Лекция. Технологии xDSL

Цель лекции: изучение студентами технологий xDSL.

Содержание:

- основные понятия xDSL;

- технология АDSL.

Основные понятия xDSL

хDSL (digital subscriber line, цифровая абонентская линия) - семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала [3, 5].

Технологии хDSL появились в середине 90-х годов как альтернатива цифровому абонентскому окончанию ISDN.

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; также есть другой вариант названия - Digital Subscriber Loop - цифровой абонентский шлейф). Технологии хDSL позволяют передавать данные со скоростями, значительно превышающими те скорости, которые доступны даже лучшим аналоговым и цифровым модемам. 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.

Технологии хDSL можно разде­лить на:

- симметричные;

- асимметричные.

Технология ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) - модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Так как у большинства пользователей объём входящего трафика значительно превышает объём исходящего, то скорость исходящего трафика значительно ниже [3, 5].

Передача данных по технологии ADSL реализуется через обычную аналоговую телефонную линию при помощи абонентского устройства - модема ADSL и мультиплексора доступа (DSL Access Module или Multiplexer, DSLAM), находящегося на той АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя, причём включается DSLAM до оборудования самой АТС. В результате между ними оказывается канал без каких-либо присущих телефонной сети ограничений. DSLAM мультиплексирует множество абонентских линий DSL в одну высокоскоростную магистральную сеть. Структурная схема ADSL подключения приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Структурная схема ADSL подключения

Также они могут подключаться к сети ATM по каналам PVC (постоянный виртуальный канал - Permanent Virtual Circuit) с провайдерами услуг Internet и другими сетями.

Стоит заметить, что два ADSL-модема не смогут соединиться друг с другом, в отличие от обычных dial-up-модемов.

Технология ADSL представляет собой вариант DSL, в котором доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком несимметрично, - для большинства пользователей входящий трафик значительно более существенен, чем исходящий, поэтому предоставление для него большей части полосы пропускания вполне оправдано (исключениями из правила являются пиринговые сети, видеозвонки и электронная почта, где объём и скорость исходящего трафика бывают важны). Обычная телефонная линия использует для передачи голоса полосу частот 0,3…3,4 кГц. Чтобы не мешать использованию телефонной сети по её прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона частот находится на уровне 26 кГц. Верхняя же граница, исходя из требований к скорости передачи данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц. Эта полоса пропускания делится на две части: частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены исходящему потоку данных, а частоты от 138 кГц до 1,1 МГц - входящему. Полоса частот от 26 кГц до 1,1 МГц была выбрана не случайно. В этом диапазоне коэффициент затухания почти не зависит от частоты.

Такое частотное разделение позволяет разговаривать по телефону, не прерывая обмен данными по той же линии. Разумеется, возможны ситуации, когда либо высокочастотный сигнал ADSL-модема негативно влияет на электронику современного телефона, либо телефон из-за каких-либо особенностей своей схемотехники вносит в линию посторонний высокочастотный шум или же сильно изменяет её АЧХ в области высоких частот; для борьбы с этим в телефонную сеть непосредственно в квартире абонента устанавливается фильтр низких частот (частотный разделитель, англ. Splitter), пропускающий к обычным телефонам только низкочастотную составляющую сигнала и устраняющий возможное влияние телефонов на линию. Такие фильтры не требуют дополнительного питания, поэтому речевой канал остаётся в строю при отключённой электрической сети и в случае неисправности оборудования ADSL.

Передача к абоненту ведётся на скоростях до 8 Мбит/с, хотя сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 25 Мбит/с (VDSL), однако в стандарте такая скорость не определена. В системах ADSL под служебную информацию отведено 25% общей скорости, в отличие от ADSL2, где количество служебных битов в кадре может меняться от 5,12 % до 25%. Максимальная скорость линии зависит от ряда факторов таких, как длина линии, сечение и удельное сопротивление кабеля. Также существенный вклад в повышение скорости вносит тот факт, что для ADSL линии рекомендуется витая пара (а не ТРП), причём экранированная, а если это многопарный кабель, то и с соблюдением направления и шага повива.

При использовании ADSL данные передаются по общей витой паре в дуплексной форме. Для того чтобы разделить передаваемый и принимаемый поток данных, существуют два метода: частотное разделение каналов (Frequency Division Multiplexing, FDM) и эхо компенсация (Echo Cancelation, EC).

ADSL-модем представляет собой устройство, построенное на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП или DSP), аналогично применяемому, в обычных модемах (см. рисунок 4.2).

Стандарты ADSL:

- ITU G.992.3 (также известен как G.DMT.bis или ADSL2) - стандарт ITU (Международный союз электросвязи), расширяющий возможности базовой технологии ADSL до указанных ниже скоростей передачи данных:

1) по направлению к абоненту - до 12 Мбит/с (все устройства ADSL2 должны поддерживать скорость до 8 Мбит/c);

2) по направлению от абонента - до 3,5 Мбит/с (все устройства ADSL2 должны поддерживать скорость до 800 кбит/с).

Фактическая скорость может варьироваться в зависимости от качества линии:

- ITU G.992.4 (также известен как G.lite.bis) - стандарт для технологии

Рисунок 4.2 – Структурная схема передающего узла ADSL-модема

ADSL2 без использования сплиттера. Требования к скорости составляют 1,536 Мбит/с по направлению к абоненту и 512 кбит/с в обратную сторону.

- ITU G.992.5 (также известен как ADSL2+, ADSL2Plus или G.DMT.bis.plus) — стандарт ITU (Международный союз электросвязи), расширяет возможность базовой технологии ADSL, удваивая число битов входящего сигнала до указанных ниже скоростей передачи данных:

1) по направлению к абоненту — до 24 Мбит/с;

2) по направлению от абонента — до 1,4 Мбит/с.

Фактическая скорость может варьироваться в зависимости от качества линии и расстояния от DSLAM до дома клиента. В стандарте прописаны скорости для витой пары, при использовании линии другого типа скорость может быть намного ниже.

В ADSL2+ удваивается диапазон частот по отношению к ADSL2 от 1.1 МГц до 2.2 МГц, что влечет за собой увеличение скорости передачи данных входящего потока предыдущего стандарта ADSL2 c 12 Мбит/с до 24 Мбит/с (см. рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 – Диапазоны частот ADSL и ADSL2+