Лекции по Вычислительным системам, сетям и телекоммуникациям   

14. Принципы построения сетей абонентского доступа

14.5.2.2. Асимметричная цифровая абонентская линия ADSL

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line  - асимметричная цифровая абонентская линия) также 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 [31].

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 скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 —8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм [33, 34].

Для ADSL требовалось очень высокое качество передачи (коэффициент битовых ошибок BER не менее 1´10—9), потому что была нужна технология передачи потоков видеоданных с кодировкой MPEG, характеризующейся очень высоким битрейтом и низкой избыточностью, когда даже единичные ошибки оказывают значительное влияние на качество изображения. Это потребовало использования технологий чередования данных и FEC (упреждающая коррекция ошибок), которые никогда не рассматривались по отношению к ISDN-BA или HDSL. Ценой за это послужило увеличение времени ожидания. Именно поэтому ранние системы ADSL имели задержку в 20 мс по сравнению с ISDN-BA или HDSL, которые не превышали предел в 1,25 мс [31].

Кроме того, что технология ADSL обеспечивает крайне асимметричную передачу данных, она также отличается от ISDN-BA/HDSL тем, что позволяет использовать ту же самую пару проводов для традиционной телефонной связи. Для этого используются специальные устройства разделения сигналов (сплиттеры)  - см. рис. 14.18 [31].


Рисунок 14.18 - Концепция асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL)

ADSL использует технологию FDD (частотное разделение для обеспечения дуплексной связи), которая позволяет выделить одну полосу частот для восходящего потока данных (направление от пользователя к станции), а другую полосу частот — для нисходящего потока данных (от станции к пользователю) - рисунок 14.19 [31].


Рисунок 14.19 - Пример ADSL с частотным уплотнением и сплиттером

Технология FDD позволяет расширить используемую полосу частот приблизительно до 1 МГц. В некоторых вариантах ADSL используется технология подавления эхо-сигналов, что позволяет еще лучше использовать доступный спектр частот, перекрывая часть диапазона, занятого нисходящим потоком данных, передачей данных в восходящем направлении.

Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с аналоговыми модемами и протоколами ISDN HDSL и SHDSL – то, что поддержка голоса никак не отражается на параллельной передаче данных по двум быстрым каналам. Это связано с тем, что ADSL основана на принципах разделения частот, благодаря чему голосовой канал надежно отделяется от двух других каналов передачи данных [32].

Оборудование ADSL, размещенное на АТС, и абонентский ADSL-модем, подключаемые к обоим концам телефонной линии, образуют три группы каналов (три поддиапазона) передачи данных и телефонии [32]:

-       высокоскоростную из сети в компьютер (скорость – от 32 Кбит/с до 8 Мбит/с);

-       скоростную от компьютера в сеть (скорость – от 32 Кбит/с до 1 Мбит/с)

-       простой канал телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры.

Технология OFDM для ADSL ‑ DMТ (Discrete Multi Tone)

В рамках скоростных каналов для передачи данных используется устойчивая к узкополосным помехам и шумам технология DMT, в соответствии с которой вся свободная от телефонии полоса (от 26 кГц до 1,1 MГц для базовой технологии и до 2,2 МГц для ADSL2+) делится на элементарные каналы шириной немногим более 4 кГц, и разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Величина максимально достижимой скорости передачи/приема данных при этом, повторимся, зависит от длины и качества телефонной линии [32].

Основные положения метода модуляции DMT (Discrete Multi Tone) были сформулированы и запатентованы специалистами Amati Communications еще в начале 1990-х гг. С 1993 г. технология стандартизирована ANSI в качестве метода линейного кодирования для систем передачи данных. Сложности технической реализации этого метода на первоначальном этапе развития DSL-технологий ограничивали область его возможного применения. Однако на настоящий момент DMT является одной из основных схем модуляции для технологий ADSL и VDSL [32].

Рисунок 14.20 - Технологии ADSL/ADSL2+: использование частотного диапазона линии

Технология DМТ использует не одну, а группу частот несущих колебаний. Весь расчетный частотный диапазон линии делится на несколько участков шириной по 4,3125 кГц. Каждый из них используется для организации независимого канала передачи данных. На этапе проверки качества линии передатчик, исходя из уровня помех в частотном диапазоне участка, для каждого из этих каналов выбирает подходящую модуляционную схему. На «чистых» каналах с малым уровнем шумов могут быть использованы «продвинутые» методы модуляции с высоким уровнем, например QAM-64, на более зашумленных участках – типа QPSK. Такой принцип регулирования скорости обмена позволяет наиболее точно согласовывать параметры модулированного сигнала с параметрами линии, по которой он будет передаваться. При передаче данных информация распределяется между независимыми каналами пропорционально их пропускной способности, приемнику остается выполнить операцию демультиплексирования и восстановить исходный информационный поток [32].

Скорости нисходящего и восходящего потоков данных в ADSL изменяются и зависят от длины абонентской телефонной линии и уровня шумов. В основном на ADSL оказывают влияние помехи на дальнем конце линии (FEXT), в то время как ISDN-BA и HDSL обычно имеют ограничения из-за помех на ближнем конце линии (NEXT). Именно то, что основные ограничения касаются помех на дальнем конце линии, позволяет достигнуть скорости передачи для нисходящего потока данных в 2 Мбит/с по большинству абонентских телефонных линий. Полоса частот, используемая для восходящего потока данных, по технологии значительно уже, поэтому обычно скорость передачи восходящего потока данных достигает нескольких сотен Кбит/с [32].

Трансивер ADSL может выступать не только средством битовой передачи, но и средством передачи ячеек АТМ, т.е. иметь мультисервисные возможности [32].



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.