Сведения о технологиях xDSL

Скорость, которая достигнута линиями ISDN — 128 Кбит/с — уже недостаточна для обслуживания задач Internet. Сегодняшний Internet заполнен графикой, анимацией и другими приложениями, которые требуют повышенной скорости.

Телефонная линия с ее элементами ограничивает скорость передачи, поэтому требуется канал, позволяющий обход телефонных цепей и в то же время сохраняющий абонентскую линию.

Поэтому была предпринята разработка достаточно недорогой высокоскоростной цифровой технологии передачи данных по простому телефонному кабелю, DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия).

Ключевые преимущества технологий xDSL:

· использование существующей абонентской линии;

· значительное увеличение скорости передачи данных по медной паре телефонных проводов без необходимости их модернизации;

· передача по этой единственной АЛ всего разнообразного трафика массового пользователя — от традиционного телефонного разговора до доступа в Internet;

· передача всего трафика данных пользователя (включая и трафик Internet) в обход коммутируемых сетей ТФОП или ISDN непосредственно в транспортную сеть передачи данных;

· набор технологий DSL обеспечивает скорость передачи данных от 32 Кбит/с до 50 Мбит/с, так что пользователь может сделать выбор в зависимости от собственных потребностей;

· как средство передачи данных оборудование xDSL занимает промежуточное положение между дешевыми аналоговыми модемами и дорогими выделенными линиями Т1 или Е1. Высокие скорости передачи при сравнительно небольших затратах делают технологии хDSL практически идеальным средством передачи данных для представителей малого и среднего бизнеса;

· цифровые данные передаются на компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии;

· существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов. Использование DSL позволяет разговаривать по телефону, не отключаясь от Internet.

Эти преимущества определили технологии xDSL в качестве самого эффективного средства широкополосного доступа к сетевым услугам.

В таблице 13.1 приведены некоторые из распространенных технологий xDSL и их основные характеристики.

Таблица 13.1. Таблица xDSL-технологий
Название технологии скорость передачи Направление передачи Возможности технологии
IDSL – Digital Subscriber Line Цифровая абонентская Линия ISDN 128 Кбит/c Дуплекс ISDN-сервис, передача речи и данных
ADSL – Asymmetric Digital Subscriber Line Асимметричная цифровая абонентская линия 1,5 Мбит/c — 8 Мбит/c 64-1544 Кбит/c Сервер-пользователь Пользователь-сервер Internet, локальные сети (LAN) видео — по требованию, видеоконференции. Интерактивные услуги мультимедиа.
ADSL G.lite Упрощенная ADSL 1,536 Мбит/с 384 Кбит/с или 384 Кбит/с Сервер-пользователь Пользователь-сервер Симметричный режим Internet, локальные сети (LAN) видео — по требованию, видеоконференции. Интерактивные услуги мультимедиа
HDSL — High data rate Digital Subscriber Line Высокоскоростная цифровая абонентская линия 1,544 Мбит/c 2048 Мбит/c Дуплекс Дуплекс Цифровые каналы типа E1 (T1) Услуги локальных (LAN) и глобальных сетей (WAN)
VDSL — Very High Digital Subscriber Сверх высокоскоростная цифровая абонентская линия 13-52 Мбит/c 1,5 –2,3 Мбит/c Сервер- пользователь Пользователь-сервер Те же усуги, что и ADSL, но с большими скоростями и на меньшие расстояния.
SDSL – Symmetric Line Digital Subscriber Line Симметричная цифровая абонентская линия 1,544 Мбит/c 2048 Мбит/c Дуплекс Дуплекс  

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия): вариант DSL, позволяющий передавать данные пользователю со скоростью до 8,192 Мбит/с, а от пользователя — со скоростью до 768 Кбит/с.

ADSL G.lite — вариант ADSL, имеющий как асимметричный режим передачи с пропускной способностью до 1,536 Мбит/с от сети к пользователю и со скоростью до 384 Кбит/с от пользователя к сети, так и симметричный режим передачи со скоростью до 384 Кбит/с в обоих направлениях передачи.

IDSL (цифровая абонентская линия ISDN) — недорогая и испытанная технология, использующая чипы цифровой абонентской линии основного доступа BRI ISDN и обеспечивающая абонентский доступ со скоростью до 128 Кбит/с.

HDSL (High Speed Digital Subscriber Line) — высокоскоростная цифровая абонентская линия): вариант хDSL с более высокой скоростью передачи, который позволяет организовать передачу со скоростью более 1,5 Мбит/с ( стандарт США Т1) или более 2 Мбит/с (европейский стандарт Е1) в обоих направлениях обычно по двум медным парам.

SDSL (Simple Digital Subscriber Line — симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия, работающая по одной паре); известны две модификации этого оборудования: MSDSL (многоскоростная SDSL) и HDSL2, имеющие встроенный механизм адаптации скорости передачи к параметрам физической линии.

VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) — технология хDSL, обеспечивающая скорость передачи данных к пользователю до 52 Мбит/с.

При подключении абонентов к сети Интернет важнейшую роль играет выбор среды передачи данных для организации "последней мили", то есть линий, по которым помещения абонентов подключаются к точкам доступа оператора. В настоящее время известны и широко используются в городских условиях следующие средства для организации "последней мили":

  • телефонные медные провода;
  • волоконно-оптические кабели;
  • телевизионные кабельные сети;
  • радиоэфир (технология "радио-Ethernet");
  • каналы спутникового телевидения

Наиболее доступны с точки зрения затрат те средства передачи данных, которые используют линии телефонной сети общего пользования и технологии DSL. Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия).

Рассмотрим технологии, которые DSL объединяет под своей крышей.

ISDN-BA (DSL)

Эта технология использует 4-уровневый линейный код PAM (амплитудно-импульсная модуляция, прямая, немодулированная передача), известный как 2B1Q.

В большинстве своем модемы ISDN-BA используют технологию компенсации эхо-сигналов, которая позволяет организовать полностью дуплексную передачу по одной паре телефонных проводов. Трансиверы ISDN-BA, в которых используется технология эхоподавления, позволяют использовать полосу частот приблизительно от 10 кГц до 100 кГц, а пик спектральной плотности мощности систем DSL, базирующихся на 2B1Q, находится в районе 40 кГц .

Системы ISDN-BA выгодно отличаются тем, что могут использоваться на длинных телефонных линиях, и большая часть абонентских линий допускает использование данных систем. Данная технология уже используется в течение значительного времени, и за последние годы было достигнуто значительное улучшение рабочих характеристик трансиверов.

Международные стандарты ISDN-BA в большей степени определяют аспекты передачи для физического уровня для интерфейса ISDN «U» (только проводной интерфейс) и обслуживанию, предоставляемому по шине S/T(сетевой интерфейс пользователя).

Передача данных по линии DSL обычно осуществляется по двум каналам «В» (каналам передачи информации) со скоростью 64 Кбит/с по каждому, плюс по каналу «D» (служебному каналу), по которому со скоростью 16 Кбит/с передаются сигналы управления и служебная информация. Это обеспечивает пользователю возможность доступа со скоростью 128 Кбит/с Дополнительный служебный канал в 16 Кбит/с недоступен конечному пользователю.

Рис 1. Концепция ISDN-BA базового уровня (DSL).

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия)

Технология ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия) была разработана в Северной Америке в середине 1990-х годов. Она была разработана для предоставления таких услуг, которые требуют асимметричной передачи данных, например, видео по запросу, когда требуется передавать большой поток данных в сторону пользователя, а в сторону сети от пользователя передается гораздо меньший объем данных. При этом организуются три информационных канала — «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (ТФОП) (рис.). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу телефона даже при аварии соединения ADSL.

Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленного соединения» (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный 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 по проводам диаметром 0,5 мм. :

  • скорость «нисходящего» потока данных от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с ;
  • скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с.;
  • скорость 1,5 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов;
  • скорость 6-8 Мбит/с на расстояние не более 3,5 км

Кроме «классической» технологии современное ADSL оборудование поддерживают улучшенные модификации технологии ADSL — ADSL2, ADSL2+.

В ADSL2 увеличена скорость и дальность передачи информации, реализована функция адаптивного изменения скорости. Благодаря этим изменениям стала возможной поддержка большого количества новых приложений и дополнительных услуг. В ADSL2+ увеличена вдвое скорость приема информации на расстояниях до 1,5 км.

Кроме того, что технология ADSL обеспечивает крайне асимметричную передачу данных, она также отличается от ISDN-BA тем, что позволяет использовать ту же самую пару проводов для традиционной телефонной связи. Для этого используются специальные устройства разделения сигналов – фильтры (сплиттеры) (рис).

Концепция асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL).

Технология ADSL использует частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM) (рис.). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон (более широкий) для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Одним из наиболее важных вопросов при стандартизации систем передачи является вопрос выбора типа используемой модуляции. В процессе стандартизации ADSL, ANSI определил три потенциальных типа модуляции:

  • Квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation - QAM)
  • Амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей (Cariereless Amplitude/Phase Modulation – CAP)
  • Дискретная многотональная модуляция (Discrete MultiTone Modulation – DMT)

Исследования показали, что наиболее производительной является DMT, он и был принят в качестве стандарта для применения в ADSL.

DMT использует модуляцию со многими несущими. Время разбивается на стандартные «периоды символа» (symbol period), в каждый из которых передается один DMT – символ, переносящий фиксированное количество бит. Биты объединяются в группы и присваиваются сигнальным несущим различной частоты. Следовательно, с частотной точки зрения, DMT разбивает канал на большое число подканалов.Пропускная способность зависит от полосы частот, то есть подканалы с большей пропускной способностью переносят больше бит. Биты для каждого подканала преобразуются в сложное число, от значения которого зависит амплитуда и фаза соответствующего сигнальной несущей частоты. Таким образом, DMT можно представить как набор КAM систем, которые функционируют параллельно, каждая на частоте несущей соответствующей частоте подканала DMT(смотри рисунок). Итак, DMT передатчик по существу осуществляет модуляцию путем формирования пакетов сигнальных несущих для соответствующего количества частотных подканалов, объединения их вместе и затем посылки их в линию как «символа DMT».


Распределение частот для передачи сигналов ADSL.

Модуляция/демодуляция с использованием многих несущих реализуется в полностью цифровой схеме с помощью развития методов быстрого преобразования Фурье БПФ (Fast Fourier Transform – FFT). Ранние реализации DMT функционировали плохо в следствии сложности обеспечения равных промежутков между подканалами. Современные реализации функционируют успешно благодаря наличию интегральных микросхем, реализующих БПФ- преобразование аппаратно, что позволяет эффективно синтезировать сумму КAM-модулированных несущих.

Для достижения оптимальной эффективности главной задачей является выбор количества подканалов (N). Для абонентских телефонных линий оптимальным является значение N=256, которое позволяет не только достигнуть оптимальной производительности, но и сохранить достаточную простоту реализации системы.

При поступлении данных они сохраняются в буфере. Пусть данные поступают со скоростью R бит/с. Они должные быть разделены на группы бит, которые будут затем присвоены DMT символу. Скорость передачи DMT символа обратно пропорциональна его длительности Т, таким образом, число бит, присваиваемых символу будет b=R.T. (т.е. символьная скорость будет 1/Т). Из этих b бит, bi бит (i=1, …, N=256) предназначены для использования в I подканале, таким образом:

Для каждого из N подканалов, соответствующие ему bi биты, транслируются кодером DMT в сложный символ Xi, с соответствующей амплитудой и фазой. Каждый символ Xi, может быть рассмотрен как векторное представление процесса модуляции КAM на частоте несущей fi. Для данного вектора существует 2bi возможных значений. Фактически каждые bi бит представляют точку на сигнальной решетке КAM, присвоенную определенному каналу i в DMT символе. В результате получается N КAM векторов. Данные N векторов подаются на вход блок инверсного быстрого преобразования Фурье (Inverse Fast Fourier Transform – IFFT). Каждый символ Xi представлен на определенной частоте, с амплитудой и фазой соответствующими КAM модуляции. В результате N КAM векторов представляют из себя набор из N=256 равноудаленных друг от друга частот с заданными частотой и фазой. Данный набор преобразуется IFFT во временную последовательность. N выходов IFFT затем подаются на конвертер, преобразующий сигнал из параллельного в последовательный. Далее осуществляется цифроаналоговое преобразование, с помощью ЦАП (DAC). Перед отправкой непосредственно в линию DMT- символ пропускается через аналоговый полосовой фильтр, который необходим для разделения по частоте направлений передачи от пользователя и к пользователю (как видно, с точки зрения направления передачи система является системой с частотным разделением каналов (ЧРК). Для приемника осуществляются обратные действия.

Использование узких подканалов имеет преимущество, которое заключается в том, что характеристики кабеля линейны для данного подканала. Поэтому дисперсия импульса в пределах каждого подканала, а следовательно и необходимость в коррекции в приемнике будет минимальна. В следствии наличия импульсного шума принятый символ будет искажен, однако БПФ «раскидает» данный эффект по большому числу подканалов, в результате чего вероятность ошибки будет невелика.

При использовании DMT количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу может варьироваться в зависимости от уровня сигнала и шума в данном подканале. Это не только позволяет максимизировать производительность для каждой конкретной абонентской линии, но также позволяет уменьшить влияние таких эффектов как переходные помехи. Количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу определяется на фазе инициализации. В общем случае использование более высоких частот вызывает более сильное затухание, что приводит к необходимости использования КAM более низкой разрядности. С другой стороны, затухание на низких частотах будет ниже, что позволяет использовать КAM более высокой разрядности. В дополнении к этому, распределение количества бит по подканалам может адаптироваться на фазе передачи данных, в зависимости от качества канала.

 

Технология ADSL

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — это новая высокоскоростная технология, которая решает проблему пропускной способности абонентской линии ТфОП ("последней мили") — линии связи между поставщиком и потребителем услуг сетей передачи данных. Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) является наиболее популярной технологией DSL.

Технология ADSL представляет собой платформу для доставки широкополосных услуг, поддерживающую большой набор приложений (высокоскоростной доступ в Internet, телеконференции, виртуальные частные сети и мультимедиа), которые требуют широкой полосы пропускания. Слово "асимметричная" в названии технологии означает несимметричность потока данных в направлениях "сервер-пользователь" (downstream) и "пользователь-сервер" (upstream).

ADSL позволяет установить большую скорость передачи данных в направлении от сервера к потребителю. Такой обмен наиболее эффективен при доступе к мощным информационным ресурсам сетей Internet, видео по требованию, удаленному доступу к локальной вычислительной сети центрального офиса. Такой режим работы ADSL учитывает главную особенность сети Internet, в соответствии с которой информационный поток от сети к пользователю, содержащий программы, графику, звук и видео, существенно превышает информационный поток от пользователя к сети, который обычно формируется нажатием клавиши клавиатуры или щелчком мыши. Скорость передачи данных к пользователю обычно составляет от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с. Скорость передачи данных от пользователя обычно составляет от 64 Кбит/с до 1,5 Мбит/с (см. таблицу 13.1). В большинстве случаев пользователи посылают лишь запрос на предоставление ресурса, в ответ получая большой объем информации.

Принципы работы ADSL

На рис. 13.1 приводится принцип включения ADSL — оборудования к абонентскому и станционному оборудованию.


увеличить изображение
Рис. 13.1.Принцип подключения ADSL к абонентскому и станционному оборудованию

Применение ADSL предполагает установку модема на обоих концах абонентской телефонной линии на АТС и у абонента. На абонентской линии он называется ADSL модем, на станционной стороне – это оборудование мультиплексора ADSL. Для частотного разделения сигналов по обе стороны бывшей телефонной линии устанавливаются "сплиттеры"". Сплиттеры – это пассивные элементы, сделанные на основе двух фильтров :одного – высоких частот, а другого низких частот. Сплиттеры для своей работы не требуют электропитания. Поэтому даже в условиях отключения электропитания телефонная связь продолжает работать без сбоя. Линия представляет витую пару медных проводников. В случае использования обычно телефонной линии телефонная связь передается в диапазоне от 300 до 3400Гц, ADSL занимает частоты, начиная с 30 кГц. При использовании линии ISDN данные ISDN передаются в диапазоне до 80 кГц, ADSL занимает частоты, начиная с 138 кГц. Используя диапазон частот линии, с помощью частотного мультиплексирования (Frequency Division Multiplexing, FDM) или эхоподавителей модемы создают несколько каналов. FDM разделяет диапазон на две части: одна — для доставки информации к пользователю, а другая — для передачи запросов. Канал доставки разделяется, в свою очередь, на несколько низко­ и высокоскоростных каналов посредством временного мультиплексирования. Для обеспечения передачи в прямом и обратном направлении применяются дифференциальная система и эхокомпенсаторы, рассмотренные в "Линейные устройства. Факторы, ухудшающие передачу" , аналогично тому, как это делается в случае аналоговых абонентских линий. Линии ADSL предусматривают несколько вариантов модуляции. В 1993 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) принял для использования вариант "дискретной многотональной модуляции" (Discrete MultiTone, DMT) в качестве стандартной для ADSL. Она была рассмотрена ранее в этой главе. Обоснованием такого решения является то, что DMT не имеет проблем с сильными искажениями на медных линиях на определенных диапазонах частот.

Применение DMT, использующей несколько несущих, т.е. нескольких каналов с узкой полосой предполагает следующие преимущества:

· все каналы независимы, несмотря на состояние линии, так что они могут индивидуально декодироваться;

· оптимальный декодер для каждого канала (максимальная вероятность декодирования).

По стандарту ANSI система ADSL использует 256 частотных каналов для потока в одну сторону (downstream) и 32 канала для передачи в другую сторону (upstream) данных. Эти каналы в полосе частот расположены непосредственно рядом друг с другом, ширина полосы каждого составляет соответственно 4,3125 КГц. Влияние шума на линии связи зависит, как правило, от частоты, поэтому он влияет только на часть спектра. Благодаря тому, что ADSL разделяет канал на множество индивидуальных интервалов по 4 КГц и использует каждый из них в полном объеме, данная технология эффективно оперирует всем доступным диапазоном частот.

Альтернативой DMT является амплитудно-фазовая модуляция без несущей (Carrierless Amplitude/Phase, CAP). Этот вид модуляции был также рассмотрен в предыдущих разделах этой главы.

ADSL-модемы имеют в своем распоряжении, как правило, так называемый splitter — разделитель, который обеспечивает возможность одновременного разговора по телефону и передачи данных.

Сплиттер представляет собой фильтр низких частот, который предназначен для разделения низкочастотного сигнала обычной телефонной связи (спектр речевых сигналов) и высокочастотного сигнала ADSL. Чтобы обычная телефонная связь могла осуществляться по стандартной общепринятой схеме, сплиттер должен представлять собой пассивное устройство, не требующее питания. В ADSL сплиттеры должны устанавливаться на телефонной линии как на стороне абонента, так и на стороне телефонной станции. Конструктивно сплиттер представляет собой блок, имеющий три гнезда: одно для подключения модема ADSL, другое для подключения телефонного оборудования, а третье для подключения к линии ADSL. В помещении пользователя сплиттер позволяет подключить к одной линии и компьютер, и телефонное оборудование. Он осуществляет разделение спектра сигнала, поступающего по линии DSL, поэтому по одной линии могут передаваться и компьютерные цифровые сигналы, и аналоговые сигналы телефонной связи ( т.е. человеческий голос). Такой же блок сплиттера устанавливается и на телефонной станции и позволяет разделить цифровые и аналоговые сигналы уже на другом конце абонентской линии. Далее аналоговый сигнал подается на коммутационное оборудование телефонной связи, а цифровой сигнал — на мультиплексор доступа DSLAM.

На реальную пропускную способность цифровых абонентских линий влияют следующие факторы:

· длина линии;

· диаметр проводов;

· наличие незадействованных ответвлений и пупинизации;

· скорость канала передачи данных в глобальных сетях, в том числе Internet;

· организация линий (разводка в помещении, лестничные коробки, шкафы);

· характеристики (затухание, переходные шумы и помехи, скрещивание).

Примерная скорость связи в зависимости от расстояния при сечении провода 0,4 мм и указана в табл. 13.2 [13.17].

Таблица 13.2. Скорости передачи по линиям ADSL
Поток сервер-пользователь (downstream) Поток пользователь-сервер (upstream) расстояние
8,160 Мбит/с 1,216 Мбит/с 1,8 км
7,872 Мбит/с 1,088 Мбит/с 2,7 км
3,648 Мбит/с 864 Кбит/с 3,7 км
1,984 Мбит/с 640 Кбит/с 4,3 км
1,408 Мбит/с 544 Кбит/с 4,6 км
960 Кбит/с 416 Кбит/с 4,9 км
576 Кбит/с 320 Кбит/с 5,2 км
320 Кбит/с 224 Кбит/с 5,5 км
128 Кбит/с 128 Кбит/с 5,8 км

Подводя итоги, можно отметить следующие преимущества ADSL:

1. ADSL позволяет получать высокоскоростной канал передачи данных по обычной телефонной линии, одновременно оставляя телефонную связь свободной, что создает огромные преимущества для пользователя;

2. ADSL обеспечивает недорогой, высокоскоростной удаленный доступ в Internet и корпоративные сети, а также доступ к online-услугам по обычным телефонным линиям

o более чем в 100 раз быстрее, чем модемы 56 Кбит/с.

o в 70 раз быстрее, чем ISDN-модемы 128 Кбит/c.

3. ADSL позволяет работать в реальном масштабе времени, использовать интерактивные мультимедийные средства, транслировать качественное видео для коллективной обработки данных, видеоконференций, заочного обучения и заказа видеоинформации;

4. ADSL обеспечивает индивидуальный, выделенный и надежный канал связи (в отличие от обычного телефона, оборудованного модемом. Так как линия выделенная, то скорость передачи не зависит от того, находятся ли в системе другие пользователи. При использовании обычных модемов скорость передачи значительно падает, если в систему подключаются другие пользователи, так как линия обычно используется коллективно через модемный пул;

5. Линия ADSL "всегда включена" и готова к работе, так же как и закрепленный за этой линией телефон. Это уменьшает потери времени на вызов услуги и установление связи; ADSL находится в режиме ожидания и постоянно готов к работе.

 

Распределение бит по частотным подканалам при использовании DMT

Для обеспечения хорошего качества передачи в технологии ADSL используются коды исправляющие ошибки. Из всего многообразия кодов данной разновидности, после длительных исследований, ANSI выбрал код Рида-Соломона (Reed-Solomon – RS) в качестве обязательного для всех приемопередатчиков ADSL.

Не двоичные коды Рида-Соломона являются специальным классом линейных блоковых кодов.

RS коды функционируют точно так же как и двоичные коды. Единственным различием являются не двоичные символы. Алфавит RS кодов состоит из 256 элементов. Именно поэтому данный класс кодов является не двоичным.

(n,k) RS код представляет из себя циклический код, который преобразует блок из k байтов в блок из n байтов (n£255).

С точки зрения кодового расстояния RS коды функционируют наилучшим образом для заданных n и k, т.е. dmin=n-k+1 (dmin– минимальное расстояние Хэмминга).

Аппаратная реализация RS кодера выполняется в виде одного чипа, и позволяет добавить к вектору сообщения до 32 байт, причем максимальный размер кодового вектора может достигать 255 байт.

Наиболее часто используется RS код (255,239). С помощью 16 проверочных байт осуществляется коррекция до 8 ошибочных байт в кодовом векторе

dmin=255-239+1=17=2q+1.

R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения)

Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.

G . Lite (ADSL.Lite) представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость «нисходящего» потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных до 512 Кбит/с или по 256 Кбит/с в обоих направлениях.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия)

Стандарт HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) берет свое начало от стандарта ISDN-BA. Оригинальная концепция HDSL была разработана в Северной Америке, разработчики DSL пытались повысить тактовую частоту ISDN, чтобы увидеть, насколько далеко и насколько быстро могут работать системы высокоскоростной передачи данных. Следует также учитывать, что одновременно также очень быстро развивалась технология DSP (технология цифровой обработки сигнала). Исследовательская работа привела к удивительному открытию. Оказывается, даже простая 4-уровневая модуляция PAM (амплитудно-импульсная модуляция) позволяет работать на скоростях до 800 Кбит/с при вполне приемлемой длине линии (в США данная зона называется Carrier Serving Area — зона обслуживания оператора). Была снова использована технология компенсации эхо-сигналов, которая позволила организовать двустороннюю передачу данных со скоростью 784 Кбит/с по одной паре проводов, отвечая при этом всем требованиям по расстоянию передачи и запасу по помехоустойчивости, которые должны быть выполнены для предоставления необходимого качества обслуживания.

Концепция высокоскоростной цифровой абонентской линии (HDSL).

Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 — 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.

Работа линии HDSL основывается на применении эхокомпенсаторов, использующих методы цифровой обработки сигнала. Однако несмотря на большую корректирующую способность эхокомпенсаторов, их возможности не безграничны.

Физическая цепь линии HDSL, как правило, неоднородна и представляет собой совокупность последовательно включённых отрезков витой пары различной длины и различного диаметра. Как правило, диаметр витой пары увеличивается по мере удаления от коммутационной станции, что диктуется экономическими и конструктивными соображениями. Кроме того, типовая абонентская линия имеет достаточно большое количество паяных соединений, поскольку строительная длина многопарных низкочастотных абонентских кабелей сравнительно невелика. Так, например, многопарные кабели телефонной сети имеют строительные длины 150 м; таким образом, при средней длине абонентской линии 3 км она может содержать примерно 10 сростков. С учётом различия диаметра провода на отдельных участках типовая абонентская линия является очень неоднородной средой передачи.

Кроме того, абонентские линии могут содержать параллельные отводы (bridged taps). Вышеуказанные факторы отклонения реальной абонентской линии от идеальной однородной симметричной пары увеличивают число и уровень отражённых сигналов и, таким образом, требуют значительного увеличения корректирующих возможностей эхокомпенсатора, что практически недостижимо. Поэтому реально наличие неоднородностей реальной абонентской линии сокращает величину перекрываемого затухания.

Требования к параметрам витых пар симметричных кабелей местных сетей США и Западной Европы, определяющие условия применения на этих линиях технологий xDSL, регламентированы соответственно стандартами ANSI и ETSI.

Практически эти минимальные условия состоят в следующем:

- абонентская линия не должна содержать пупиновских катушек;

- должна использоваться только витая пара или пара кабеля четверочной скрутки;

- дополнительное экранирование отдельных абонентских пар не является необходимым;

- количество параллельных отводов не должно быть более двух, а длина каждого из них не должна превышать 500 метров.

Основным показателем качества линии HDSL является коэффициент ошибок. В соответствии с требованиями стандарта ETSI ETR-152 допустимая вероятность ошибок линии HDSL должна быть не более 10—7. Эта величина совпадает с допустимой вероятностью ошибок абонентской линии сети связи России.

Величина коэффициента ошибок однозначно определяется отношением сигнал/шум приёмника HDSL. Мощность шумов линии HDSL определяется внутренними и внешними источниками помех. К внутренним источникам относятся тепловой шум абонентской линии и собственный шум аппаратуры HDSL, обусловленный эхокомпенсатором. Внешними источниками помех системы HDSL являются переходные влияния со стороны систем передачи, работающих в том же кабеле, а также импульсные шумы коммутационной станции, электростатические разряды и др.

Исходной идеальной моделью шумов линии HDSL является модель, при которой линия является однородной и не имеет отводов, переходные влияния от соседних пар кабеля пренебрежимо малы а определяющими помехами являются собственные шумы линии и аппаратуры. Вторая, реальная модель шумов линии HDSL учитывает все источники помех и называется моделью шумов ETSI.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line — однолинейная цифровая абонентская линия)

Симметричная или двухпроводная линия DSL (SDSL) является симметричной и базируется на более ранней технологии HDSL, но имеет целый ряд усовершенствований, которые позволяют более гибко организовать передачу данных по одной паре проводов. Кроме того, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. Технология SDSL может найти применение как в сфере бизнеса, так и в частном секторе, что создает ей очень высокую потенциальную ценность.

Стоит заметить, что некоторые современные производители узкополосного коммутационного оборудования рассматривают данную технологию как один из способов продления существования оборудования данного типа. Технология SDSL может использоваться в виде встроенных линейных карт, способных передавать 2 канала В коммутируемого трафика через коммутационную сеть. Любые другие возможности высокоскоростного доступа выводятся из коммутируемой сети в некоммутируемую сеть высокоскоростной передачи данных IP или ATM. Кроме того, технология SDSL может использоваться в качестве дополнения к таким технологиям доступа как HDSL, ADSL и VDSL.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология VDSL (сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) является результатом естественной эволюции технологии ADSL в сторону увеличения скорости передачи данных и использования еще более широкой полосы частот. Данная технология может быть успешно внедрена путем сокращения эффективной длины абонентской линии за счет расширения сети волоконно-оптических линий и их внедрения в существующую сеть доступа.

Концепция сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии (VDSL).

Технология VDSL является наиболее «быстрой» технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.

Ниже в таблице показаны зависимости скорости передачи и дальности от технологии.

Технология Скорость передачи Дальность
ISDN-BA (DSL) 128 Kbps ~ 12 км
ADSL 1 Mbps u/s, 8 Mbps d/s ~ 5,5 км
HDSL 2 Mbps ~ 6,5км
SDSL 2 Мbps - 144 Kbps ~ 6 км
VDSL 6,4 Mbps u/s, 52 Mbps d/s ~ 1,5 км