xDSL — «зоопарк», где «x» — порода «зверя»

Предыстория

В последнее время аббревиатуры DSL, xDSL и особенно ADSL так и замелькали на страницах компьютерной прессы. Эта новая технология стремительно ворвалась в мир информационных технологий, угрожая совершить переворот в сфере телекоммуникаций.

Впервые аббревиатура DSL была обнародована фирмой Bellcore (ныне Telcordia Technologies). Характеризует фирму уже то, что помимо DSL, Bellcore разработала такие технологии, как ATM и SONET. Переименование произошло в 1997 году и было одним из условий приобретения фирмы корпорацией SAIC (Science Applications International Corporation).

Расшифровывается DSL как Digital Subscriber Line (цифровая выделенная линия) и представляет собой различные способы передачи данных со скоростью, существенно превосходящей ISDN по уже существующим медным телефонным проводам на расстояние до 18 000 футов (5,4 км). Буква «x» означает, что на этом месте могут стоять различные уточняющие обозначения, например A, H и т.д. Объединяет все технологии DSL применение способов модуляции CAP (Carrierless Amplitude and Phase — амплитудно-фазовая с подавлением несущей) или FDM (Frequency Division Multiplexing — частотное мультиплексирование).

Любопытно, что изначально DSL разрабатывалась как технология для реализации видео по заказу и интерактивного ТВ. Однако Акт о реформах в телекоммуникациях 1996 года, разрешивший конкуренцию телекоммуникационных, телефонных, кабельных, радио/телепередающих и других компаний, связанных с передачей информации, изменил ситуацию. Началась гонка за предоставление скоростных каналов передачи цифровой информации, и единственной более или менее готовой технологией оказалась xDSL. Именно в ней телекоммуникационные фирмы видели способ удовлетворения растущей потребности в передаче большего количества данных, обусловленной взрывным ростом Интернета и Интернет-телефонии.

Обитатели «зоопарка»

Как уже упоминалось, «x» обозначает возможность наличия модификатора, характеризующего особенности данной модификации технологии DSL. В настоящее время утверждены стандарты на ADSL, RADSL, HDSL, SDSL, VDSL и ADSL Lite (G-Lite). Для понимания технологий и применений, на которые они ориентированы, необходимо знать, в чем разница между ними.

Технология ADSL (Asymmetric DSL) является асимметричной в том смысле, что пропускная способность в разные стороны канала не одинакова. Скорость передачи от провайдера к клиенту гораздо больше, чем от клиента к провайдеру. Такая асимметрия делает технологию ADSL идеальной для серфинга по Интернету, получения видео по запросу и удаленного подключения к локальной сети. В случае всех этих применений обычно принимается гораздо больше данных, нежели отправляется. ADSL предусматривает скорость передачи в сторону клиента от 1,5 до 8 Мбит/с и от 640 Кит/с до 1,54 Мбит/с — в сторону провайдера. По проводам толщиной 24 AWG (American Wire Gauge, Американский калибр проводов — около 0,6 мм) обеспечивается дальность 18 000 футов (5,4 км). Провод, которым пользуются в Европе и в странах бывшего СССР — обычно 0,5 мм, что соответствует 26 AWG. При такой толщине обеспечивается дальность до 15 000 футов (4,5 км). Как правило, по технологии ADSL подключаются по существующим телефонным линиям, при этом голосовой телефон функционирует в прежнем объеме, а для разделения аналогового и цифрового потоков устанавливается специальное устройство — splitter (расщепитель, разделитель).

RADSL (Rate adaptive ADSL — ADSL с адаптацией скорости) отличается от предыдущей технологии тем, что в зависимости от качества канала и уровня помех скорость передачи может изменяться. Технология была разработана с расчетом снижения трудоемкости установки.

ADSL Lite, или G.Lite, является наименее скоростной среди членов семейства. Она была разработана специально из расчета на подключение индивидуальных клиентов к сети Интернет. При этом не требуется разделитель, за счет снижения скорости передачи повышены надежность и дальность связи. Разработка этой технологии направлялась рабочей группой 15 ITU (International Telecommunications Union — Международный союз по телекоммуникациям) и закончилась принятием стандарта G.992.2 в октябре 1998 года. Дополнительные стандарты, предназначенные для обеспечения совместимости, выпущены или разрабатываются ANSI, форумом ATM и форумом ADSL.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line — Высокоскоростная DSL) обеспечивает симметричный канал со скоростью передачи 1,544 Мбит/с по двум парам или 2,048 Мбит/с по трем. Эта технология широко применяется как альтернатива каналам T1 и E1. Несмотря на меньшую, чем у ADSL, дальность — до 12 000 футов (3,6 км), она используется для создания цифровых каналов связи между АТС, в кампусных сетях и для подключения корпоративных клиентов и Интернет-провайдеров. Для достижения требуемой дальности используются повторители. Разрабатываемый в настоящее время ANSI стандарт HDSL II, HDSL второго поколения, будет, обеспечивая те же характеристики, использовать только одну пару.

Существующая ныне технология SDSL (Single-Line DSL) обеспечивает те же параметры, что и HDSL, но на дальности до 10 000 футов (3 км) и является предшественником HDSL II.

Наконец, VDSL (Very High Bit-Rate DSL) является наибыстрейшей во всем семействе, обеспечивая скорости от 13 до 52 Мбит/с в сторону клиента и от 1,5 до 2,3 Мбит/с в сторону провайдера по одной паре проводов при дальности от 1000 до 4500 футов (300-900 м). Выполняя все функции, что и ADSL, VDSL пригодна также для передачи сигнала цифрового телевидения высокой четкости (ТВВЧ).

Технологии DSL до сих пор остаются фирменными (кроме G.Lite), так как внутри стандартов имеется достаточно степеней свободы, позволяющих каждому разработчику реализовать указанные в стандарте параметры «наилучшим» способом. Так что наличие аппаратуры от различных фирм на разных концах одной и той же линии — ситуация, в настоящее время не просто маловероятная, но и невозможная. Несмотря на принятие DMT в качестве стандартного метода модуляции, CAP до сих пор применяется довольно широко.

Анатомия «животных»

В качестве основы для обоих способов модуляции — CAP и DMT — используется старый добрый способ квадратурной амплитудной модуляции, применяющийся уже несколько десятилетий для передачи данных как по проводам, так и по радиоканалам. Различие кроется в деталях реализации.

Способ модуляции CAP предусматривает подавление несущей частоты, которая восстанавливается на принимающей стороне. Таким образом, на передачу самой несущей расходуется меньше энергии, а на передачу собственно данных — больше. При этом ширина полосы передаваемого сигнала максимальна (в пределах допустимого). Это означает необходимость эхокомпенсации, что приводит к удорожанию модемов. Возможно также применение разных несущих частот для приема и передачи, что, однако, снижает скорость обмена.

При способе модуляции DMT по стандарту ANSI T1.413 полоса частот примерно 1,1 МГц делится на 256 полос, называемых каналами, каждая из которых занимает 4,3125 КГц. Для предотвращения взаимовлияния с традиционными аналоговыми сигналами каналы с 1 по 6 не используются. Передача данных в сторону провайдера осуществляется при помощи каналов от 7 до 38. Для передачи в сторону клиента используются либо 250 каналов при условии применения эхокомпенсации в каналах 7-38, либо 218 — при отсутствии таковой (даже здесь есть свобода маневра для создания несовместимых реализаций одного и того же стандарта). В каждом из каналов данные передаются со скоростью, ограниченной шириной полосы, но в целом эти скорости суммируются на принимающей стороне.

Модуляция в каждом из каналов осуществляется по методу QAM.

То, что DMT основывается на множественности каналов, делает этот способ модуляции идеальным для адаптивной передачи данных — когда полная пропускная способность изменяется в зависимости от качества канала передачи. По каждому из каналов можно осуществлять постоянный контроль, изменяя скорость передачи в зависимости от отношения «сигнал/шум» и количества сбоев. В определенной степени это относится и к способу CAP, но из-за гораздо большей ширины полосы точность подстройки значительно меньше.

Способности «зверей»

DSL, однако, — это не только и не столько схема модуляции, но и схема взаимодействия с протоколами высших уровней. Пришедшая из мира телекоммуникаций, DSL имеет структуру кадров, схожую с SONET (что неудивительно, учитывая генеалогию). Существуют схемы, по которым поверх этих кадров можно пропускать ячейки ATM, кадры IP, аудио- или видеопотоки.

Наиболее весомой по числу установленных каналов, несомненно, будет ADSL, предназначенная для подключения индивидуальных заказчиков или небольших фирм к Интернету и к другим телекоммуникационным службам. В этом случае схема подключения предельно проста. У клиента устанавливается ADSL-модем и, при необходимости, разделитель. На другом конце абонентской линии, в помещении АТС, устанавливается стойка из модемов, которые подключаются к линии параллельно уже имеющемуся телефонному оборудованию. Эти модемы при помощи цифровых каналов подключаются к маршрутизаторам провайдера Интернета. Модемы, установленные на АТС и у клиента, соединены постоянно, вне зависимости от состояния голосового канала, то есть для установления соединения не нужно предпринимать никаких действий.

Таким образом, для широкого внедрения ADSL необходима соответствующая инфраструктура — наличие высокоскоростных цифровых каналов связи между АТС и провайдерами и наличие у провайдеров достаточно скоростных каналов связи с международными сетями, способных выдержать многократно возросшую нагрузку.

Более реалистично выглядит использование ADSL для подключения к информационным сетям небольших групп пользователей, то есть небольших фирм или жилых домов.