2.1 Характеристика технологій xDsl

HDSL (High - bit - rate DSL), або технологія високошвидкісної цифрової абонентської лінії, - це первісток сімейства xDSL, розроблений у кінці 80-х рр. компанією Bellcore (після розчленовування AT&T - науково-дослідний центр регіональних телефонних компаній США). Ця технологія почала впроваджуватися в американських мережах зв'язку з 1991 р. Розробка нового методу цифрової передачі була викликана прагненням телефонних компаній США знайти дешевший спосіб організації цифрових трактів, що служать для винесення абонентської місткості АТС, підключення до транспортних мереж ЛС і УПАТС. Раніше для цього використовувалися лінії Т1 (у Європі - Е1, відоміші в Росії як системи ИКМ- 30), чия технологія передачі була створена ще на початку 60-х рр. алгоритм кодування сигналів AMI (Alternate Mark Inversion), що Застосовувався в цих лініях, дуже неефективно використав частотний спектр (до 1,5 Мгц), внаслідок чого в таких лініях відбувалося сильне загасання сигналу. Для подолання великих відстаней перший регенератор доводилося встановлювати через 2 км, подальші, - через кожен кілометр. Такі системи дороги не лише при установці, але і в ході експлуатації. Крім того, якщо у багатожильному кабелі дві пари виділялися під канал Т1, то забезпечити необхідну якість телефонного зв'язку по інших парах (а часто - і в сусідніх кабелях) було неможливо. Телефонним компаніям нерідко доводилося відмовляти клієнтам в організації каналів Т1, вимагаючого прокладення нового кабелю (у США не прийнято це робити за рахунок замовника). Т.е. з'явилася необхідність створити дешевше і ефективніше рішення. В результаті з'явилася система, сумісна за основними параметрами з попередньою. Проте за рахунок застосування іншого методу кодування лінії (був використаний алгоритм 2b1q, що пройшов випробування в системах ISDN) і передового методу ехокомпенсації HDSL- системи дозволили збільшити дальність зв'язку без установки регенераторів (по кабелю з діаметром жили 0,5 мм) до 6 км, тобто в три рази. Завдяки цій перевазі HDSL знизилися не лише об'єми інвестицій в розвиток системи зв'язку, але і витрати на її обслуговування. HDSL має і інші цінні особливості:

• за рахунок адаптивної цифрової обробки сигналів підвищується якість їх передачі;

• споживання енергії на видаленому кінці лінії скорочується до такої міри, що стає можливим дистанційне живлення крайового пристрою, а при довжині лінії більше 6 км - і регенераторів;

• можлива передача по двох або трьом парам прямих дротів (типу ТВП) без підбору параметрів і симметрирования (природно, якість кабелю повинна відповідати загальноприйнятим нормам). Єдиною непереборною перешкодою є пупінізована проводка, яка не дозволяє організовувати HDSL- зв'язок. Проте, на думку експертів, котушки індуктивності практично не використовуються у вітчизняних телефонних мережах;

• відсутність потреби в регенераторах на порівняно великих відстанях підвищує загальну надійність системи і її продуктивність;

• для HDSL - устаткування не потрібно окрему діагностичну апаратуру;

• передова схемотехніка забезпечує високу стійкість HDSL- ліній до різного роду перешкодам, у тому числі перехресним. Виробники проголошують безпомилковість передачі двійкової інформації (BER) на рівні 10-7-10-11, що порівнянно з показниками оптоволоконних ліній, в яких BER складає 10-10 (відповідає передачі одного помилкового біта раз на тиждень). При BER 10-7 помилка відбувається кожні 6-7 с.

Подібна якість передачі досягається за рахунок того, що складні і високоінтегральні сигнальні процесори (DSP), вживані в HDSL- пристроях (як, втім, і в усьому іншому устаткуванні сімейства xDSL), увесь час підтримують або відновлюють цілісність сигналів. Вони створюють математичну модель мідного дроту, завдяки чому компенсуються більшість руйнівних чинників, обумовлених цим транспортним середовищем. Компенсація відбувається постійно, тому зі зміною стану дротів або довкілля якість сигналу погіршується трохи. Ще одно перевага HDSL- пристроїв - слабкий електромагнітний вплив на інші мідні пари телефонного кабелю. Наприклад, за запевненням представників НТЦ "Натекс", устаткування HDSL фірми Schmid Telecom, в якому для передачі дискретних сигналів застосовується амплітудно-фазова модуляція з пригніченням тієї, що несе (CAP), що не створює випромінювання на частоті понад 250 кГц, дозволяє використати у багатожильному кабелі до 80ар (як відомо, інтенсивність перехресних перешкод росте з частотою сигналу).

Робота над HDSL- устаткуванням тривала і після 1991 р. Головна увага приділялася скороченню потрібних для передачі пар дротів при збереженні підвищеної (в порівнянні з системами Т1/ИКМ- 30) дальності зв'язку без регенераторів. В середині поточного десятиліття з'явилися системи, що отримали найменування Single Line Digital Subscriber Line, або SDSL (устаткування цифрової абонентської лінії для однієї пари дротів). У цих пристроях, як правило, використовуються сигнальні процесори і спеціальні мікросхеми (ASIC), розроблені дещо раніше для облаштувань асиметричної DSL. У зв'язку з прагненням деяких виробників і журналістів підкреслити симетричний характер нових пристроїв (передача інформації здійснюється в протилежних напрямах з однаковою швидкістю) велике поширення отримала і інша розшифровка абревіатури SDSL - Symmetrical DSL. З часом частина виробників почала означати як SDSL і устаткування, по суті таким що не являється (оскільки воно не забезпечує швидкостей Т1/Е1 по одній парі дротів). До цієї категорії належать облаштування CROCUS SDSL, DSLPipe - S і SDSL- плата для сервера доступу MAX - TNT.

MDSL (Multi Speed DSL) - відрізняється від HDSL тим, що граничні швидкості передачі в прямому і зворотному напрямі можуть бути понижені залежно від конкретного типу устаткування, кабелю і реальної протяжності абонентської лінії. Устаткування здатне автоматично або примусово конфігуруватися, щоб на конкретній абонентській лінії досягти максимальної швидкості передачі з мінімальним коефіцієнтом помилок. Як правило, використовує одну пару дротів. У технології MDSL використовується лінійне кодування 2b1q.

MSDSL (Multi Speed DSL) - відрізняється від MDSL застосуванням CAP- модуляції. Завдяки цьому досягається велика, швидкість передачі даних на великих відстанях.

SHDSL (Single Pair High - bit - rate DSL) - відрізняється від МDSL і MSDSL застосуванням кодування ТС-РАМ. Завдяки цьому досягається ще більша, швидкість передачі даних на ще більших відстанях.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) - другий нащадок сімейства xDSL - розроблялася на початку 90-х рр., а з'явилася в американських телефонних мережах в 1993 р. Спочатку планувалося забезпечити з її допомогою надання телефонними компаніями послуг відео за запитом. З цією метою перед розробниками було поставлено завдання добитися швидкодії в 6 Мбіт/с (на такій швидкості можлива трансляція "живого" відео). Системи ADSL із самого початку призначалися для споживчого ринку, тому вони повинні були забезпечувати дальність зв'язку на відстані до 6 км (абонентська лінія такої довжини дозволяла охопити 80аселения США). На жаль, сучасний рівень розвитку електроніки не дає можливості задовольнити вищеназвані вимоги при симетричній передачі (з однаковою швидкістю в двох напрямах). Проте для надання послуги відео за запитом не треба передавати великі об'єми даних у висхідному напрямі (від користувача до АТС). За розрахунками американських учених, для передачі запитів на показ того або іншого фільму, а також команд управління трансляцією цілком вистачає смуга пропускання в 16 кбит/с. В результаті, перші ADSL- пристрої працювали "вниз" (у напрямі користувача) із швидкістю 6 Мбіт/с, а "вгору" - із швидкістю 16-64 кбит/з; при цьому зв'язок забезпечувався на потрібні 6 км. Важливою особливістю нового покоління ADSL- пристроїв стала поява "доважку" до них - так званого частотного роздільника (POTS splitter). Цей додатковий пристрій (фактично, частотний мультиплексор) забезпечує передачу в нижній частині спектру транспортного середовища сигналу аналогової телефонії. Іншими словами, підключивши до відповідного гнізда частотного роздільника звичайний телефон, можна їм скористатися навіть у той момент, коли один з членів сім'ї захоплено бродить по Internet.

ADSL2, ADSL2Plus - стандарт ITU, розширює можливість базової технології ADSL, подвоюючи число бітів сигналу, що входить, до вказаних нижче швидкостей передачі даних :

У напрямку до абонента - до 24 Мбіт/с

По напряму від абонента - до 1,4 Мбіт/с

Фактична швидкість може варіюватися залежно від якості лінії і відстані від DSLAM до будинку клієнта. У стандарті прописані швидкості для витої пари, при використанні лінії іншого типу швидкість може бути набагато нижча.

У ADSL2 подвоюється діапазон частот по відношенню до ADSL2 від 1.1 Мгц до 2.2 Мгц, що спричиняє за собою збільшення швидкості передачі даних потоку попереднього стандарту ADSL2, що входить, c 12 Мбіт/с до 24 Мбіт/с.

Переваги:

• дозволяє використати лінію і для передачі даних і для звичайних телефонних розмов

• висока швидкість - до 8 Мбіт/c в одному напрямі

• широкі можливості налаштування під конкретну лінію

Недоліки:

• висока вартість і значна складність устаткування (DSLAM - мультиплексор доступу)

• різні швидкості передачі даних у різних напрямах

• складність налаштування і обслуговування устаткування провайдера

• несприятливий вплив, що робиться лінією ADSL, на інші лінії.

Потім з'явилися облаштування RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line), які автоматично змінюють швидкість обміну даними залежно від поточного стану лінії. При тимчасових погіршеннях параметрів телефонних дротів устаткування з фіксованою швидкістю припиняло працювати. Терміново були створені пристрої, які при зміні стану мідного середовища не відключаються, а знижують швидкість передачі; з відновленням колишніх параметрів вони автоматично переходять на максимально можливу швидкість. Попутно в RADSL- пристроях була вирішена і інша проблема. Тепер оператори або адміністратори корпоративних мереж здатні змінювати швидкодію модемів в кожному напрямі залежно від фінансових можливостей і потреб клієнтів (філій, працюючих будинки співробітників). Наприклад, обмеженому в засобах клієнтові встановлюється симетричний канал 64 кбит/с. Останнім часом практично усе ADSL/RADSL- пристрої оснащуються портом Ethernet 10base - T. Це дозволяє використати на АТС і інших вузлах доступу звичайні концентратори, комутатори і маршрутизатори. Таким чином, перенаправлення DSL- трафіку в мережі АТМ, frame relay або в канали E1 не викликає додаткових складнощів. На об'єктах користувачів DSL- модеми легко підключаються до ЛС. Ряд виробників, наприклад Alcatel, Westell, General DataCom, почав забезпечувати станційні модеми і DSL- мультиплексори (DSLAM) інтерфейсами АТМ, що дозволяє безпосередньо підключати їх до ATM- комутаторам територіально-розподілених мереж.

VDSL (Very High Speed DSL) - надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія. Ця технологія є результатом природної еволюції ADSL у бік збільшення швидкості передачі даних і використання ще ширшої смуги частот. При виборі асиметричної схеми низхідний потік даних може складати 13-52 Мбіт/с, а висхідний потік даних 1,6 - 6,4 Мбіт/с (для симетричної VDSL швидкість передачі даних складає 13 - 26 Мбіт/с). Проте, максимальна відстань передачі даних для цієї технології складає від 300 до 1500 метрів.

VDSL2 (англ. Very - high data rate Digital Subscriber Line 2, надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія 2) - технологія доступу, яка використовує існуючу інфраструктуру мідних дротів, спочатку розгорнуту для POTS . Мережа може бути розгорнута з центральних офісів, з живлених волокном кабінетів, розташованих біля споживчого приміщення, або у будівлях.

VDSL2 є новітнім стандартом xDSL широкосмугових дротяних комунікацій. Призначений для підтримки широкого розгортання Triple Play послуг, таких як передача голосу, відео, даних, телебачення високої чіткості (HDTV) і інтерактивних ігор. VDSL2 дозволяє операторам і постачальникам послуг гнучко і економічно ефективно модернізувати існуючі xDSL інфраструктури.

Протокол був стандартизований як ITU G.993.2 17 лютого 2006 року.

ITU - T G.993.2 (VDSL2) є розширенням G.993.1 (VDSL), що дозволяє передавати асиметричний і симетричний трафік (downstream і upstream) на витій парі з сумарною швидкістю до 200 Мбіт/с з використанням смуги пропускання до 30 Мгц.

Швидкість VDSL2 починає швидко падати з теоретичного максимуму 250 Mbit/s до 100 Мбіт/с на відстані 0.5 км і до 50 Мбіт/с на відстані від 1 км. При цьому, проте, слід зазначити, що падіння швидкості по відношенню до відстані відбувається значно повільніше, ніж в VDSL. Починаючи з 1,6 км продуктивність VDSL2 рівна ADSL2 .

Великий радіус дії - одно з головних переваг VDSL2. Дозволені системи LR - VDSL2 здатні до підтримки швидкостей приблизно 1-4 Мбіт/с (downstream) на відстані 4-5 км, поступово збільшуючи бітрейт до симетричних 100 Мбіт/с, оскільки відстань до абонетской лінії скорочується. Це означає, що VDSL2- системи, на відміну від VDSL1, не обмежуються тільки короткими місцевими лініями або MTU / MDUs, але також можуть бути використані для середніх заявлених діапазонів.