Відмінності між версіями «Технологія DSL»

Версія за 23:21, 11 листопада 2008

Технологія DSL

Скорочення DSL розшифровується як Digital Subscriber Line (цифрова абонентська лінія). DSL є досить новою технологією, що дозволяє значно розширити смугу пропущення старих мідних телефонних ліній, що з'єднують телефонні станції з абонентами. Будь-який абонент, що користується звичайним телефонним зв'язком, має можливість за допомогою технології DSL значно збільшити швидкість свого з'єднання, наприклад, з мережею Інтернет. Варто пам'ятати, що для організації лінії DSL використаються саме існуючі телефонні лінії; дана технологія тим і гарна, що не вимагає прокладання додаткових телефонних кабелів. У результаті ви одержуєте цілодобовий доступ у мережу Інтернет зі збереженням нормальної роботи звичайного телефонного зв'язку. Ніхто з ваших друзів більше не поскаржиться, що годинниками не може до вас додзвонитися. Завдяки різноманіттю технологій DSL користувач може вибрати підходящу саме йому швидкість передачі даних - від 32 Кбіт/с до більш ніж 50 Мбіт/с. Дані технології дозволяють використання звичайної телефонної лінії для таких широкополосних систем, як відео по запиту або дистанційне навчання. Сучасні технології DSL приносять можливість організації високошвидкісного доступу в Інтернет у кожен будинок або на кожне підприємство середнього й малого бізнесу, перетворюючи звичайні телефонні кабелі у високошвидкісні цифрові канали. Причому швидкість передачі даних залежить тільки від якості й довжини лінії, що з'єднують користувача й провайдера. При цьому провайдери звичайно дають можливість користувачеві самому вибрати швидкість передачі, найбільш відповідну його індивідуальним потребам.

Як працює DSL

Телефонний апарат, установлений у вас удома або в офісі, з'єднується з устаткуванням телефонної станції за допомогою витої пари мідних проводів. Традиційний телефонний зв'язок призначений для звичайних телефонних розмов з іншими абонентами телефонної мережі. При цьому по мережі передаються аналогові сигнали. Телефонний апарат сприймає акустичні коливання (які є природним аналоговим сигналом) і перетворить їх в електричний сигнал, амплітуда й частота якого постійно змінюється. Тому що вся робота телефонної мережі побудована на передачі аналогових сигналів, простіше всього, звичайно ж, використати для передачі інформації між абонентами або абонентом і провайдером саме такий метод. Саме тому вам довелося прикупити на додаток до вашого комп'ютера ще й модем, що дозволяє демодулювати аналоговий сигнал і перетворити його в послідовність нулів й одиниць цифрової інформації, яку сприймає комп'ютер. При передачі аналогових сигналів використовується тільки невелика частина пропускної смуги витої пари мідних телефонних проводів; при цьому максимальна швидкість передачі, що може бути досягнута за допомогою звичайного модему, становить близько 56 Кбіт/с. DSL являє собою технологію, що виключає необхідність перетворення сигналу з аналогової форми в цифрову форму й навпаки. Цифрові дані передаються на ваш комп'ютер саме як цифрові дані, що дозволяє використати набагато більше широку смугу частот телефонної лінії. При цьому існує можливість одночасно використовувати й аналоговий телефонний зв'язок, і цифрову високошвидкісну передачу даних по одній і тій же лінії, розділяючи спектри цих сигналів.

Загальні аспекти технологій DSL

Всі технології DSL (ISDN, HDSL, SDSL , ADSL, VDSL й S H DSL) розроблені для забезпечення високошвидкісної передачі даних по телефонних лініях, споконвічно призначеним для здійснення голосового зв'язку в спектрі частот 300 Гц - 3,4 кгц. В якості попередньої міри, призначеної забезпечити нормальну роботу технологій DSL, з використовуваних для високошвидкісної передачі даних телефонних ліній повинні бути вилучені пупиновские котушки. Такі котушки встановлювалися на деяких мережах через певну відстань і дозволяли підвищити якість телефонного зв'язку по довгих лініях. Розвиток технологій цифрової обробки сигналу (DSP) у сполученні з новітніми алгоритмами й технологіями кодування дозволили підняти інформаційну ємність мереж доступу до небаченої раніше висоти. Ширина використовуваної смуги частот збільшилася на два порядки за останнє десятиліття: від приблизно 100 кгц для вузькополосной ISDN до більш ніж 10 Мгц для VDSL. Більшість стандартів DSL-модемів трактують модем DSL як «насос для перекачування бітів», основне завдання якого полягає у швидкій і надійній передачі даних між трансиверами, установленими на обох кінцях лінії, по спеціальному середовищу, що містить у собі певні параметри лінії й моделі шумів. Параметри лінії й моделі шумів розроблені спеціально для того, щоб відбивати певні умови, з якими модему прийде «зштовхнутися» на реальній мережі доступу. Можливі погіршення роботи, які визначені в стандартах DSL-модемів, приводять до вказівки певного відношення сигнал-шум, відстані і ймовірної швидкості передачі даних. Якщо говорити коротко, DSL-модеми розроблені таким чином, що забезпечують досягнення коефіцієнта бітових помилок (BER) не більше 107 при певних у відповідних стандартах умовах тестування. Мережа доступу являє собою середовище із зовнішніми впливами, і більшість стандартів фізичного рівня для DSL-модемів включають всі або деякі з наведених нижче основних вимог, покликаних забезпечити надійну передачу даних і взаємодію між устаткуванням різних виробників.

• Тестування абонентських ліній - визначення складу й топології (для забезпечення достатньої глибини впровадження технології).

• Перехресні перешкоди й запас по завадостійкості в сталому режимі (допустимість взаємодії з іншими лініями DSL в одному багатопарному кабелі).

• Швидкості передачі даних (лінійна й тільки корисне навантаження).

• Запас по стійкості до імпульсних перешкод і шумів через перехідні процеси (допустимість шумових викидів, наприклад, при подачі викличного дзвінка).

• Обмеження спектральної щільності потужності передавача (для забезпечення спектральної сумісності й мінімізації небажаних випромінювань у радіочастотній області спектра).

• Втрати на відбиття (для забезпечення гарного узгодження лінії й передачі потужності сигналу).

• Симетрія лінійного інтерфейсу (для запобігання проблем, пов'язаних з електромагнітною сумісністю).

• Циклова синхронізація й скремблювання даних (для запобігання цикло-стаціонарного ефекту, наприклад, лінійчатого спектра).

• Час очікування (для мінімізації затримки, наприклад, при передачі голосового трафіка).

• Тремтіння й зсув (для мінімізації втрати даних).

• Протоколи запуску (підтвердження встановлення зв'язку).

• Тимчасові обмеження гарячого/холодного запуску (час, необхідне для синхронізації й досягнення стану надійної передачі - для мінімізації часу неготовності лінії).

• Лінійне кодування (для досягнення ефективного співвідношення біт/з до Гц).

• Режим одночасної двосторонньої передачі (тобто синхронізація, частота, ехоподавлення).

• корекція, Що Попереджає, помилок (для автоматичної корекції помилок передачі на фізичному рівні, без підвищення навантаження, пов'язаної з повторною передачею даних, на протоколи більше високого рівня).

• Вкладені операції й обслуговування (для передачі інформації, пов'язаної з обслуговуванням, наприклад, якості обслуговування).

ISDN-BA (DSL)

Скорочення DSL (Digital Subscriber Line - Цифрова абонентська лінія) споконвічно використалося стосовно ISDN-BA (доступ базового рівня цифрової мережі зв'язку з інтеграцією послуг).

4-рывневий лінійний код PAM (амплітудно-імпульсна модуляція, пряма, немодульована передача), відомий як 2B1Q, був розроблений компанією BT Laboratories. ETSI (Європейський інститут телекомунікаційних стандартів) адоптував цей код для Європи й також як альтернатива розробив лінійний код 4B3T (MMS43), в основному використовуваний у Німеччині.

Здебільшого модеми ISDN-BA використають технологію компенсації лун-сигналів, що дозволяє організувати повністю дуплексну передачу на швидкості 160 Кбыт/з по одній ненавантаженій парі телефонних проводів. Трансиверы ISDN-BA, у яких використається технологія ехоподавлення, дозволяють використати смугу частот приблизно від 10 кгц до 100 кгц, а пік спектральної щільності потужності систем DSL, що базуються на 2B1Q, перебуває в районі 40 кгц із першим спектральним нулем на частоті 80 кгц. Системи ISDN-BA вигідно відрізняються тим, що можуть використатися на довгих телефонних лініях, і більша частина абонентських ліній допускає використання даних систем. Дана технологія вже використається протягом значного часу, і за останні роки було досягнуто значне поліпшення робочих характеристик трансиверов.

Міжнародні стандарти ISDN-BA більшою мірою визначають аспекти передачі для фізичного рівня для інтерфейсу ISDN «U» або тільки провідного інтерфейсу. У Європі це ставиться з мережним закінченням, власником яких є компанія Telco, і обслуговуванню, надаваному по шині S/T, що є стандартом UNI (мережного інтерфейсу користувача). Передача даних по лінії DSL звичайно здійснюється по двох каналах «В» (каналам передачі інформації) зі швидкістю 64 Кбіт/з по кожному, плюс по каналі «D» (службовому каналу), по якому зі швидкістю 16 Кбіт/з передаються сигнали керування й службова інформація, іноді він може використатися для пакетної передачі даних. Це забезпечує користувачеві можливість доступу зі швидкістю 128 Кбіт/з (плюс передача службової інформації - разом 144 Кбіт/с). Додатковий службовий канал в 16 Кбит/з надається для EOC (убудованого експлуатаційного каналу), що призначений для обміну інформацією (наприклад, статистики роботи лінії передачі даних) між LT (лінійним закінченням) і NT (мережним закінченням). Звичайно убудований експлуатаційний канал недоступний кінцевому користувачеві.

Малюнок 1. Концепція ISDN-BA базового рівня (DSL).

По усім світі було встановлено кілька мільйонів ліній ISDN-BA. Потреба в лініях ISDN значно збільшилася, тому що значно виросла потреба у високошвидкісному доступі в мережу Інтернет.

HDSL

Стандарт HDSL (високошвидкісна цифрова абонентська лінія) бере свій початок від стандарту ISDN-BA. Оригінальна концепція HDSL була розроблена в Північній Америці, розроблювачі DSL намагалися підвищити тактову частоту ISDN, щоб побачити, наскільки далеко й наскільки швидко можуть працювати системи високошвидкісної передачі даних. Варто також ураховувати, що одночасно також дуже швидко розвивалася технологія DSP (технологія цифрової обробки сигналу). Дослідницька робота привела до дивного відкриття. Виявляється, навіть проста 4-уровневая модуляція PAM (амплітудно-імпульсна модуляція) дозволяє працювати на швидкостях до 800 Кбит/із при цілком прийнятній довжині лінії (у США дана зона називається Carrier Serving Area - зона обслуговування оператора). Була знову використана технологія компенсації лун-сигналів, що дозволила організувати двосторонню передачу даних зі швидкістю 784 Кбит/з по одній парі проводів, відповідаючи при цьому всім вимогам по відстані передачі й запасу по завадостійкості, які повинні бути виконані для надання необхідної якості обслуговування.

HDSL являє собою систему двосторонньої симетричної передачі даних (дивитеся малюнок 2), що дозволяє передавати дані зі швидкістю 1,544 Мбит/з або 2,048 Мбит/з по декількох парах проводів мережі доступу. Рекомендовано два лінійних коди: амплітудно-імпульсна модуляція 2B1Q й амплітудно-фазова модуляція без несучої (CAP). Модуляція CAP використається для передачі зі швидкістю 2,048 Мбит/з, у той час як для модуляції 2B1Q визначені два різних цикли.

Малюнок 2. Концепція високошвидкісної цифрової абонентської лінії (HDSL).

Стандарт 2B1Q для 2,048 Мбит/із забезпечує як двосторонню передачу по одній парі проводів, так і паралельну передачу по двох або трьох парах проводів. Це дозволяє розподілити дані по декількох парах і знизити швидкість передачі символів для збільшення граничної довжини лінії, по якій може здійснюватися передача. Стандарт CAP дозволяє передавати дані тільки по однієї або двох парах проводів, а стандарт 2B1Q для швидкості 1,544 Мбит/із призначений тільки для двох ліній.

ADSL

Технологія ADSL (асиметрична цифрова абонентська лінія) також була розроблена в Північній Америці в середині 1990-х років. Вона була розроблена для надання таких послуг, які вимагають асиметричної передачі даних, наприклад, відео по запиті, коли потрібно передавати великий потік даних убік користувача, а убік мережі від користувача передається набагато менший обсяг даних.

Була потрібно дуже висока якість передачі (коефіцієнт бітових помилок BER не менш 1 х 10-9 ), тому що була потрібна технологія передачі потоків відеоданих з кодуванням MPEG, що характеризується дуже високим кодуванням і низькою надмірністю, коли навіть одиничні помилки значно впливають на якість зображення. Це зажадало використання технологій чергування даних й FEC (упреждающая корекція помилок), які ніколи не розглядалися стосовно ISDN-BA або HDSL. Ціною за це послужило збільшення часу очікування. Саме тому ранні системи ADSL мали затримку в 20 мсек у порівнянні з ISDN-BA або HDSL, які не перевищували межа в 1,25 мсек.

Малюнок 3. Концепція асиметричної цифрової абонентської лінії (ADSL).

Крім того, що технологія ADSL забезпечує вкрай асиметричну передачу даних, вона також відрізняється від ISDN-BA/HDSL тим, що дозволяє використати ту ж саму пару проводів для традиційного телефонного зв'язку. Для цього використаються спеціальні пристрої поділу сигналів (сплиттеры) (дивитеся малюнок 3).

ADSL використає технологію FDD (частотний поділ для забезпечення дуплексного зв'язку), що дозволяє виділити одну смугу частот для висхідного потоку даних (напрямок від користувача убік станції), а іншу смугу частот - для спадного потоку даних (від станції убік користувача). Це дозволяє розширити використовувану смугу частот приблизно до 1 Мгц. У деяких варіантах ADSL використається технологія придушення лун-сигналів, що дозволяє ще краще використати доступний спектр частот, перекриваючи частину діапазону, зайнятого спадним потоком даних, передачею даних у висхідному напрямку. На малюнку 7 показаний приклад використання технології FDD для поділу висхідного й спадного потоків даних і сплиттера.

Малюнок 4. Приклад ADSL із частотним ущільненням і сплиттером.

Примітка: Фільтр верхніх частот може перебувати на вході блоку мережного закінчення ADSL.

- Узгодження імпедансів. - Мінімізація втрат. - Поділ спектрів телефонного зв'язку й ADSL. - Збереження якості телефонного зв'язку. - Забезпечення стабільного каналу передачі даних для ADSL.

Швидкості спадного й висхідного потоків даних змінюються й залежать від довжини абонентської телефонної лінії й рівня шумів. В основному на ADSL впливають перешкоди на далекому кінці лінії (FEXT), у той час як ISDN-BA й HDSL звичайно мають обмеження через перешкоди на ближньому кінці лінії (NEXT). Саме те, що основні обмеження стосуються перешкод на далекому кінці лінії, дозволяє досягти швидкості передачі для спадного потоку даних в 2 Мбит/з по більшості абонентських телефонних ліній. Смуга частот, використовувана для висхідного потоку даних, за технологією значно вже, тому звичайно швидкість передачі висхідного потоку даних досягає декількох сотень Кбит/с.

Трансивер ADSL може виступати не тільки засобом бітової передачі, але й засобом передачі осередків АТМ, тобто мати мультисервисные можливості.

VDSL

Технологія VDSL (сверхвысокоскоростная цифрова абонентська лінія) є результатом природної еволюції технології ADSL убік збільшення швидкості передачі даних і використання ще більш широкої смуги частот. Дана технологія може бути успішно впроваджена шляхом скорочення ефективної довжини абонентської лінії за рахунок розширення мережі волоконно-оптических ліній й їхнього впровадження в існуючу мережу доступу. Така архітектура відома як F T TC (Fibre to the Cabinet, тобто волоконно-оптический кабель до монтажної шафи) і показана на малюнку 8, а концепція VDSL показана на малюнку 5.

Малюнок 5. концепція VDSL.

SDSL

Симетрична або двухпроводная лінія DSL (SDSL) є симетричною й базується на більше ранній технології HDSL, але має цілий ряд удосконалень, які дозволяють більш гнучко організувати передачу даних по одній парі проводів. Технологія SDSL може знайти застосування як у сфері бізнесу, так й у приватному секторі, що створює їй дуже високу потенційну цінність.

Варто помітити, що деякі сучасні виробники узкополосного комутаційного встаткування розглядають дану технологію як один зі способів продовження існування встаткування даного типу. Технологія SDSL може використатися у вигляді убудованих лінійних карт, здатних передавати 2 канали В що комутирує трафика через комутаційну мережу. Будь-які інші можливості високошвидкісного доступу виводяться з комутирує сети, що, у не комутирує сеть, що, високошвидкісної передачі даних IP або ATM. Крім того, технологія SDSL сумісна з архітектурою мультиплексора доступу цифрової абонентської лінії (DSLAM) і може використатися як доповнення до таких технологій доступу як HDSL, ADSL й VDSL.