3.3.2 XDsl-модемы

хDSL представляет собой семейство технологий высокоскоростного доступа к сетевым услугам по существующей медной абонентской телефонной линии. В аббревиатуре хDSL символ «х» используется для обозначения конкретного типа технологии цифровой абонентской линии DSL (Digital Subscriber Line). Любой абонент, пользующийся в настоящий момент телефонной связью, имеет возможность с помощью технологий хDSL значительно увеличить скорость своего соединения, в первую очередь с сетью Интернет. Благодаря многообразию технологий DSL, пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных – от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. При этом скорость передачи данных зависит только от параметров и протяженности этой линии.

Почему-то считается, что абонентская телефонная линия имеет полосу пропускания в 4 кГц. Это совершенно неправильно. Абонентская линия имеет ограниченную полосу пропускания, потому что это предусмотрено ее конструкцией, а не из-за того, что витая пара не способна пропускать высокочастотные сигналы. С помощью соответствующих схем кодирования технологии хDSL позволяют достигать мегабитовой скорости передачи данных.

Самой старой и наиболее медленной технологией из семейства xDSL является IDSL (цифровая абонентская линия IDSN), а наиболее быстрой и “молодой” – VDSL (сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия). Между ними расположились другие технологии, в частности, технология HDSL (высокоскоростная цифровая абонентская линия) и технология ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия); последняя имеет наибольший потенциал на рынке массового потребителя.

Технологии DSL позволяют достичь высокой скорости передачи данных. Например, ADSL обеспечивает входящий поток данных 1,5… 8 Мбит/с, а исходящий поток данных 640 Кбит/с…1,5 Мбит/с. VDSL обеспечивает при выборе асимметричной схемы входящий поток данных 13…52 Мбит/с, а исходящий поток данных 1,5…2,3 Мбит/с (для симметричной VDSL скорость передачи данных составляет 13…26 Мбит/с). Скорость передачи данных при использовании технологий DSL зависит от расстояния; с увеличением расстояния скорость передачи данных уменьшается. Например, для ADSL при длине линии 3 км может быть достигнута скорость передачи более 8 Мбит/с, а для длины линии 6 км может быть достигнута скорость передачи данных 1,5 Мбит/с. Для VDSL эти цифры примерно такие. Скорости 52 Мбит/с соответствует длина линии порядка 300 метров, а скорости 13 Мбит/с соответствует длина линии порядка 1,5 км. При этом данные технологии обеспечивают одновременно телефонную связь, высокоскоростной доступ в сеть Интернет, видео по запросу и один (для ADSL) или три (для VDSL) телевизионных канала качества DVD.

Технологии DSL имеют определенные преимущества. Любой абонент, подключенный к телефонной сети общего пользования, имеет медную телефонную линию, которая может быть использована для развертывания линии передачи данных. То есть не требуется создавать новую инфраструктуру. Для работы системы необходимы только два устройства ADSL (на станции и в помещении пользователя) и витая пара проводов (к сожалению, следует учитывать, что характеристики линии DSL ухудшаются по мере увеличения расстояния от станции или ухудшения качества линии). Линия DSL обеспечивает надежное и постоянно установленное (в отличие от аналоговых модемов) соединение. По сравнению с другими технологиями доступа DSL требует значительно меньших инвестиций при учете достигаемой скорости передачи данных.

Технологии xDSL позволяют наиболее экономичным образом удовлетворить потребность пользователей в высокоскоростной передаче данных. Различные варианты технологий DSL обеспечивают различную скорость передачи данных, но в любом случае эта скорость гораздо выше скорости самого быстрого аналогового модема.

Разнообразие технологий DSL позволяет использовать конкретную технологию для конкретной категории пользователей. В частности, асимметричная технология ADSL наилучшим образом подходит для частных пользователей, которые являются в большей мере потребителями информации, в то время как симметричные технологии больше подходят представителям бизнеса, для которых потоки передаваемой и принимаемой информации близки по объему. Кроме того, при использовании технологии ADSL сохраняется аналоговый телефон и/или канал основного доступа ISDN (BRI ISDN).

Первое свойство позволяет сохранить обычную телефонную связь при повреждении оборудования ADSL, а второе позволяет защитить инвестиции оператора связи. Технологии хDSL могут рассматриваться как серьезный конкурент для кабельных модемов. Теоретически, кабельные модемы обеспечивают большую скорость передачи данных, чем, к примеру, технология ADSL, но реально большинство кабельных сетей не способно обеспечить доступ через кабельные модемы с использованием всей полосы частот коаксиального кабеля. В тех же случаях, когда кабельные системы обеспечивают «исходящий» канал передачи данных, этот канал делится между всеми пользователями. Развитие гибридных волоконно-коаксиальных систем позволяет смягчить эту проблему, но такие системы пока еще достаточно дороги и потребуется достаточно длительное время, пока они не разовьются в достаточной степени. Следовательно, технологии xDSL остаются наиболее жизнеспособным на данный момент решением проблемы «последней мили».

Ключевые преимущества ADSL:

• Постоянный доступ. Главное отличие постоянного доступа с использованием технологии ADSL от коммутируемого доступа заключается в том, что ваш компьютер подключен к интернету постоянно. Следовательно, чтобы посмотреть электронную почту или заглянуть на какой-либо сайт, вам не нужно дозваниваться до модемного пула провайдера.

• Свободный телефон. Если вы путешествуете в интернете при помощи коммутируемого доступа, то ваш телефон будет занят. И, наоборот, если по телефону кто-то разговаривает, вы не сможете выйти в интернет. При использовании ADSL телефон остается свободным, вы можете одновременно работать в интернете и разговаривать по телефону.

• Высокая скорость передачи данных. ADSL относится к классу широкополосных технологий. Она обеспечивает скорость передачи данных в направлении к абоненту до 7,5 мбит/с по входящему и до 768 Кбит/с по исходящему каналам. Высокая скорость позволяет комфортно работать с web-сайтами, быстро перекачивать большие файлы и документы, работать с мультимедиа, полноценно использовать интерактивные приложения.

• Простота подключения. В отличие от коммутируемого доступа, процедура подключения содержит лишь один дополнительный этап, связанный с подготовкой вашей линии на АТС (ее должны переключить на цифровое оборудование). Дальнейшая настройка линии производится абонентом самостоятельно (инструкция по подключению).

В отличие от домашних сетей, абонент получает канал в индивидуальное пользование. В домашней сети один выделенный канал делится между соседями по дому. Это сказывается как на скоростях, так и на надежности подключения.

ADSL является асимметричной технологией – скорость входящего потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость исходящего потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более "медленное" направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема.

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста – создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing – FDM). При FDM один диапазон выделяется для передачи входящего потока данных, а другой диапазон для "сходящего потока данных. Диапазон исходящего потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон входящего потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны входящего и исходящего потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирования определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS – Plain Old Telephone Service). Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная "старая добрая" телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас никаких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше, чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, “наложенную сеть”. При этом дорогостоящей и отнимающей много времени модернизации коммутационного оборудования не требуется.

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5…5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время ADSL обеспечивает скорость входящего потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с…8 Мбит/с и скорость исходящего потока данных 640 Кбит/с…1 Мбит/с.

Для того чтобы оценить скорость передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с на канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 128 Кбит/с (IDSL), 768 Кбит/с (HDSL), входящий поток 13…52 Мбит/с и исходящий поток 1,5…2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с. (При этом следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к данной линии. Поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них.) Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.

Полоса пропускания линии принадлежит пользователю целиком. В отличие от кабельных модемов, которые допускают разделение полосы пропускания между всеми пользователями (что в значительной мере оказывает влияние на скорость передачи данных), технология ADSL предусматривает использование линии только одним пользователем.

ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).

Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером.

Типовые характеристики внешнего ADSL-модема:

• подключается к компьютеру по технологии Ethernet и не требует установки какого-либо программного обеспечения, четыре лампочки индикации (электропитание, Ethernet, DSL, PPP);

• в комплект помимо документации обычно входит блок питания, телефонный кабель, сетевой кабель, частотный делитель (сплиттер);

• интерфейсы: Ethernet 10/100BaseT(RJ-45), DSL (RJ-11).

Для успешного подключения модема в компьютере должна иметься сетевая карта Ethernet.