13.1.1. Назначение. Классификация технологий xDsl.

 Главной идеей технологии xDSL является использование существующего электрического кабеля (чаще всего с медными жилами) связи для без регенерационной передачи цифровых потоков на большие расстояния.

Построенные   до появления технологий DSL тракты Т1 и Е1 с использованием линейного кодирования HDB-3 и АМI, помимо установки множества линейных регенераторов (через 1000 – 1500 км) требовали прокладки двух кабелей, в одном из которых все пары задействовались под передачу, а в другом – под прием.

Применения специального   кодирования в DSL технологиях, что снижает частоту линейного сигнала, использование эхо компенсации позволило вести передачу в обоих направлениях не только по одной паре, но и в одном кабеле.

DSL – технология цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line), используется для предоставления разнообразных услуг доставки данных, как на корпоративном, так и на потребительском уровне, включая скоростной доступ в Internet, голос поверх DSL (Vo DSL) и цифровое телевещание.

Для передачи хDSL используется симметричные пары медных проводов, причем технологии отличаются количеством используемых пар и способом разделения в различных направлениях.

Самое простое – передача данных в прямом и обратном направлениях (прямое: от АТС к абоненту; обратное: от абонента к АТС) по разным парам (пространственное уплотнение), т.е. по каждой из пар передача осуществляется только в одну сторону, отсюда название – симплекс. В этом случае говорят о UDSL (Unidirectional DSL).

Большая часть технологий хDSL является дуплексной, т.е. передача происходит  по одной паре в прямом и обратном направлениях, причем разделение осуществляется с помощью эхокомпенсации и/или частотного разделения.

При полудуплексе происходит передача в обоих  направлениях тоже  только по одной паре, но разновременно. В зависимости от времени, необходимого для передачи в обоих направлениях, возможно разделение по постоянной и переменной временной сетке. Основным представителем является VDSL (Very high bitrate DSL).

Дуплексные технологии хDSL можно разделить по соотношению  скоростей передачи в прямом и обратном направлениях. 

Если скорости в обоих направлениях одинаковы, то говорят о симметричных технологиях хDSL (Symmetric DSL). В асимметричных технологиях (Asymmetric DSL) скорость передачи в прямом направлении намного выше, чем в обратном. 

В настоящее время наибольшее распространение в мировой практике получили следующие разновидности технологии xDSL: HDSL – скоростная цифровая абонентская линия,  MDSL- среднескоростная цифровая абонентская линия,  VDSL– высокоскоростная цифровая абонентская линия,  RA-HDSL - цифровая абонентская линия со ступенчатой регулировкой скорости,  ADSL - ассиметричная абонентская линия, работающая по одной паре,  SDSL – симметричная абонентская линия, работающая по одной паре,  SHDSL – симметричная высокоскоростная абонентская линия, работающая по одной паре,  IDSL - цифровая абонентская линия для одной пары проводов, используемой для передачи сигналов ISDN.

2.1. Классификация технологий xDSL

Находящиеся в настоящее время в эксплуатации абонентские линии ТфОП (АЛ), за редким исключением, являются двухпроводными. Соответственно, системы передачи абонентского доступа, использующих технологии xDSL, по большей части должны быть дуплексными. Наиболее перспективным способом разделения сигналов, передающихся в направлениях к абоненту и от абонента, когда от двухпроводной схемы надо перейти к четырёхпроводной, является метод разделения сигналов при помощи дифференциальной системы. Функции последней в современных системах передачи выполняют специализированные микросхемы эхокомпенсаторов. Такие микросхемы осуществляют вычитание исходящего сигнала из суммарного сигнала, который присутствует на вводе абонентской линии и представляет собой комбинацию входящего (с низким уровнем) и исходящего (с высоким уровнем) сигналов. При этом на выходе схемы будет присутствовать только входящий сигнал низкого уровня, поступающий далее на регенератор и на вход абонентского устройства. В отдельных случаях используется также метод частотного разделения входящих и исходящих сигналов. Если скорости передачи в обоих направлениях равны, технологии xDSL называются симметричными и обозначаются, как SDSL. При неравенстве скоростей технологии xDSL квалифицируются, как асимметричные – ADSL. В то же время, технологии xDSL классифицируются также и по методам преобразования сигналов.  В настоящее время наибольшее распространение в мировой практике получили следующие разновидности технологии xDSL:

• HDSL – скоростная цифровая абонентская линия,

• MDSL- среднескоростная цифровая абонентская линия,

• VDSL– высокоскоростная цифровая абонентская линия,

• RA-HDSL - цифровая абонентская линия со ступенчатой регулировкой скорости,

• ADSL - ассиметричная абонентская линия, работающая по одной паре,

• SDSL – симметричная абонентская линия, работающая по одной паре,

• SHDSL – симметричная высокоскоростная абонентская линия, работающая по одной паре,

• IDSL - цифровая абонентская линия для одной пары проводов, используемой для передачи сигналов ISDN.

Перечисленные технологии используются для организации как симметричных так и асимметричных связей. Основные технические характеристики даны в таблице 2.1. Данный перечень не исчерпывается приведённым выше списком, в который вошли только перспективные, по мнению авторов, технологии. Самые распространённые из них более подробно рассматриваются ниже. Опыт внедрения в России и за рубежом показал, что их применение позволяет уменьшить затраты на организацию абонентского доступа к высокоскоростным услугам сети примерно вдвое по сравнению с вариантом использования оптического кабеля. Выбор конкретной технологии зависит от характера абонентской сети, типа передаваемой информации и экономической целесообразности её применения. Опыт внедрения и эксплуатации ЦСП показал, что работа систем передачи различных типов, а также ЦСП и АСП на одной кабельной линии вполне возможна, хотя и связана с определёнными трудностями и требует соблюдения целого ряда ограничений. Так, например, системы ADSL прекрасно сосуществуют наодной линии собычной аналоговой телефонией и даже такой цифровой системой передачи, как ISDN. Но при этом требуется строго соблюдать требования к уровню сигнала и занимаемой им полосе частот. Указанные требования реализуются путём введения предварительной коррекции сигнала (формирования импульсов определённой формы и амплитуды) с целью подавления гармоник и ограничения уровня высокочастотных составляющих спектра цифрового сигнала. Несоблюдение требований ограничения высокочастотных составляющих может привести к недопустимому повышению уровня переходных помех в парах кабеля, занятых другими системами передачи.

Табл. 2.1.

Название	Расшифровка	Скорость передачи	Режим передачи
ISDN	Integrated Service Digital Network	128 кбит/с	симметричный
HDSL	High data rate DSL	1,544…2,048 Мбит/с	симметричный
SDSL	Single line DSL	1,544…2,048 Мбит/с	симметричный
ADSL	Asymmetric DSL	1,5…9 Мбит/с (нисх) 16…640 Мбит/с (восх)	асимметричный
VDSL	Very high data rate DSL	13…52 Мбит/с (нисх) 1,5…2,3 Мбит/с (восх)	асимметричный
MVL		768 кбит/с	диапазон может быть в любой пропорции разделен между нисх. и восх. трафиком
EtherLoop		до 1,5 Мбит/c (в будущем до 6 Мбит/c)	симметричный

2.2. Технология HDSL

HDSL - симметричная высокоскоростная абонентская линия – первоначально появилась, как альтернатива существующим первичным ЦСП типа T1 и E1 при организации выделенных линий передачи данных, а в дальнейшем получила широкое распространение на соединительных линиях местных сетей благодаря возможности отказа от промежуточных регенераторов при одновременном обеспечении величины коэффициента ошибок достигающем, при соблюдении ряда условий, величины 10-10, что соответствует качеству передачи по волоконно-оптическим линиям (поэтому технологию HDSL часто называют “медной оптикой”).  Технология HDSL заключается в преобразовании исходного бинарного сигнала в многоуровневый и его передачу по 4-х или 2-проводной абонентской или соединительной линии. Технологию HDSL можно использовать для передачи цифровой информации при соблюдении следующих условий:

• при разделении входящего и исходящего информационных сигналов уровень подавления сигнала противоположного направления (в технической литературе часто используется термин «эхосигнал») должен превышать 60 дБ даже в условиях составной линии;

• организуется адаптивная предкоррекция сигнала, которая выражается в ограничении частотного диапазона и нормализации формы импульсов и способствует обеспечению нормированного уровня качества передачи;

• используются специальные методы кодирования сигнала.

Подавление эхосигнала осуществляется вычитанием передаваемого сигнала из суммарного сигнала на входе приёмника после его фильтрации в режиме реального времени. Этот метод доказал свою эффективность. Дефекты канала определяются путём ввода в передаваемый сигнал испытательной импульсной последовательности и последующего контроля её прохождения. В технологии HDSL чаще всего используется алгоритм преобразования сигнала 2B1Q (о нём уже говорилось выше). При этом две позиции исходного бинарного сигнала передаются при помощи четырёх уровней (позиций) линейного сигнала. В ряде случаев цифровой поток 2 Мбит/с разделяется на два потока по 1 Мбит/с путём его демультиплексирования и передачи по двум парам в каждом направлении. Результирующая скорость передачи линейного сигнала в этом случае составит 512 кБод, а длину регенерационного участка можно увеличить более, чем в 3 раза. Кроме того, введение в структуру группового сигнала специальных коротких заголовков позволяют обеспечить поиск и обнаружение ошибок при формировании потоков 1 Мбит/с.  Другим, также широко распространённым линейным кодом технологии HDSL, является код CAP. CAPрасшифровывается, как Carrierless Amplitude/Phase modulation, то есть амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей. В основу CAP положен метод квадратурной амплитудно-фазовой модуляции (QAM), основанный на одновременной модуляции несущей частоты по амплитуде и фазе. При передаче сигнала в линию из него удаляется несущая частота (carrier), отсюда и название. Цифровой поток разделяется на два потока, каждый из которых модулируется отдельно, после чего сигналы складываются. Наибольшее распространение получили модификации этого кода САР-64, при которой в одном тактовом интервале сигнала САР передаются 6 бит информации исходного бинарного сигнала, и САР-128, в котором в одном тактовом интервале сигнала САР передаются 7 бит исходной информации. В этом случае в группе, состоящей из 6-ти или 7-ми бит, все биты, кроме одного, являются информационными, а один бит – служебным. САР позволяет существенно уменьшить скорость передачи сигнала. Стандартный поток Е1 при использовании САР-128 занимает полосу, не превышающую 293 кГц. При такой ширине полосы значительно увеличивается допустимая длина абонентской линии за счёт уменьшения её рабочего затухания и увеличения переходного затухания. Кроме того, уменьшается чувствительность системы передачи как к высокочастотным, так и к низкочастотным наводкам, которые оказываются лежащими вне полосы частот информационного сигнала. Пропускная способность системы, обеспечиваемая технологией HDSL, по сравнению с ИКМ-30 возрастает настолько, что позволяет организовать передачу сигналов синхронной цифровой иерархии (см. гл.1), в частности, виртуальных контейнеров VC-12 и компонентных (трибутарных) блоков TU-12 при сохранении структуры линейного тракта (в частности, длины регенерационных участков) существующей первичной системы передачи. (Известно, что скорость передачи TU-12 равна 2304 кбит/с). К недостаткам метода HDSL можно отнести то, что его использование ограничивается абонентами, которые располагают приходящими к ним двумя скрученными парами медного кабеля. Опыт внедрения технологии HDSL показал, что на линиях, построенных телефонными кабелями с неэкранированными парами, резко возрастают помехи, наводимые на пары кабеля, уплотнённые другими системами передачи особенно при увеличении длины линий или если последние имеют какие-либо дефекты, связанные с нарушением симметрии пар. Следующим шагом в развитии технологии HDSL стала технология HDSL2, предназначенная для передачи группового цифрового потока по одной паре проводов. Существенное отличие HDSL2 от HDSL состоит в использовании различных спектральных плотностей мощности при передаче в прямом и в обратном направлении. В HDSL2 используется 16-уровневая амплитудно-импульсная модуляция и так называемое решётчатое кодирование. Такое кодирование позволяет уменьшить задержку сигнала при его обработке и улучшить соотношение сигнал/шум на 3 дБ, а в ряде случаев даже на 6 дБ. Первоначально технология HDSL2 предназначалась для передачи потока Т1 (1552 кбит/с), не входящего в европейскую иерархию. Дальнейшим этапом совершенствования HDSL2 стала разработка технологии SDSL, рассчитанной на передачу сигналов 64·n кбит/с. Более подробно об указанной технологии рассказывается ниже. Устройства HDSL до сих пор совершенствуются фирмами-разработчиками. Так, для их разработки стали составлять математическую модель медной линии, применяя так называемые адаптивные алгоритмы.  Перспективным направлением развития технологии HDSL стал переход от четырехпроводных модемов к двухпроводным. Модификация HDSL, предусматривающая использование только двух проводов, получила названиеSDSL (Single Line DSL). Понятно, что для многих пользователей такое решение является единственно доступным, несмотря на некоторую сложность его технических решений.  Основные области примененияустройств HDSL/SDSL - мосты между сегментами корпоративных сетей, соединение базовых станций мобильной связи. В качестве массового решения проблемы "последней мили" устройства HDSL/SDSL распространения не получили. Более перспективной представляется технология ADSL.

2.3. Технология ADSL

ADSL является следующим шагом в развитии техники передачи цифровой информации по скрученным медным парам.  ADSL - асимметричная высокоскоростная абонентская линия. Эта технология использует несимметричный приём и передачу цифрового сигнала. ADSL позволяет передавать видеосигналы со скоростью, достигающей величины 24 Мбит/с по стандартным телефонным линиям. При этом скорость исходящего абонентского сигнала оказывается значительно ниже скорости принимаемого сигнала. Технология ADSL обеспечивает передачу исходящего сигнала со скоростью 622 кбит/с, а входящего – 7 Мбит/с. Технология ADSL2+ обеспечивает соответственно передачу исходящего и входящего сигналов со скоростями 2 Мбит/с и 22 Мбит/с. Технология ADSL, в первую очередь, используется при построении так называемых гибридных сетей, включающих в себя как цифровые, так и аналоговые линии передачи информации. При этом можно передавать аналоговые сигналы обычной телефонной связи потойже паре телефонных проводов, которая используется для передачи потока данных. Наобоих концах линии аналоговые сигналы отфильтровываются отцифрового высокоскоростного сигнала, позволяя использовать обычную телефонную связь одновременно спередачей данных. Кроме того, гибридные сети могут обеспечивать доставку к абоненту, как цифровой информации, так и аналоговых телевизионных или других видеосигналов. ADSL может рассматриваться, как альтернатива идеологии существующей цифровой сети с интеграцией услуг ISDN, и обещает быть в ближайшее время самой массовой телекоммуникационной технологией. Технологию асимметричной абонентской телефонной линии (ADSL) можно использовать для организации видео позапросу, а также (и это несравненно более востребованное применение) вкачестве оптимального решения высокоскоростного доступа всеть Интернет отдельных пользователей и небольших офисов поуже существующим абонентским телефонным линиям. Асимметричность данной технологии позволяет снизить посравнению ссимметричной технологией переходные помехи, авыбранные разработчиками скорости передачи данных (высокоскоростной «нисходящий» поток данных и, если так можно выразиться, менее высокоскоростной «восходящий» поток данных) наилучшим образом подходят для работы пользователей всети Интернет.  Скорость передачи входящего к абоненту сигнала достигает нескольких Мбит/с. Для исходящих от абонента сигналов – достаточна скорость передачи, равная нескольким сотням кбит/с. При скорости нисходящего трафика, равной 1,2 Мбит/с, а восходящего- 64 кбит/с, домашний пользователь сможет заказывать у своего провайдера видеопрограммы, а также играть в насыщенные графикой игры.  При ADSL аналоговый телефонный сигнал, сигнальный канал 16 кбит/с и цифровой видеосигнал размещаются в трёх различных диапазонах частот (см. рис. 2.1).

Рис. 2.1. Распределение частот в спектре сигнала ADSL

Все сигналы передаются в двух направлениях. Для обработки аналогового сигнала обычно используют гибридную микросхему. Сигнальная информация, поступающая к абоненту, входит в состав высокоскоростного цифрового сигнала. При поступлении сигнала от абонента к видеосерверу эта информация переносится в нужную для его работы полосу частот. В обратном канале видеосигналы и цифровые сигналы от абонента модулируют соответствующие сигналы несущей частоты. Современные типы модемов ADSL автоматически выбирают нужные полосы частот в соответствии с типом линии и необходимой скоростью передачи. Максимальное расстояние, перекрываемое при передаче сигнала со скоростью 6 Мбит/с, лежит в пределах от 4 км до 6 км.  Схема абонентской линии, построенной на базе технологии ADSL, показана на рис.2.2.

Рис.2.2. Схема абонентской линии ADSL Как такового, полного стандарта ADSL пока не существует, это скорее название технологии, его техническая реализация в виде оконечных устройств варьируется производителями в больших пределах.  Современные устройства ADSL обеспечивают передачу информации со скоростью от 1,5 до 8 Мбит/c для нисходящего трафика и от 16 кбит/c до 800 кбит/c для восходящего. Реальная скорость передачи на практике часто бывает в несколько раз ниже. Максимальная скорость передачи определяется конкретным оборудованием ADSL. Кроме того, скорость передачи зависит от длины витой пары, а также от ее омического (зависящего от диаметра провода) и волнового (зависящего от конструкции пары) сопротивления. При тестировании систем ADSL необходимо также учитывать взаимное влияние друг на друга линий ADSL, физически находящихся в одном кабеле.  Примерные соотношения скорость-длина-диаметр провода абонентской линии приведены в таблице 2.2. Таблица 2.2

Скорость передачи нисходящего трафика	Диаметр провода	Длина линии
1,5 … 2 Mбит/c	0,5 мм	5,5 км
1,5 … 2 Mбит/c	0,4 мм	4,6 км
6,1 Mбит/c	0,5 мм	3,7 км
6,1 Mбит/c	0,4 мм	2,7 км

Полоса пропускания линии ADSL разбивается на два диапазона. Диапазон от 0 до 4,4 кГц используется для звукового канала (POTS), а от 4,4 кГц до 2,2 МГц- для передачи цифровой информации. Сделано это потому, что ADSL предполагается использовать в домашних условиях, в которых используется только одна телефонная линия, поэтому работа модема ADSL не должна препятствовать эксплуатации линии по прямому назначению, то есть для телефонных разговоров. В принципе, существуют специальные устройства- частотные разделители (splitter), но перспективные домашние модемы ADSL, скорее всего, в них нуждаться не будут (т.н. splitterless технологии). Диапазон данных в устройствах ADSL может разбиваться еще на два поддиапазона: один - для нисходящего, второй- для восходящего потока. Такое разделение получило название FDM (Frequency Division Multiplexing).  Некоторые устройства ADSL используют метод Echo Cancellation (подавление отраженного сигнала). В этом случае, так же как и в обычных модемах, восходящий и нисходящий трафик используют общий диапазон.  Для эффективного использования частотного диапазона в ADSL обычно используют один из двух методов модуляции сигнала: DMT или CAP.  Метод CAP широко используется в современных модемах ADSL. (Рис.2.3). На основе CAP работали также первые модемы HDSL. Возвращаясь к этой, рассмотренной выше технологии, надо отметить, что HDSL рационально использовать на простых и недорогих линиях, причём не только абонентских, но и соединительных. Технология ADSL применяется на абонентских линиях, на которых предполагается организовывать обратный канал для интерактивного обмена. На этих линиях можно говорить о принципиально ином варианте использования метода CAP. Модулированный методом CAP сигнал занимает относительно небольшую полосу, что очень важно, когда сразу несколько телефонных пар в одном кабеле отводится под ADSL (переходные влияния между парами растут с увеличением частоты).

Рис.2.3. Модемы линии Affinity (RADSL) от 3Com.

В модемах, использующих DMT (Discrete Multi-Tone), информационный поток разбивается на несколько каналов, каждый из которых передается на своей несущей частоте с использованием QAM. Обычно DMT разбивает полосу от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Данный метод решает проблему разделения полосы между голосом и данными (голосовую часть он просто не использует), но более сложен в реализации, чем CAP.  Оба вида модуляции имеют свои плюсы и недостатки, поэтому пока находят равное применение в устройствах ADSL. В любом случае, в отличие от 2B1Q, несомненными достоинствами CAP и DMT является то, что можно строго регламентировать полосу частот, которую они занимают. Поэтому весьма актуальная для домашних пользователей проблема разделения каналов голоса и данных в единой телефонной линии решается относительно просто.  Первым усовершенствованием ADSL стала технология VDSL. Аббревиатура расшифровывается как "Very high data rate DSL". Значительное увеличение скорости передачи в устройствах VDSL достигается за счет сокращения длины линии связи. Как стандарт VDSL пока не устоялся, типовые характеристики некоторых вариантов реализации приведены в таблице 2.3.

Табл.2.3.

Скорость передачи нисходящего трафика	Дальность
12,96 Mбит/c	~1350 м
25,8 Mбит/c	~900 м
51,84 Mбит/c	~300 м

Другой модификацией ADSL является RADSL- Rate Adaptive DSL. Модемы, реализующие эту технологию, (рис.2.4) способны изменять скорость передачи в зависимости от текущего состояния телефонной линии. Необходимость в адаптации скорости стала очевидна после первых попыток широкого внедрения ADSL. Как оказалось, качество медных линий страдает не только в нашем отечестве, но и в США. В классическом варианте линия ADSL либо работает на предусмотренной скорости, либо не работает вообще. Устройства RADSL способны подбирать максимально возможную скорость. Скорее всего, все будущие модели ADSL будут способны к подобной адаптации.

Рис.2.4:RADSL- модем от Pairgain.

Ещё одной разновидностью технологии DSLявляется IDSL.

Она позволяет разгрузить телефонные коммутаторы от неречевых звонков, коммутируя их непосредственно в информационные сети. Технология позволяет операторам плавно перейти с ISDN на DSL.  Технология MVL (Multiple Virtual Line) не является новой разновидностью xDSL, однако обе технологии имеют много общего. MVL предусматривает одновременную передачу голоса и данных без использования дополнительного устройства (частотного разделителя). Так же, как xDSL, MVL используется для высокоскоростной передачи информации по телефонной паре. Для подключения устройства MVL к телефонной линии используется стандартный разъем. Проводка может быть сделана как витой парой, так и обычной «лапшой», так как MVL занимает относительно небольшой диапазон: от 4 до 100 кГц (диапазон до 3,4 кГц отводится под телефонный канал). Другое преимущество, которое дает использование более узкого, чем в xDSL, диапазона- низкая внешняя интерференция и рекордно малая потребляемая мощность. Поэтому в случае массового подключения абонентов к новому сервису использование MVL оказывается выгодней, чем ADSL. В настоящее время эта технология предполагает подключение к одной физической линии только двух модемов. Разработчики аппаратуры обещают, что в дальнейшем станет возможным подключение к линии до 8 модемов MVL (а к каждому из модемов- до 4 хостов-распределителей, то есть 32 адресуемых устройств). В этом случае можно будет создавать даже небольшую домашнюю сеть с выходом в Интернет. По используемому частотному диапазону MVL совместим со стандартами ISDN и ADSL. При передаче по проводу диаметром 0,5 мм максимальная дальность составляет около 7 км.  Скорость передачи в MVL составляет 768 кбит/c, при этом она разделяется между восходящим и нисходящим трафиком. Распределение емкости линии между трафиками может гибко изменяться. Например, при "скачивании" информации, все 768 кбит/c отводятся на нисходящий поток, а при проведении видеоконференции создаются два симметричных канала по 384 кбит/c. Отсюда и название Multiple Virtual Line: в физической линии создаются линии виртуальные, пропускная способность которых изменяется от 128 до 768 кбит/с с шагом 64 кбит/с. Такая гибкость обуславливает широкие возможности MVL-устройствОни могут служить и для подключения к локальным сетям удаленных пользователей, и для доступа к интерактивным услугам и Интернету, и для организации простейших локальных сетей. Возможно функционирование сразу нескольких сервисов, каждый из которых работает в своем виртуальном канале.  Ещё одна перспективная технология уплотнения абонентских линий получила название EtherLoop. Она является неким аналогом Ethernet на витой паре, сочетая в себе пакетный способ передачи информации с новыми методами модуляции. EtherLoop обеспечивает симметричную передачу и использует метод множественного доступа со случайным выбором. В отличие от Ethernet, EtherLoop может работать по парам многопарного абонентского кабеля. Устройством, реализующим EtherLoop, является портативный модем, который устанавливается на обоих концах абонентской линии. Как и MVL, работа модема не отменяет использование телефонной линии по прямому назначению. Как и MVL, работа модема не отменяет использование телефонной линии по прямому назначению. До 8 устройств Elitel подключаются к концентратору, который, в свою очередь, подключается к обычной ЛВС Ethernet или непосредственно к маршрутизатору. Дальность связи по EtherLoop- до 6,5 км.  В то же время внедрение технологии ADSL затруднено целым рядом следующих факторов. Использование ADSL для доступа к Интернету или к другим интерактивным услугам в силу своей специфики предполагает единство или близость телефонного оператора и провайдера услуг, так как серверное оборудование ADSL должно быть установлено непосредственно на АТС.  В частности, внедрение технологии xDSL, в частности технологии АDSL, потребовало интеграции кроссового оборудования и оборудования частотного разделения сигналов для их распределения по абонентам и по направлениям. На базе типовых блоков плинтов был разработан индивидуальный интегрированный частотный разделитель (так называемый сплиттер), который служит для подключения установленного на узлах и на сетевых окончаниях оборудования АDSL2+.  Пример построения сети абонентского доступа показан на рис. 2.5 (см. вкладку).

В данном случае вниманию читателя предлагается вариант сети, построенной на базе медных многопарных кабелей с различным числом пар и проводов (витых пар), служащих для подключения абонентов.

Сплиттер обеспечивает разделение соответствующих частотных составляющих, переключение сигналов, обслуживание и замену элементов линии без отключения соседних абонентов. При этом возможна поддержка не только технологии АDSL, но и переход на другие технологии, например, SHDSL. Типовая конструкция сплиттера предусматривает размещение 48 или 64 портов в блоке (Рис. 2.6).

Рис. 2.6:Индивидуальный интегрированный сплиттер ADSL.

Пример включения сплиттера ADSL в сеть абонентского доступа показан на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Пример включения аппаратуры ADSL в сеть доступа

С точки зрения включения абонентов, технология ADSL развивается подвум направлениям. Содной стороны это сама посебе технология ADSL, которая обеспечивает скорость передачи данных до6 Мбит/с — 9Мбит/с попроводам диаметром 0,5ммнарасстояние до4,5километров.

Рис.2.8: Схема фрагмента абонентской сети, построенной на базе технологии ADSL

Для разделения голоса иданных вэтом случае используются специальные устройства — сплиттеры, устанавливаемые наобоих концах линии (нарис. 2.8показан абонентский конец линии). Сплиттеры разделяют аналоговые телефонные сигналы, сигналы управления и взаимодействия (вызов, набор номера, зуммер и т.п.) и сигнал ADSL. Другой важной функцией сплиттера является защита входа аппаратуры ADSL отпереходных процессов, возникающих вовремя подачи сигналов управления и взаимодействия (импульсов постоянного тока большой амплитуды) атакже защита телефонного аппарата отпопадания сигнала ADSL, имеющего относительно высокую мощность.  Дальнейшим развитием технологи ADSL является технология ADSL-Lite (или G-Lite), которая нетребует установки уабонента сплиттеров для разделения голоса иданных. Данная технология была разработана для передачи цифровых сигналов по длинным абонентским линиям иабонентской проводке низкой категории. Скорость передачи сигнала ADSL-Lite ниже, чем у обычной ADSL, но данная технология непредусматривает использование наабонентской стороне линии сплиттера, разделяющего голос ипередаваемые данные (рис.2.9). 

Рис. 2.9: Схема фрагмента абонентской сети, построенной на базе технологии ADSLGLite.

Присущее указанным технологиям подключение телефонов икомпьютеров кодной физической линии связано с рядом трудностей. Было замечено, что в этом случае низкочастотные сигналы могут модулировать голосовой сигнал, аголосовой сигнал может, в свою очередь, модулировать сигнал передачи данных. Причём последний вариант встречается гораздо чаще, и в этом случае практически невозможно предугадать, какой изтелефонных аппаратов станет причиной этой проблемы. Вкачестве меры предосторожности рекомендуется вмонтировать вкаждую телефонную розетку микрофильтр низких частот. В этом плане использование технологии G-Lite, которая нетребует установки наабонентском конце линии сплиттера, значительно облегчает задачу провайдера предоставляющего пользователю услуги высокоскоростного доступа.  Оборудование ADSL решает проблему последней мили за приемлемую цену только при массовом использовании, когда к концентратору у телефонного оператора будут подключаться сотни и тысячи абонентов. Одиночным же пользователям придется потратить значительные суммы, чтобы получить скоростной доступ в Интернет. Правда, ADSL может использоваться и для подключения целой локальной сети. Используемый для этой цели клиентский модем Affinity Viper-DSL компании 3COM имеет как раз интерфейс Ethernet и предназначен для подключения ЛВС. Тогда экономически оправданным станет подключение сетей малого и среднего бизнеса, а также групп домашних пользователей.

2.4. Технология VDSL

Считается, что для телекоммуникационных систем, работающих по медным кабелям, увеличение скорости передачи цифровых сигналов возможно только при уменьшении длины участка переприёма. Когда возможности реконструкции линейно-кабельных сооружений исчерпываются, дальнейшее увеличение скорости осуществляется при переходе к волоконно-оптическим абонентским линиям. При этом происходит частичная или полная замена медных кабелей на волоконно-оптические, по которым передаются высокоскоростные сигналы. В случае выбора варианта частичной замены или при необходимости организации

Технологии линейного кодирования, применяемые в оборудовании XDSL.

Технологии линейного кодирования,  применяемые в оборудовании xDSL.

Технологии кодирования, применяемые в оборудовании HDSL (CAP, 2B1Q).

Общие положения

Начнем с наиболее распространенной из DSL–технологий–HDSL. Напомним, что HDSL переводится как Высокоскоростная Цифровая Абонентская Линия (High-bit Digital Subscriber Loop). Главной идеей технологии HDSL является использование существующего электрического (чаще всего с медными жилами) кабеля связи для симметричной дуплексной без регенераторной передачи цифровых потоков со скоростью 2 Мбит/с на большие расстояния. Оборудование HDSL применимо для работы по кабелю любого типа – симметричному городскому (ТПП и аналогичный), магистральному (МКС, КСПП, ЗКП) и даже (после некоторой переработки линейных согласующих блоков) коаксиальному.  Главным факторами, влияющими на качество работы оборудования HDSL, являются параметры линии связи. Напомним ключевые из них для технологий xDSL.  1. Ослабление сигнала. Затухание сигнала в кабельной линии зависит от типа кабеля, его длинны и частоты сигнала. Чем длиннее линия и выше частота сигнала – тем выше затухание.  2. Нелинейность АЧХ. Как правило, кабельная линия связи представляет собой фильтр низких частот.  3. Перекрестные наводки на ближнем и дальнем окончаниях (NEXT, FEXT).  4. Радиочастотная интерференция  5. Групповое время задержки. Скорость распространения сигнала в кабеле зависит от его частоты, таким образом даже при равномерной АЧХ форма импульса при передаче искажается.  Основу оборудования HDSL составляет линейный тракт, то есть способ кодирования (или модуляции) цифрового потока для его передачи по медной линии. Технология HDSL предусматривает использования двух технологий линейного кодирования – 2BIQ (2 binary, 1 quaternary) и CAP (Carrier less Amplitude and Modulation). Обе они основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигнала в так называемом сигнальным процессором и обладают рядом общих принципов. Так, для снижения частоты линейного сигнала, а следовательно повышение дальности работы, в технологии HDSL применена адаптивная эхокомпенсация. Суть ее в том, что прием и передача ведутся в одном спектральном диапазоне, разделение сигналов осуществляет микропроцессор. Приемник модема HDSL как бы вычитает из линейного сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо (сигнал, отраженный от дальнего конца кабеля или от места сочленения составного кабеля). Настройка системы HSDL под параметры каждой линии происходит автоматически, оборудование динамически адаптируется к параметрам каждого кабеля, поэтому при установке аппаратуры или её переносе с одного участка на другой не требуется какихз либо ручных настроек и регулировок.  Применение эхокомпенсации и снижение частоты линейного сигнала позволило вести передачу в обоих направлениях не только по одной паре, но и в одном кабеле, что также является преимуществом технологии HDSL перед применяемыми ранее методами линейного кодирования HDB3 или AMI. Напомним, что построенные до появления технологий DSL тракты T1 или E1, помимо установки множество линейных регенираторов (через каждые 1000…1500 метров), требовали прокладки двух кабелей, в одной из которых все пары задействовались под передачу, а в другом – под прием.

Технология 2В1Q  Рассмотрим более подробно каждый из методов кодирования HDSL. Разработанная первой технология 2B1Q остаётся широко распространенной в Западно-европейских странах и США. Она изначально использовалась в сетях ISDN для передачи потока 144кбит/с (BR ISDN),а затем была модернизирована для передачи более высокоскоростных потоков. Код 2B1Q представляет собой модулированный сигнал, имеющий 4 уровня, т.е. в каждый момент времени передается 2 бита информации (4 кодовых состояния). Спектр линейного сигнала симметричный и достаточно высокочастотный (рис 1). Присутствуют также низкочастотные и постоянная составляющие. Рассмотрим, как влияют на передачу кода 2BIQ различные факторы.  В городских условиях создается большое количество низкочастотных наводок, например, при пуске мощных электрических машин (метро, трамваи и т.д.), электросварке, а также импульсных помех кабельных связей (при наборе номера, передаче сигнала сигнализации и т.д.). комплексы БИС, реализующие технологии 2B1Q, всеже остаются чувствительными к искажениям, т.к. сигнал имеет постоянную составляющую.  Наличие большого разброса частот в спектре сигнала 2B1Q вызывает необходимость решения проблем, связанных с групповым временем задержки. Микропроцессорная обработка помогает решить эту проблему, хотя алгоритм обработки сигнала существенно осложняется.  Спектр кода 2B1Q содержит высокочастотные составляющие, максимум энергии передается в первом «лепестке», ширина его пропорциональна скорости на линии. Затухание сигнала в кабеле растет с увеличением его частоты, поэтому в зависимости от требуемой дальности применяется одна из трех скоростей линейного сигнала (784 кбит/с, 1168 кбит/с или 2320 кбит/с). Технология 2B1Q предусматривает использование для передачи потока 2 мегабит/с одной, 2-3 пар медного кабеля. По каждой из пар передается часть потока (рис. 1) с вышеупомянутыми скоростями. Наибольшая дальность работы достигается при использовании трех пар, наименьшая – при работе при одной паре. В виду того, что дистанция системы HDSL (кодирование 2B1Q), использующих одну пару, не удовлетворяет базовым требованиям по дальности, такие системы не нашли широкого распространения. Системы, работающие по трем парам до сих пор широко используются, однако постепенно вытесняются системами, применяющими технологии САР и обеспечивающими ту же дальность по двум парам. Наибольшее распространение из систем с кодированием 2B1Q имеет система, работающая по двум парам. Дальность работы таких систем обеспечивает решение подавляющего большинства задач доступа в странах Западной Европы и США, а длинна АЛ в 80% случаев (данные Schmid Telekom AG) не превышает 3км.  Большое влияние на передачу оказывает радиочастотная интерференция. Радиопередача диапазона длинных и средних волн, работа мощных радиорелейных линий вызывают наводки на кабельную линию и мешают передаче кода 2B1Q, если имеют совпадающие участки спектров. Этот фактор особенно негативно сказывается при использовании аппаратуры HDSL для соединения студий и радиопередающих центров или при монтаже оборудования в помещениях или в непосредственной близости от радио-и телецентров.  Что касается стран Восточной Европы, то в виду большей длинны абонентской и соединительных линий и, как правило более низкого качества уложенных кабелей, большим спросом пользуются системы HDSL, базирующиеся по технологии САР – амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. Разработчик технологии – компания Clobe Spen (часть бывшей AT и Т) – поставила себе целью создать узкополосную технологию линейного кодирования, не чувствительную к большинству внешних помех, что, как показывает опыт внедрения систем HDSL на основе технологии САР в мире и в России, вполне удалось.

Технология САР.  Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала САР напоминает диаграмму сигналов модема для телефонных каналов, работающих по протоколу V.32 или V.34. Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство 64 по 128 состояниями. При этом перед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию «вырезается» из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника.  Согласно теории электросвязи для передачи в линию высокочастотных сигналов НЧ – сигнал переносится в высокочастотный за счет подачи на МОДУЛЯТОР двух частот: несущей Fn (высокочастотной) и информационного сигнала f нч. На выходе модулятора возникает при составляющих Fп + f; Fн – f и Fн. Далее фильтром вырезается часть спектра Fн – f и Fн и в линию подается сигнал верхней боковой Fн + f, содержащий информацию (рис. 2).,  Таким образом, в линии нет несущей. На приемном конце в ДЕМОДУЛЯТОРЕ происходит обратный процесс преобразования.  Соответственно 64 – позиционной модуляционной диаграмме сигнал САР – 64передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2B1Q. Модуляция САР – 128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре ), имеет 128 – позиционную модуляционную диаграмму и соответственно передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволяет избежать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям (рис. 3).  Из сравнительного анализа спектров видны положительные особенности системы HDSL, основанных на САР модуляции  1. максимальная дальность работы аппаратуры. Затухание в кабеле пропорционально частоте сигнала, поэтому сигнал САР, спектр которого не имеет составляющих выше 260 кГерц, распространяется на большую дистанцию чем сигнал с кодом 2B1Q или HDB3. при условиях, что выходная мощность в системах HDSL ограничена стандартами (+13,5 дБ), а повышение чувствительности приемника выше – 43дБ не представляется возможным из-за шумов, снижения частоты линейного сигнала ведет к выигрышу по дальности работы систем HDSL на основе технологии САР по сравнению с 2B1Q. Для систем, работающих по двум парам (табл. 6.1), этот выигрыш составляет 15 – 20%. Если сравнивать дальность передачи, достигаемую в системах HDSL на основе технологии САР с дальностью работы линейного тракта ИКМ – 30, выигрыш составит 350-400%.  Таблица 1.  Характерная дистанция работы систем HDSL  Диаметр жилы, мм Допустимая длинна линии без регенераторов при работе по двум парам, ориентировочно:  2B1Q CAP64  0,4 До 4 км 4…5км  0,64 До 6 км 6…7км  0,9 До 9 км 10…12км  1,2 До 18 км 14…18км  2. высокая помехоустойчивость и нечувствительность к групповому времени задержки. В виду отсутствия ВЧ и НЧ составляющих технология САР не чувствительна к высокочастотным наводкам и импульсным шумам, также как и к низкочастотным наводкам и искажениям. Поскольку ширина спектра составляет лишь 200кГц, не проявляются эффекты, вызываемые групповым временем задержки.  3. минимальный уровень создаваемых помех и наводок на соседние пары в спектре канала ТЧ. Сигнал КП не вызывает интерференции и помех в спектре обычного телефонного сигнала благодаря отсутствию в спектре составляющих ниже 4 кГц. Это снимает ограничения по использованию соседних пар для обычных абонентских и межстанционных объединений.  4. совместимость с аппаратурой уплотнения, работающей по соседним парам. Большинство аналоговых систем уплотнения абонентских и соединительных линий использует спектр до 1МГц. Системы с модуляцией САР могут вызывать наводки на частотные каналы в диапазоне 40…260 кГц, однако остальные каналы не подвергаются какому-либо влиянию, соответственно есть возможность ограниченного использования аппаратуры HDSL CAP в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения. Системы же HDSL с модуляцией 2B1Q вызывают наводки фактически на все частотные каналы аналоговых систем уплотнения, нагружающих соседние пары, поэтому, как правило, не могут быть использованы в одном кабеле с аналоговой аппаратурой уплотнения.

Типовые параметры оборудования HDSL.  Типовые значения дальности работы систем HDSL, использующих различные технологии линейного кодирования, представлены в таблице 1. приведенные в таблице данные являются лишь типовыми значениями, измеренными на определенных кабелях при заданных уровнях шумов. В случаях, когда приведенная в таблице дальность является недостаточной, то есть длинна линии, на которой необходимо организовать цифровой тракт, превышает типовые значения, применяется регенератор. Регенератор может быть организован из двух блоков HDSL, соединенных «спина к спине», или же быть выполнены в специальном корпусе в качестве особого устройства. Регенератор удваивает рабочую дистанцию, теоретически возможно использование до 7-8 регенераторов на одной линии.  При проектировании сети очень важно определение пригодности тех или иных кабельных пар к работе оборудования HDSL. Для грубой оценки возможности следует пользоваться таблицей 1. 

Технологии кодирования, применяемые в оборудовании DSL, работающем по одной паре (2B1Q, CAP, PAM).  Обозначений для xDSL-оборудования, подпадающего под приведенный выше заголовок довольно много. Причем одно и то же буквосочетание может в действительности означать различные вещи. Поэтому для начала определимся с обозначениями, которые будем использовать.  Для технологий, предназначенных для симметричной передачи цифрового потока с переменой скорости вплоть до 2Мбит/с, использующих линейное кодирование 2B1Q, будем использовать аббревиатуру MDSL (Multi-rate DSL).  Для технологий, предназначенных для симметричной передачи цифрового потока с переменной скоростью вплоть до 2 Мбит/с, использующих линейное кодирование САР, будем использовать аббревиатуру MSDSL (Multi-speed Symmetrie DSL).  Для технологий, предназначенных для симметричной передачи цифрового потока с переменной скоростью вплоть до 2 Мбит/с, использующих линейное кодирование РАМ по спецификации ANSI (США), будем использовать аббревиатуру HDSL2.  Для технологий, предназначенных для симметричной передачи цифрового потока с переменной скоростью вплоть до 2 Мбит/с, использующих линейное кодирование РАМ по спецификации ETSI (Европа), будем использовать аббревиатуру SDSL (Symmetrie DSL).  Для технологий, предназначенных для симметричной передачи цифрового потока с переменной скоростью вплоть до 2 Мбит/с, использующих линейное кодирование РАМ по спецификации ITU (в настоящее время разрабатывается), будем использовать аббревиатуру G.SHDSL или SHDSL (Symmetrie High-bit-rate DSL). Очевидно, что эта технология мало чем будет отличаться от SDSL в трактовке ETSI.  Передача потока со скоростью до 2 Мбит/с по одной паре – огромный шаг вперед по сравнению с традиционными технологиями HDSL. Передача по одной паре позволяет «экономить» одну пару или же удвоить пропускную способность в сравнении с HDSL при работе по двум парам. Для сетей доступа – это возможность использования имеющейся у любого абонента единственной линии для передачи всего спектра требуемых ему услуг с помощью «полноценного» потока 2 Мбит/с.  На рис. 4 представлен график развития DSL-технологий по данным Infineon Technologies. SHDSL показана как шаг вперед по сравнению с ADSL в том же ряду, что и ADSL lite, IDSL. Это не случайно, так как SHDSL нацелена на сегмент рынка – абонентский доступ. В отличие от HDSL, основная сфера применения которой остается «внутрисетевой» - для межстанционных связей и других подобных приложений.  NTC NATEKS, предлагающий DSL – продукты всех популярных симметричных технологий, отметил следующее. Если в 1998 г. доля продаж систем MSDSL, работающих по одной паре, составляла лишь 10% от всего проданного оборудования (остальное - HDSL), то в 1999г. – 45%. К концу 2000г. по данным NTC NATEKS доля продаж оборудования MDSL и MSDSL составила более 80%! Корпорация «Юни», другой поставщик DSL-решений, называет SDSL-модем, обеспечивающий симметричную передачу потока до 2 Мбит/с по одной паре, «бестселлером года»! Аналогичные данные приводят ведущие европейские производители DSL. интересный прогноз приводят американские эксперты. По их данным (рис.6) уже начиная с 2002г.симметричная технология HDSL обгонит ADSL , а к 2005г. ее отрыв составит 200%!

Самая простая технология – MDSL, в основу которой положено кодирование 2B1Q. Поскольку технология MDSL допускает различные скорости передачи и максимальная скорость работы по паре у неё высокая, то и спектральные характеристики её будут отличаться. Все это зависит от линейной скорости.  Применение модуляции САР дает выигрыш по дальности на 10-20% (в зависимости от типа кабеля) для симметричной передаче по одной паре. Спектральная характеристика данного типа кодирования в зависимости от линейной скорости представлена на рис.8.  SDSL. В данной технологии применен новый тип линейного кодирования, называемый TC-РAM. TC-РAM – импульсная амплитудно-фазовая модуляция с кодированием Трелис. Суть данного метода кодировки в увеличении числа уровней (кодовых состояний) с 4 до 16 и применении специального кодирования, обеспечивающего опережающую коррекцию ошибок. Этот способ коррекции ошибок был детально отработан в аналоговых модемах, но, конечно, для более низких скоростей.  На рис. 9 показана одинаковая линейная скорость-768 кбит/с.  Сравнение энергетических спектров показывает, что при размещении оборудования SHDSL в одном кабеле, например, с системой ADSL, наводки, вызванные ТС-РАМ кодом, будут меньше, чем для случая 2B1Q.  Рассмотрим диаграмму зависимости от скорости. По данным это сравнение дает выигрыш по дальности до 15-20% в пользу РАМ при фиксированной скорости. При фиксации длинные линии выигрыш в достижимой скорости составляет 35-45%. Эти данные показывают преимущества ТС-РАМ даже в сравнении с САР (рис. 10).  Специалисты рассматривают несколько вариантов кодирования восходящего и нисходящего потока для модуляции ТС-РАМ. Это делается для оптимизации дальности работы, для снижения влияний на систему, работающим по соседним парам. В таблица 2 представлено 3 варианта линейных кодов РАМ, отличающихся уровнем передачи и типом кодирования.  Режим работы Линейный код Мощность передачи Качество работы 2056 кбит/с, 2400м  LC1 US:PAM16  DS:PAM16 Tx = 14,5dBm LC2 US:PAM16  DS:PAM16 Txus/ds = 16/15,5dBm LC3 US:PAM16  DS:PAM8 Txus/ds = 15,7/ /12,7dBm US – восходящий поток;  DS – нисходящий поток.  Наилучшие характеристики получаются при различных уровнях приёма/передачи или даже при различных типах кодирования. Таким образом, модуляция ТС-РАМ может быть оптимизирована по конкретный случай применения (шумовой сценарий).  Необходимо отметить, что в настоящее время ТС-РАМ стандартизирована только в варианте ANSI как HDSL2. Европейский стандарт (ETS1) на ТС-РАМ, который будет называться SDSL.

Вывод.  1. совмещение цепей дискретной и аналоговой информации, в том числе оборудования xDSL, в кабельных линиях местной связи возможно при выполнении условий электромагнитной совместимости в ансамбле цепей, обеспечивающих отсутствие переходных помех в низкочастотных телефонных парах, звукового вещания, в каналах аппаратуры ВЧ уплотнения, и гарантирующее заданную верность передачи в цифровых трактах  оборудования xDSL  2. переходное затухание между цепями xDSL в кабельных линиях местной связи определяются в зависимости от типа применяемого в оборудовании кода, рабочего затухания тракта на частотах максимально спектральной плотности сигналов, количества цепей, уплотняемых данным видов аппаратуры.

Технология асимметричного доступа DSL. Структура построения сети доступа асимметричной ADSL.

Структуры сети DSL

Рассмотрим две структуры организации "цифровых" линий [1, 2]. Технологии симметричного доступа DSL Можно выделить восемь технологий (рис.1):

• IDSL (ISDN DSL) – нестандартизованная технология передачи данных по одной медной паре со скоростью до 128 Кбит/с. Используется метод линейного кодирования 2B1Q с эхокомпенсацией. Используются также модемы или терминальные адаптеры, что и в сетях ISDN. Технология IDSL в отличие от ISDN поддерживает режим постоянного соединения с провайдером. Может применяться для организации одновременной передачи речи и данных по одной витой паре на большие расстояния (до 40 км).

• HDSL (High-bit-rate DSL) – технология передачи потоков Т1 (1544 Кбит/с) по двум витым парам (стандарт ANSI – T1.TR.28) или потоков Е1 (2048 Кбит/с) по трем витым парам (стандарт ETSI – TS 101 135). В технологии используется метод линейного кодирования 2В1Q или QAM (QAM-8 – QAM-256). Системы передачи на базе технологии HDSL имеют большую длину регенерационного участка и поэтому находят широкое применение при организации и модернизации трактов Е1 и Т1, объединении сегментов LAN, организации выносов и т.п. Технология HDSL стандартизована также ITU-Т (Рекомендация 0.991.1).

• SDSL (Symmetrical/single pair DSL) – вариант HDSL, рассматриваемый как самостоятельная технология, в которой для передачи используется одна витая пара. Реализуемая скорость – от 128 до 2320 Кбит/с, метод линейного кодирования 2B1Q. Оборудование SDSL используется, в частности, для связи сетей LAN по телефонным линиям.

• MDSL (Moderate speed DSL) – среднескоростной вариант SDSL (от 384 до 1168 Кбит/с). Реализуется код 2B1Q с адаптацией скорости передачи к условиям связи.

• MSDSL (Multirate Symmetrical/single pair DSL) – вариант SDSL со скоростью передачи от 144 до 2320 Кбит/с. Используется технология линейного кодирования САР с адаптацией скорости передачи к условиям связи.

• SHDSL (Single-pair High-speed DSL) – стандартизованная UTI-технология (Рекомендация G.991.2) передачи цифровых потоков со скоростью от 192 до 2320 Кбит/с по одной витой паре. Предусмотрена возможность работы по двум витым парам со скоростью от 384 до 4640 Кбит/с. Способ модуляции ТС – РАМ обеспечивает спектральную совместимость при работе по одному кабелю оборудования SHDSL с системами ISDN, HDSL, ADSL. Заложены возможности работы в МСС на базе транспортных технологий ATM, IP, Frame Relay.

• HDSL2/4 – стандартизованная ANSI (Tl.TRQ.06-2001) технология передачи потока Т1 по одной или двум витым парам (аналог SHDSL) для скоростей передачи до 1,5 Мбит/с. Способ модуляции ТС – РАМ.

• VDSL (Very high speed DSL) – симметричный режим работы VDSL-систем, предусмотренный стандартом TS 101 270 организации ETSI. Скорость передачи цифровых потоков по обычной медной паре достигает 13 Мбит/с.

Основные характеристики xDSL на примере оборудования НТЦ "НАТЕКС" приведены в табл.1.

Технологии асимметричного доступа DSL

Различают семь технологий (рис.1):

• ADSL (Asymmetrical DSL) – технология передачи цифровых потоков со скоростями (Peкомендация G.992.1 ITU-Т) не менее 6,144 Мбит/с в сторону пользователя и 640 Кбит/с в обратном направлении на расстояние до 2,7 км. Использование метода кодирования DMT позволяет обеспечить одновременную высокоскоростную передачу данных и речевых сигналов по одной витой паре. Оборудование ADSL-доступа подключается к транспортным сетям по SDH- и ATM-технологиям. Помимо ITU-Т стандарты для технологии ADSL были разработаны также ANSI (T1.413) и ETSI (TS 101 388).

• RADSL (Rate Adaptive DSL) – нестандартизованный в ITU-Т вариант ADSL, позволяющий изменять скорость передачи в линии по желанию оператора либо по такому критерию, как качество линии. В настоящее время адаптация скорости передачи к параметрам линии реализуется во всем выпускаемом оборудовании ADSL.

• G.Lite (Universal ADSL) – технология передачи цифровых потоков по обычной медной паре со скоростями (Рекомендации G.992.2 ITU-Т) не более 1,536 Мбит/с в сторону пользователя и 512 Кбит/с в обратном направлении на расстояние до 3,5 км. Используется метод передачи DMT. Служит для организации доступа в сеть Интернет по витой медной паре как альтернатива дорогостоящему ADSL-доступу.

• ADSL2 – технология передачи цифровых потоков по медной паре со скоростями (Рекомендация G.992.3 ITU-Т) не менее 8 Мбит/с в сторону пользователя и 800 Кбит/с в обратном направлении. Планируется, что скорость передачи в оборудовании ADSL2 будет достигать 12 Мбит/с на расстоянии до 1,5 км, а при использовании технологии инверсного мультиплексирования для ATM IMA скорость потока, направленного в сторону абонента по четырем витым парам, будет достигать 40 Мбит/с.

• G.Lite2 (второе поколение G.Lite). Требования к технологии определены в Рекомендации G.992.4 ITU-T.

• ADSL2+. Требования к технологии определены в Peкомендации G.992.5 ITU-T, принятой в феврале 2003 года. Увеличенная полоса используемых частот (до 2,2 МГц) позволит передавать данные со скоростью до 25 Мбит/с на расстояние около 1 км.

• VDSL – технология передачи цифровых потоков по медной паре со скоростью до 52 Мбит/с в сторону пользователя на расстояние до 300 м. Стандартизация технологии пока не завершена. В последнее время широкое распространение получает технология EoV (Enternet-over-VDSL).

Основные параметры асимметричных систем приведены в табл.2. Принципиальное отличие симметричных и асимметричных технологий DSL заключается в системе организации связи. Симметричные DSL, как правило, работают на участке АТС – РК, обеспечивая передачу информации между операторами в одноканальном режиме, и используют коды 2B1Q, CAP, TC-PAM. Приемник и передатчик размещены у абонента. В этом случае наиболее "опасным" является путь влияния между цепями на ближний конец. Поэтому возможность использования линий определяется величиной переходного затухания А0 на частотах максимальной плотности спектра сигналов: 40, 80, 160, 320, 512 кГц в зависимости от выбранной скорости передачи и кода (рис.2). Система организации сети асимметричных систем строится по иному принципу. Скорее, она аналогична структуре связи для междугородных линий, построенных по однокабельной системе с частотным разделением каналов. От абонента идет запрос в относительно узком диапазоне частот, т.е. передатчик расположен у РК, а приемник – на АТС. Основная информация идет от провайдера к абоненту в широком диапазоне частот (рис.3). Поэтому при работе ADSL по нескольким цепям следует оценивать влияние по закону дальнего конца (Aз). На сетях ADSL используется следующая терминология:

• ADSL Tranccevier Unit-ATU – приемо-передатчик;

• ATU-C – станционный трансивер;

• ATU-R – удаленный модуль;

• DSLAM (DSL Access Multiplexer) – мультиплексор доступа DSL;

• BRAS (Broadband Remote Access Server) – сервер широкополосного удаленного доступа;

• СРЕ (Customer Premise Equiment) – оборудование оконечного пользователя;

• ISP – оператор услуг Интернет или Интернет-провайдер.

Оценка взаимных влияний между цепями "первой мили"

Величина переходного затухания между цепями на ближнем конце рассчитывается по формуле:  А0 ≥ aз + αℓ + 10lgN,  где aз – защищенность между цепями, определяющая заданную верность передачи в дБ (табл.3), α – коэффициент затухания цепей кабеля (дБ), ℓ – протяженность линии (км), N – количество пар, уплотненных оборудованием xDSL. Таким образом, точкой отсчета является распределительная коробка, устанавливаемая в начале наиболее "тяжелого" участка. Ведь степень взаимных влияний между цепями на линии, а это участок 500–700 м, определяется именно "первой милей". Участок линии у АТС, с точки зрения оценки взаимных влияний на высоких частотах, оказывает незначительное влияние на систему DSL, установленную у абонента.  Система организации связи ADSL имеет принципиальное отличие от симметричных систем. Как указывалось выше, приемник оборудования ADSL сигналов потока на "первой миле" расположен у потребителя. Следовательно, нас в первую очередь интересует влияние между цепями на дальнем конце. Поэтому оценку взаимных влияний между парами следует проводить по формуле:  Aз = aз + 10lgN,  где aз = 50 дБ, N – количество пар в кабеле, уплотняемых в оборудовании ADSL. Итак, снова "первая миля". Но измерять необходимо уже величину Aз = 10lg(U1ℓ/U2ℓ) дБ. Следует различать переходное затухание на "дальний конец" Ад и переходное затухание на дальнем конце (Aз) (в терминологии связистов "защищенность" на дальнем конце). Поскольку в асимметричных системах используется код ДМТ с частотным диапазоном для ADSL до 1,1 МГц, для ADSL2+ до 2,2 МГц, оценку степени влияния между цепями определяют по величине Aз в указанных диапазонах. Скорость передачи в цепях кабельных линий ADSL в значительной мере зависит от величины защищенности на дальнем конце Aз. Максимальная скорость передачи достигается при обеспечении Aз ≥50 дБ (рис.4). При использовании линии для одновременной работы симметричных и асимметричных цепей систем необходимо оценивать возможность линии по требованиям А0 на ближнем конце на частоте 160 кГц, соответствующим коду оборудования для 2B1Q и защищенности Aз на дальнем конце (в распределительной коробке) в диапазоне частот до 1,1 и 2,2 МГц. На рис.5–7 показаны частотные спектры сигналов ADSL и симметричных систем, использующих коды ДМТ, 2B1Q и ТС-РАМ. Совпадение частотных спектров на отдельных участках показывает необходимость решения задач по электромагнитной совместимости цепей, оборудованных различными системами DSL. Рис.8 иллюстрирует совместимость оборудования ADSL, работающего кодом ДМТ и симметричных систем, использующих коды 2B1Q, CAP и ТС-РАМ по скоростям передачи. Необходимо также отметить, что вопросы электромагнитной совместимости цепей в кабельных линиях нельзя отделять от решения задач по информационной безопасности [10]. Поэтому выполнение требований, обеспечивающих максимальную скорость передачи DSL, это одновременно и создание условий информационной безопасности. Итак, "что делать?". Действия должны быть разделены на два этапа.  На первом этапе надо произвести паспортизацию электрических характеристик линий "первой мили", реанимацию поврежденных участков и отбор пар, пригодных для широкополосного доступа. Для этого можно использовать портативный измерительный комплекс автоматизации испытаний кабелей связи ПИКА-ИКС (разработчик – НПП "Норма", г. Самара). По терминологии [2] эти испытания относятся к классу "верификации" параметров пар – определения пригодности цепей для внедрения ADSL. На втором этапе надо произвести квалиметрию – оценку качества доступа ADSL на абонентской паре с применением специальных приборов или встроенных средств в оборудование DSL. Технические средства для этого – приборы АЛТ-2000 или AnСom A-7.

ADSL – проблемы внедрения

Рассматривая вопросы внедрения широкополосного доступа на местных сетях связи, остановимся лишь на проблеме использования линий, находящихся в эксплуатации. Как отмечалось выше, проблема заключается в неоднозначной трактовке технологии выбора пар в кабельных линиях. Достаточно подробно в дискуссионном плане это отражено в работе [2], а в этой статье мы излагаем нашу точку зрения.  Кабельная линия – это "коммунальная квартира", заселенная различными симметричными и асимметричными системами DSL. Как ужиться этим системам в данной "коммунальной квартире"? "Первая миля" – это участок, где могут возникнуть конфликтные ситуации, которые могут свести к нулю все усилия "жильцов" дойти до провайдера.  Можно ли избежать этого при массовом внедрении широкополосного доступа, когда оператор (провайдер) всеми усилиями пытается удовлетворить клиента? Один из вариантов – это применить "суррогатную" технологию (терминология из [2]). Надо проверить линии от клиента к АТС и, если электрические параметры на постоянном токе в норме, включить модем – и все будет в порядке с достаточно высокими скоростями передачи. Но затем возникает эффект "коммунальной квартиры": появляются "проблемные" клиенты, возникают отказы, уменьшаются скорости передачи.  Так возможно ли массовое внедрение широкополосного доступа на местных сетях электросвязи? Рассмотрим этот процесс образно, с точки зрения элементарной математики. Из школьных курсов мы помним, что физические процессы стабильны и однозначны, если они описываются периодическими функциями sin и cos. А вот tg – функция "разрывная". Подойдем с этих позиций к вопросу о массовом внедрении широкополосного доступа на местных сетях и рассмотрим процесс и развитие внедрения современных цифровых широкополосных систем передачи и транспортных сетей и сетей абонентского доступа. При массовом внедрении ADSL на сетях местной связи при использовании "суррогатной" технологии может возникнуть так называемое "ADSL-цунами" – массовый отказ функционирования системы на сетях связи. Иначе говоря, входит в действие математический закон "tgADSL – функция разрыва". В процессе эксплуатации на кабельные сети воздействуют разные внешние и внутренние факторы. Следует отметить, что двух одинаковых абонентских линий нет. Разброс электрических характеристик может достигать значительных величин. Вследствие этого гарантировать работу сети широкополосного доступа с технологией ADSL невозможно без контроля кабельной системы. Самым "слабым звеном" такой сети является "первая миля" магистральной сети местной связи. Ей в первую очередь необходимо уделять особое внимание. Поэтому "первая миля" – это точка отсчета!

Технология симметричного доступа DSL.Структура построения сети доступа симметричной DSL.

2.1.2 Симметричные технологии xDSL

Симметричные технологии xDSL используются обычно для предоставления пользователям услуг ISDN, для подключения аппаратуры абонентского уплотнения и для предоставления абонентам выделенных цифровых каналов. Симметричные технологии не используются совместно с обычными телефонными линиями телефонной сети общего пользования и требуют отдельной пары в кабеле (дело не в принципиальной несовместимости, а в том, что симметричные технологии изначально задумывались и развивались для использования на выделенных линиях).

Симметричность технологии xDSL заключается в том, что обеспечиваются одинаковые скорости передачи цифровой информации как в направлении пользователя, так и в направлении станции.