ADSL -- доступность и функциональность

21 май, 2002 - 23:00Леонід Бараш Сегодня на рынке существует целое семейство различных вариантов технологий доступа к сетям общего пользования по медной витой паре, носящее собирательное название xDSL. Несмотря на то что DSL (Digital Subscriber Line) расшифровывается как цифровая абонентская линия, речь идет о паре модемов, которые, будучи подключенными к абонентской линии со стороны потребителя и поставщика сервиса xDSL соответственно, таковую образуют. То есть, приобретая DSL, вы получаете не линию (она уже есть при наличии телефона), а модем. Этой неточности мы обязаны лаборатории Bell Communication Research (Bellcore). Именно такое название дали изобретатели устройству, реализующему интерфейс базовой скорости (Basic Rate Interface -- BRI) ISDN. В самом общем случае xDSL определяется как технология широкополосного доступа к сетям общего пользования по выделенным соединениям типа точка--точка, позволяющая доставлять данные, голос и видео по витой медной паре абонентского шлейфа.

Для того чтобы понять, зачем необходимо было разрабатывать технологию xDSL, напомним основные особенности функционирования телефонных сетей. В соответствии со своим первоначальным назначением они проектировались и оптимизировались для передачи сигналов голосового диапазона. Поскольку частота этого диапазона не превышает 3,3 kHz, то для передачи голоса с необходимым качеством вполне достаточно 4 kHz. Поэтому на входах в центральных телефонных узлах стоят ограничивающие фильтры. Но телефонный кабель в состоянии пропустить сигнал с частотой до 1 MHz, правда, с существенным затуханием. Однако если обойти ограничивающие фильтры, скажем, с помощью фильтров-разделителей, то при достаточно коротком абонентском шлейфе можно использовать высокие частоты. Именно такая схема и реализуется во всем семействе технологий xDSL (кроме IDSL, о чем ниже). Основное внимание здесь мы уделим варианту Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) по двум причинам. Во-первых, сегодня эта технология является самой распространенной, а во-вторых -- наиболее доступной на украинском рынке.

Методы модуляции В технологии ADSL для модуляции высокочастотной несущей чаще всего используются две конкурирующие схемы: амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей (CAP) и дискретная мультитоновая модуляция (DMT). Однако в основе каждой из них лежит фундаментальный метод квадратурно-амплитудной модуляции (Quadrature Amplitude Modulation -- QAM), который используется по-разному. Этот метод позволяет двум информационным сигналам модулировать две несущие одинаковой частоты, но с различными амплитудами и фазами. Получить волну, модулированную по фазе и амплитуде, довольно сложно. Модулированный сигнал может быть синтезирован посредством сложения модулированных по амплитуде и сдвинутых по фазе двух синусоид. Эти волны, сдвинутые по фазе на 90°, называются квадратурой. Отсюда и происходит название этого метода модуляции. Основное различие между CAP и QAM заключается в способе представления значений сигнала на комплексной плоскости. В схеме CAP для представления фазы и амплитуды не используется несущая (подавление несущей). Дискретная мультитоновая модуляция является иным вариантом QAM. Для уменьшения влияния шумов на высокочастотный сигнал, передаваемый по медной паре, в схеме DMT вся полоса пропускания делится на множество поддиапазонов. Стандарт ANSI ADSL предусматривает 256 каналов для нисходящего потока и 32 канала для восходящего. Все каналы имеют ширину 4,3 kHz. Такое же значение и у разности частот между двумя соседними каналами. Каждая из приведенных схем модуляции обладает как достоинствами, так и недостатками. CAP более проста, зато DMT обеспечивает в десять раз большую полосу пропускания от абонента к провайдеру и в четыре раза -- в обратном направлении.

В основе технологии ADSL лежит весьма правдоподобное допущение, что длина большинства абонентских линий не превышает 5,5 км. Первый стандарт ADSL был предложен в 1989 г. все той же Bellcore Labs. Однако он не получил широкого распространения, поскольку использовал запатентованную схему модуляции, называемую Carrierless AmplitudePhase modulation (CAP) -- амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей. Технология начала приобретать популярность после того, как в 1995 г. ANSI предложил стандарт на базе дискретной мультитоновой модуляции (Discrete MultiTone modulation -- DMT).

Рис. 1.

Рис. 2.

Технология асимметрична в том смысле, что передает данные от оператора к абоненту (downstream) со скоростью, намного превышающей скорость передачи в обратном направлении (upstream). Поэтому она идеально подходит для тех приложений, у которых существенно различаются объемы данных, передаваемых в противоположных направлениях. Вся имеющаяся полоса пропускания делится с помощью технологии FDM (Frequency Divide Multiplexing) на три части (рис. 1). Полоса 0--3,4 kHz отводится стандартному или цифровому (ISDN) телефонному каналу, для низкоскоростного канала с пропускной способностью 16--640 Kbps, по которому передаются запросы абонента (upstream), отводится диапазон 30--138 kHz, а все, что выше, составляет высокоскоростной канал (около 9 Mbps) от провайдера к абоненту (downstream). Если для частотного разделения восходящего и нисходящего потоков используется метод подавления эха (echo cancellation), то эти каналы могут перекрываться. На рис. 2 представлена возможная схема ADSL-коммуникаций. Из нее видно, что фронтальными устройствами у провайдера и абонента являются частотные фильтры-разделители (splitter), которые соответственно либо объединяют, либо разделяют голосовой сигнал телефонного канала и данные канала ADSL.

Длина линии, км	Скорость, Mbps
5,5	1,544
4,9	2,048
3,6	6,312
2,7	8,448

Скорость передачи данных от провайдера к абоненту зависит от ряда факторов, среди которых -- длина абонентской линии, проволочный калибр, наличие мостов-ответвителей (разомкнутых телефонных линий, отходящих в сторону от основной), величина перекрестных наводок, количество скруток и т. п. В таблице приведены примерные оценки этой зависимости.

Как вы смогли уже прочитать в предыдущей статье, сегодня в Украине предлагается еще одна технология доступа, называемая IDSL. Эта аббревиатура означает ISDN DSL, или точнее -- DSL поверх ISDN. Технология использует интерфейс базового доступа BRI, т. е. данные могут передаваться по обычной витой паре со скоростью вплоть до 144 Kbps. Достоинством IDSL является ее способность работать на длинном абонентском шлейфе -- с помощью повторителей его протяженность может доходить до 10 км. В отличие от ADSL, которая в одном физическом канале мультиплексирует и голос, и данные, технология IDSL предназначена только для передачи данных. Далее, если трафик ISDN проходит по голосовой сети провайдера, то канал IDSL подключается к специальному маршрутизатору. Необходимо отметить, что, как и другие технологии семейства xDSL, IDSL также требует выделенной линии.