Цифровые абонентские линии DSL

Термин цифровая абонентская линия DSL впервые появился в контексте сети ISDN, о чем говорилось в главе 4. Позднее он транс­формировался в общий термин для технологий, реализующих пере­довые методы формирования и обработки сигналов с целью эффек­тивно использовать полосу пропускания абонентских линий и полу­чить скорости передачи, значительно превышающие те, которые достижимы при использовании модемов. К ISDN мы вернемся толь­ко в контексте технологии IDSL, обеспечивающей передачу инфор­мации со скоростью 160 Кбит/с одновременно в обоих направлени­ях по одной паре медных проводов. В базовом доступе ISDN эта ско­рость составляется из скоростей двух В-каналов по 64 Кбит/с каж­дый, одного D-канала 16 Кбит/с и 16 Кбит/с информации цикловой синхронизации и управления. В свое время ISDN казалась настоя­щим чудом, однако в сравнении с рассматриваемыми здесь новей­шими вариантами DSLoHa выглядит довольно скромно.

Впервые технологию цифровой абонентской линии DSL предло­жила компания Bellcore в 1989 году в качестве способа передачи «ви­део по требованию» по стандартному абонентскому кабелю. Позже основная область применения DSL сместилась к обеспечению ско­ростного доступа к Интернет. Самым первым распространенным практически вариантом технологии DSL стала асимметричная циф­ровая абонентская линия ADSL. Слово «асимметричная» в ее назва­нии означает, что скорости передачи данных по направлению к або­ненту и в направлении от абонента разные. Существуют полноскоростная ADSL (full-rate ADSL) и ADSL lite - более дешевая и простая в реализации технология. Имеется еще ряд технологий DSL, поэто­му все они часто обозначаются как xDSL, где х - прилагательное, характеризующее конкретный тип DSL. Со временем было предло­жено столько вариантов DSL, и с таким разнообразием значений х, что во всем этом легко заблудиться. Чтобы так не случилось, мы рас­смотрим только те технологии, которые имеют наибольшее практи­ческое применение сейчас или будут иметь таковое в ближайшей перспективе. Это - технологии HDSL, HDSL2, IDSL, ADSL, G.lite, RADSL, SDSL, SHDSL и VDSL. Некоторые из них являются собствен­ностью компаний, их придумавших, некоторые стандартизованы на международном уровне, а другие находятся в процессе стандарти­зации. Все эти технологии - цифровые, и в них применяются слож­ные методы компрессии и мультиплексирования, направленные на то, чтобы «выжать» из двухпроводной абонентской линии наилучшие (насколько это возможно) характеристики.

Каждая технология имеет свою специфику и требует специаль-юго оборудования на обоих концах линии. Большинство техноло-ий xDSL поддерживает передачу как речи, так и данных, причем речи отдается предпочтение, но и данные передаются с относительно зысокой скоростью. Некоторые из этих технологий связаны с при­менением централизованных разветвителей, называемых также модемами или фильтрами, в которые включается линия на стороне пользователя. Речевые сигналы в диапазоне частот 0.3 - 3.4 кГц з случае отказа питания от электросети проходят через получающие местное питание разветвители насквозь, благодаря чему и в этой ситуации обеспечивается телефонная связь. При включенном пита­нии все технологии xDSL поддерживают постоянный доступ к Интернет, поскольку всегда существует соединение PC пользователя че­рез разветвитель в его помещении с центральным разветвителем и с мультиплексором доступа DSLAM, сопрягающим линию xDSL с сетью передачи данных, в частности, с Интернет. В отличие от ISDN или аналоговых модемов, xDSL при связи с Интернет не вносит ни­какой задержки.

Но вернемся к нашему перечню технологий и дадим краткую ха­рактеристику каждой их них.

Высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL. Потреб­ность в технологии HDSL возникла тогда, когда сильно возрос спрос на прямое подключение трактов Е1 к офисам корпоративных поль­зователей. Технология ИКМ-передачи была разработана довольно давно (еще в 1960-х годах) и первоначально предназначалась для применения на межстанционных участках городских телефонных сетей. Основная трудность применения этой технологии на абонент­ских парах заключалась в том, что системы ИКМ требовали установ­ки регенераторов через каждые 1000 - 1500 метров. Это требова­ние явно не подходило для сети абонентского доступа, которая про­ектировалась в предположении, что каждая абонентская установка подключается к АТС по простой паре проводов, не содержащей в се­бе каких-либо электронных устройств, по крайней мере, при длине линии до 5.5 км. Главным же требованием к системе HDSL было обеспечение доступа к пользователям по линиям без регенерато­ров. Версия HDSL, стандартизованная ITU-T в рекомендации G.991.1 в 1998 году, обеспечивает передачу информации со ско­ростью 2.048 Мбит/с по двухпроводным абонентским линиям дли­ной до 3.7 км без применения регенераторов.

Системы HDSL используют либо три, либо, как и ИКМ, две пары проводов. Однако вместо того, чтобы использовать каждую пару для передачи со скоростью 2.048 Мбит/с в одном направлении (одну пару - в прямом, а вторую - в обратном), в технологии HDSL каждая пара служит для передачи информации в обе стороны, но с меньшей скоростью (784 Кбит/с при использовании трех пар), что снижает мощность сигнала на высоких частотах. Благодаря этому и затухание го­раздо меньше, и напряженность излучаемого электромагнитного поля намного ниже. А в результате увеличивается дальность передачи без применения регенераторов, и уменьшаются искажения.

В настоящее время органы стандартизации работают над систе­мой второго поколения, называемой SDSL - симметричной DSL (или, иногда, HDSL2), которая обеспечиваеттуже скорость передачи с ис­пользованием всего одной пары проводов. Для этого требуются го­раздо более тонкие методы формирования сигналов, т.е. более про­двинутая модемная технология, которая, в свою очередь, требует установки на обоих концах линии процессоров с гораздо более вы­соким быстродействием.

Асимметричная цифровая абонентская линия ADSL - это техноло­гия, продвигаемая упоминавшимся в главе 1 Форумом ADSL По срав­нению с HDSL, ADSL поддерживает значительно более высокие ско­рости передачи - до 10 Мбит/с в направлении от АТС к пользовате­лю - и делает это, используя одну пару проводов. Скорость передачи в направлении от пользователя к АТС ниже и составляет максимум 1 Мбит/с. Технология ADSLoflHOBpeMeHHo поддерживает также пере­дачу аналоговых речевых сигналов для организации телефонного раз­говора в основной полосе частот 0.3 - 3.4 кГц. Первое приложение ADSL - видео-по-требованию VoD - требует скорости передачи в на­правлении от станции, достаточной для видеоканалов, а в направле­нии к станции -достаточной для управления выбором видеопрограмм.

Однако практика применения ADSL показывает, что пропускная способность канала в направлении от пользователя к станции в ре­альных условиях не превышает 200-300 Кбит/с, а в направлении от станции к пользователю составляет максимум 1-2 Мбит/с. Все это далеко от идеальных 1 Мбит/с и 10 Мбит/с, соответственно. Кроме того, при массовом внедрении ADSL существуют проблемы электро­магнитной совместимости, а асимметрия оказывается основным недостатком ADSL при предоставлении ряда услуг индивидуальным пользователям и, особенно, бизнес-клиентам.

Еще одним вариантом технологии ADSL является цифровая або­нентская линия с адаптивной скоростью RADSL. Как и обычный мо­дем, модемы RADSL адаптируют скорость передачи потока от стан­ции к возможностям абонентской линии. Эти модемы, как правило, используют усовершенствованную квадратурную амплитудную мо­дуляцию 64 QAM и адаптивное выравнивание.

Технология ADSL lite, известная также под названием ADSL без разветвителя, G.lite, представляет собой упрощенную версию обыч­ной ADSL, предусматривающей установку у пользователя фильтра нижних частот, который отделяет аналоговый речевой сигнал в ос­новной полосе частот от сигналов высокоскоростной передачи данных. Обычно это требует дополнительных затрат на внутреннюю про­водку в помещении пользователя. В G.lite такого фильтра нет, и это может, вообще говоря, вызвать отрицательные последствия, напри­мер, появление пачек ошибок при передаче данных в тот момент, когда звонит телефон или снимается трубка, что, однако, окупается значительным упрощением установки и монтажа системы. Техноло­гия G.lite была стандартизована ITU-T в рекомендации G.992.2 как расширение спецификации ADSL

Существует вариант технологии DSL, который называется циф­ровой абонентской линией с очень высокой скоростью передачи VDSL. Эта технология обеспечивает передачу информации со ско­ростью до 51, 84 Мбит/с и находит применение в сценарии гибрид­ной абонентской линии с FTTN.

Уже упоминавшаяся в начале параграфа цифровая абонентская линия ISDN, IDSL, - это xDSL-технология, которая использует прин­ципы базового доступа BRA ISDN для симметричной передачи инфор­мации по медной кабельной паре со скоростью 128 или 144 Кбит/с. Как и линия BRA ISDN, IDSL подводится в помещении абонента к стан­дартному ТА (терминальному адаптеру) ISDN. В остальном же концеп­ции расходятся. ISDN поддерживает услуги передачи речи, данных и видео, предоставляя их по запросу в доступе, который имеет стро­го определенную структуру (в данном случае - 2B+D) и активизирует­ся только при наличии запроса. IDSL- это линия постоянно активизи­рованного доступа ISDN.

Новый стандарт симметричной высокоскоростной цифровой ли­нии SHDSL (Symmetric High-bit rate DSL) имеет теоретический пре­дел скорости 2.3 Мбит/с при использовании одной телефонной пары и до 4.6 Мбит/с при использовании двух пар. Эта технология допус­кает применение регенераторов, что позволяет операторам обслу­живать пользователей, находящихся на расстоянии до 18.5 километ­ров от узла. Технология предусматривает симметричную дуплекс­ную передачу информации и опирается на стандарт 16-уровневого линейного кодирования ТС-РАМ (Trellis Coded Pulse Amplitude Mod­ulation - амплитудно-импульсная модуляция с применением коррек­тирующего кода). Для передачи речи в SHDSL-системе, в отличие от ADSL, нет необходимости иметь POTS/ISDN-сплиттер, разделяю­щий информацию аналоговых телефонов и терминалов ISDN, по­скольку речевой сигнал сегментируется таким же образом, как и сиг­нал данных, передается как ATM-пакет и вновь собирается на дру­гом конце линии. Новый стандарт соответствует рекомендации G.991.2 ITU-T и является итогом длительного пути от ИКМ-30 (коды HDB-3, AMI) к HDSL (код 2B1Q, САР) и, наконец, к SHDSL (кодирова­ние ТС-РАМ). Технология SHSDL выбрана ITU-T в качестве единого стандарта для высокоскоростной симметричной передачи инфор­мации по одной паре.