Файл: Учебное пособие СанктПетербург 2014.pdf

137 мнению авторов, технологии. Самые распространенные из них более подроб- но рассматриваются ниже.
Таблица 7.4. Типовое применение популярных стандартов DSL
Приложение
ISDL
Цифровая абонент- ская линия ISDN
(дуплекс
128 Кбит/с)
SDSL/HDSL
(дуплекс до
2 Мбит/с)
ADSL
(до 8 Мбит/с от сети и до 800
Кбит/с к сети)
VDSL
Доступ к удаленной LAN

138
 когда требуется оперативно и недорого объединить в локальную сеть несколько удаленных подразделений, один из которых расположен в непосредственной близости от телефонной станции или между ними уже имеется телефонная проводка, а дополнительное кабилирование технически или экономически затруднительно.
Технология SHDSL эффективна в следующих случаях [23]:
 когда требуется быстрое и надежное объединение разнесенных под- разделений, расположенных на относительно большом расстоянии
(до 7–8 км), в единую сеть;
 когда необходимо обеспечить симметричное дуплексное соединение с гарантированной полосой пропускания и высокими параметрами скорости и дальности передачи данных по витой паре; при наличии другого SHDSL-оборудования взаимная совместимость SНDSL- устройств с оборудованием разных производителей позволяет совме- стно использовать как модульные концентраторы, так и отдельные пары модемов, соответствующие этому стандарту;
 в критически важных приложениях – в системах управления произ- водством, в ведомственных сетях передачи данных благодаря дально- сти и надежности связи;
 в любых случаях при условии, что можно «пожертвовать» линией аналоговой телефонной связи, так как SHDSL не оставляет возмож- ности сохранить обычную телефонную связь на линии одновременно с передачей данных.
Технологии ADSL эффективны в следующих случаях [23]:
 для интернет-провайдеров, предоставляющих массовый доступ в Ин- тернет, поскольку базой для внедрения ADSL-сервисов является су- ществующая инфраструктура распределительной телефонной сети, а также на предприятиях при концентрации пользователей в зонах об- служивания местной АТС;
 когда требуется быстро и дешево подключить несколько территори- ально разнесенных пользователей в единую сеть узлов, расположен- ных на относительно небольшом расстоянии (до 4–5 км), при этом, однако, на центральном узле необходимо использовать многопорто- вые концентраторы;
 при дефиците кабельной емкости на магистральных и распредели- тельных кабелях и необходимости сохранить обычную телефонную связь на используемых линиях.
Технология VDSL эффективна в следующих случаях [23]:
 операторам связи и интернет-провайдерам наряду с ADSL – и SНDSL-решениями на небольших удалениях (до 1,5 км) от точек присутствия с целью предоставления услуг нового качества в рамках имеющегося бюджета;
 для интеграции существующих Ethernet-сетей со строящейся теле- фонной сетью, например в отелях, офисах, складских комплексах;

139
 для предоставления интегрированных услуг передачи данных и теле- фонии в бизнес-центрах, гостиничных комплексах, коттеджных по- селках с возможностью сохранить обычную телефонную связь на ис- пользуемых линиях;
 в многоквартирных жилых домах, когда требуется оперативно и надежно предоставить доступ в Интернет и есть доступ к домовой телефонной проводке;
 при сверхвысоких требованиях к пропускной способности канала пе- редачи данных, дефиците кабельной емкости на магистральных и аспределительных телефонных кабелях и необходимости сохранить обычную телефонную связь на используемых медных линиях.
7.2 Технологии цифровых абонентских линии DSL
и их функциональные особенности
DSL представляет собой набор различных технологий, позволяющих ор- ганизовать цифровую абонентскую линию. Для того чтобы понять данные технологии и определить области их практического применения, следует по- нять, чем эти технологии различаются. Прежде всего, всегда следует держать в уме соотношение между расстоянием, на которое передается сигнал, и ско- ростью передачи данных, а также разницу в скоростях передачи «нисходяще- го» (от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в сеть) пото- ка данных.
7.2.1 Цифровая абонентская линия IDSN
Сокращение DSL (Digital Subscriber Line – Цифровая абонентская линия) изначально использовалось по отношению к ISDN-BA (доступ базового уровня к цифровой сети связи с интеграцией услуг) [35].
В большинстве своем модемы ISDN-BA используют технологию ком- пенсации эхо-сигналов, которая позволяет организовать полностью дуплекс- ную передачу на скорости 160 Кбит/с по одной ненагруженной паре теле- фонных проводов. Трансиверы ISDN-BA, в которых используется технология эхоподавления, позволяют использовать полосу частот приблизительно от 10 до 100 кГц, а пик спектральной плотности мощности систем DSL, ба- зирующихся на 2B1Q, находится в районе 40 кГц с первым спектральным нулем на частоте 80 кГц. 4-уровневый линейный код PAM (амплитудно- импульсная модуляция, прямая, немодулированная передача), известный как
2B1Q, был разработан компанией BT Laboratories. ETSI (Европейский инсти- тут телекоммуникационных стандартов) адоптировал этот код для Европы и также в качестве альтернативы разработал линейный код 4B3T (MMS43), в основном используемый в Германии [35].
Системы ISDN-BA выгодно отличаются тем, что могут использовать-
ся на длинных телефонных линиях, и большая часть абонентских линий до-
пускает использование данных систем. Данная технология уже используется

140 в течение значительного времени, и за последние годы было достигнуто зна- чительное улучшение рабочих характеристик трансиверов [35].
Передача данных по линии DSL обычно осуществляется по двум кана- лам «В» (каналам передачи информации) со скоростью 64 Кбит/с по каждо- му, плюс по каналу «D» (служебному каналу), по которому со скоростью
16 Кбит/с передаются сигналы управления и служебная информация, иногда он может использоваться для пакетной передачи данных (рис. 7.5). Это обес- печивает пользователю возможность доступа со скоростью 128 Кбит/с (плюс передача служебной информации – итого 144 Кбит/с). Дополнительный слу- жебный канал в 16 Кбит/с предоставляется для встроенного служебного ка- нала, который предназначен для обмена информацией (например, статистики работы линии передачи данных) между LT (линейным окончанием) и NT (се- тевым окончанием). Обычно встроенный эксплуатационный канал недосту- пен конечному пользователю [35].
Рис. 7.5. Концепция ISDN-BA базового уровня (DSL)
По всему миру было установлено несколько миллионов линий ISDN-BA.
Потребность в линиях ISDN значительно увеличилась, так как значительно выросла потребность в высокоскоростном доступе в сеть Интернет [35].
Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничи- ваются 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 яв- ляется некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является «по- стоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения [37].
7.2.2 Асимметричная цифровая абонентская линия ADSL
Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line – асимметричная цифровая абонентская линия) также была разработана в Северной Америке в середине 1990-х годов. Она была разработана для предоставления таких ус- луг, которые требуют асимметричной передачи данных, например, видео по запросу, когда требуется передавать большой поток данных в сторону поль-

141 зователя, а в сторону сети от пользователя передается гораздо меньший объ- ем данных [35].
Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленно- го соединения» (когда исключается необходимость каждый раз набирать те- лефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т. п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают.
Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоро- стью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов.
Скорость передачи порядка 6-8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм [37, 38].
Для ADSL требовалось очень высокое качество передачи (коэффициент битовых ошибок BER не менее 110
–9
), потому что была нужна технология передачи потоков видеоданных с кодировкой MPEG, характеризующейся очень высоким битрейтом и низкой избыточностью, когда даже единичные ошибки оказывают значительное влияние на качество изображения. Это по- требовало использования технологий чередования данных и FEC (упреж- дающая коррекция ошибок), которые никогда не рассматривались по отно- шению к ISDN-BA или HDSL. Ценой за это послужило увеличение времени ожидания. Именно поэтому ранние системы ADSL имели задержку в 20 мс по сравнению с ISDN-BA или HDSL, которые не превышали предел в 1,25 мс [35].
Кроме того, что технология ADSL обеспечивает крайне асимметричную передачу данных, она также отличается от ISDN-BA/HDSL тем, что позволя- ет использовать ту же самую пару проводов для традиционной телефонной связи. Для этого используются специальные устройства разделения сигналов
(сплиттеры) – рис. 7.6 [35].
Рис. 7.6. Концепция асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL)

142
ADSL использует технологию FDD (частотное разделение для обеспече- ния дуплексной связи), которая позволяет выделить одну полосу частот для восходящего потока данных (направление от пользователя к станции), а дру- гую полосу частот — для нисходящего потока данных (от станции к пользо- вателю) – рис. 7.7 [35].
Рис. 7.7. Пример ADSL с частотным уплотнением и сплиттером
Технология FDD позволяет расширить используемую полосу частот приблизительно до 1 МГц. В некоторых вариантах ADSL используется тех- нология подавления эхо-сигналов, что позволяет еще лучше использовать доступный спектр частот, перекрывая часть диапазона, занятого нисходящим потоком данных, передачей данных в восходящем направлении.
Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с анало- говыми модемами и протоколами ISDN HDSL и SHDSL – то, что поддержка голоса никак не отражается на параллельной передаче данных по двум быст- рым каналам. Это связано с тем, что ADSL основана на принципах разделе- ния частот, благодаря чему голосовой канал надежно отделяется от двух дру- гих каналов передачи данных [36].
Оборудование ADSL, размещенное на АТС, и абонентский ADSL-модем,
подключаемые к обоим концам телефонной линии, образуют три группы ка-
налов (три поддиапазона) передачи данных и телефонии [36]:
 высокоскоростную из сети в компьютер (скорость – от 32 Кбит/с
до 8 Мбит/с);
 скоростную от компьютера в сеть (скорость – от 32 Кбит/с
до 1 Мбит/с);
 простой канал телефонной связи, по которому передаются обыч-
ные телефонные разговоры.
Технология OFDM для ADSL-DMТ (Discrete Multi Tone)
В рамках скоростных каналов для передачи данных используется устой- чивая к узкополосным помехам и шумам технология DMT, в соответствии с

143 которой вся свободная от телефонии полоса (от 26 кГц до 1,1 MГц для базо- вой технологии и до 2,2 МГц для ADSL2+) делится на элементарные каналы шириной немногим более 4 кГц, и разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Величина максимально достижимой скорости передачи/приема данных при этом, повторимся, зависит от длины и качества телефонной линии [36].
Основные положения метода модуляции DMT (Discrete Multi Tone) бы- ли сформулированы и запатентованы специалистами Amati Communications еще в начале 1990-х годов. С 1993 года технология стандартизирована ANSI в качестве метода линейного кодирования для систем передачи данных. На настоящий момент DMT является одной из основных схем модуляции для технологий ADSL и VDSL (рис. 7.8) [36].
Технология DМТ использует не одну, а группу частот несущих колеба- ний. Весь расчетный частотный диапазон линии делится на несколько участ- ков шириной по 4,3125 кГц. Каждый из них используется для организации независимого канала передачи данных.
Рис. 7.8. Технологии ADSL/ADSL2+: использование частотного диапазона линии
На этапе проверки качества линии передатчик, исходя из уровня помех в частотном диапазоне участка, для каждого из этих каналов выбирает под- ходящую модуляционную схему.
На «чистых» каналах с малым уровнем шумов могут быть использованы
«продвинутые» методы модуляции с высоким уровнем, например QAM-64, на более зашумленных участках – типа QPSK. Такой принцип регулирования скорости обмена позволяет наиболее точно согласовывать параметры моду- лированного сигнала с параметрами линии, по которой он будет передавать- ся. При передаче данных информация распределяется между независимыми каналами пропорционально их пропускной способности, приемнику остается выполнить операцию демультиплексирования и восстановить исходный ин- формационный поток [36].
Скорости нисходящего и восходящего потоков данных в ADSL изменя- ются 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 ограниче-