение ADSL, в отличие
от стандартного модемного соединения через телефонную сеть общего
пользования (ТФОП), не нуждается в ресурсах сети, если передача данных
отсутствует. Поэтому пока включён РС, такое соединение постоянно находится в
состоянии готовности., т.е., пользователь постоянно сохраняет доступ, например, к
серверу Интернет.
Канал высокоскоростной передачи данных типа ADSL организован через
специализированную сеть передачи данных, т.е. в отличие от доступа к Интернет
через ТФОП/ISDN не использует ресурсы коммутационных станций этих сетей,
20
рассчитанных на среднее время одного телефонного занятия, которое почти на
порядок меньше длительности сеанса доступа пользователя к сети Интернет.
Как и технология ADSL, технология G.Lite позволяет предложить пользователям
постоянно установленное высокоскоростное соединение с Интернет или доступ к
корпоративной ЛВС по существующей кабельной инфраструктуре. При этом
определенный успех у частных пользователей (впрочем, как и у операторов) может иметь
простота инсталляции такой системы, связанная в основном с отказом от использования
сплиттера в помещении абонента.
Рис. 10. Система G.Lite
Отсутствие сплиттера в инфраструктуре системы позволяет отказаться от выезда
технических специалистов домой к пользователю для установки оборудования, что
снижает затраты и экономит время (как пользователя, так и провайдера). При создании
технологии G.Lite также предполагалось, что модем G.Lite будет подключаться прямо к
стандартной телефонной розетке, являющейся частью телефонной проводки внутри
помещения пользователя.
Благодаря возможности использования существующих телефонных линий и обычных
телефонных розеток модемы G.Lite также просты в использовании, как традиционные
аналоговые модемы, но при этом обеспечивают скорость передачи данных почти в 30 раз
большую, чем у самого быстрого аналогового модема. Данная технология обладает всеми
свойствами, которые должны принести ей успех на массовом рынке: соответствие
промышленным стандартам, совместимость с персональным компьютером и отсутствие
необходимости использовать сплиттер, технология не требует модернизации проводки
внутри помещения (если она уже имеет необходимую категорию).
В технологии G.Lite предусмотрены два специальных алгоритма, которые позволяют
существенно ослабить взаимное влияние систем передачи сигналов речи и данных при их
одновременной работе:
1) Первый из упомянутых алгоритмов обеспечивает удовлетворительное качество
телефонной связи путём снижения мощности передачи модема G.Lite, установленного в
помещении пользователя, что позволяет резко уменьшить нелинейные помехи от канала
передачи данных в канале передачи речи. После окончания телефонного разговора модем
автоматически восстанавливает номинальную мощность передачи данных. Следует
заметить, что данная процедура не оказывает никакого влияния на мощность
"нисходящего" потока данных (передаваемого из сети пользователю), которая очень
важна для обеспечения нормальной работы в сети Интернет.
21
2) Второй алгоритм отвечает за быструю перенастройку ("fast retrain") модемов ADSL ,
что позволяет восстанавливать скорость "восходящего" потока данных, когда
пользователь поднимает трубку телефонного аппарата. Данный алгоритм позволяет
модемам, установленным на станции и в помещении пользователя, автоматически
сохранять параметры передачи, если в доме установлено до 16-ти телефонных аппаратов.
Алгоритм позволяет определять, трубка какого телефонного аппарата была поднята, и
автоматически восстанавливать параметры передачи менее чем за две секунды.
Преимущества G.Lite перед ADSL.
•
•
•
•
•
•
•
Использование технологии G.Lite исключает необходимость использования
сплиттера для разделения голоса и данных, а также прокладывания отдельной
линии в помещении пользователя от сплиттера до модема DSL.
Технология G.Lite позволяет в некоторых случаях даже исключить необходимость
в микрофильтрах, ограничивая их установку только в те телефонные розетки,
качество телефонной связи по которым ухудшается при высокоскоростной
передаче данных.
Технология G.Lite позволяет использовать любую розетку в доме для подключения
модема DSL, а не только одну определенную розетку, к которой идет отдельная
линия от сплиттера.
Технология G.Lite поддерживает устойчивость работы телефонной сети внутри
помещения пользователя, даже если после завершения инсталляции системы к этой
сети подключаются новые устройства, например, телефонные аппараты или
автоответчики.
Модемы G.Lite, обеспечивающие высокоскоростную передачу данных,
подключаются к телефонной розетке также просто, как обычные аналоговые
модемы.
Технология G..Lite позволяет производителям персональных компьютеров
интегрировать модемы G.Lite прямо в персональный компьютер, как обычный
аналоговый модем.
Меньшая потребляемая мощность чипами G.Lite обеспечивает более высокую
плотность портов G.Lite на стандартной монтажной плате, что позволяет
экономить площадь, занимаемую аппаратурой G.Lite на местных АТС. Последнее
особенно важно для альтернативных операторов CLEC, арендующих
ограниченную площадь помещения у традиционных операторов ILEC.
Несмотря на все достоинства технологии G.Lite, она ни в коем случае не исключает
потребности в технологии ADSL. Логичнее всего стоило бы говорить о данной
технологии, как о промежуточном этапе между аналоговыми модемами и
"полноскоростной" технологией ADSL.
22
8. Вывод.
В данной работе рассмотрено семейство технологий xDSL Перечислены стандарты этого
семейства и кратко описан каждый из них. Также я рассказала о наиболее
распространенной технологии ADSL и сравнила ее с технологией G.Lite.
Из этого доклада ясно, что семейство xDSL приносит 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. При этом скорость передачи данных зависит только от качества и
протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера.
9. Список используемой литературы.
http://kunegin.narod.ru/ref3/dsl1/index.htm
http://kunegin.narod.ru/ref4/adsl/index.htm#index
http://www.morepc.ru/net/gate_soho/inetconn_adsl.html
http://www.networkaccess.ru/articles/dsl/
http://www.pbxlib.com.ua/network/article_23.html
http://www.nag.ru/goodies/book/2ch5-1.html
http://forum.mogilev.by/archive/index.php/t-6914.html
http://ru.wikipedia.org/
http://rustelcard.ru/content/view/1357/104/
23