2.4. Абонентские линии xDSL. 2. Цифровые абонентские линии

Лекции по Структуре городской телефонной сети   

2. Цифровые абонентские линии

2.4. Абонентские линии xDSL

Как было неоднократно отмечено в этой главе, основная поддерживаемая ISDN скорость передачи пользовательской информации составляет 64 Кбит/с, что не так давно представлялось вполне достаточным для телефона, соединенного с компьютером. Оснащенный таким базовым доступом пользователь может получить услуги традиционной телефонии, видеофона, передачи данных по протоколам Х.25, Frame Relay, выход в сеть Интернет со скоростью 64 Кбит/с или 128 Кбит/с и др. Но, к сожалению, сравнительно небольшие по сегодняшним меркам скорости передачи ISDN исключают предоставление абонентам таких сетевых услуг, как передача подвижных изображений с высоким качеством, передача больших объемов данных с высокими скоростями, высококачественная видеотелефония, видеоконференция, широковещательная передача телевизионных (в том числе высокой четкости) и звуковых программ и т.п. Так как в этой области существует определенная терминологическая путаница, поясним, что имеется в виду. Категория видео использует, в частности, технику «замороженный кадр», которая характеризуется относительно низким временным разрешением от одного до шести кадров в секунду. Услугу, основанную на этой технике, иногда называют видеофоном. Видеоизображение с полной передачей движения может иметь различные качественные характеристики и разрешение. Наихудшее качество соответствует воспроизведению на бытовом кассетном видеомагнитофоне (VCR). Наилучшее качество соответствует характеристикам, которые обеспечивают коммерческие студии телевидения. Между «замороженным кадром» и видео с полной передачей движения располагается видеотелефония, характеризующаяся относительно низкой резкостью и низким уровнем активности движений, например, при показе головы и плеч одного человека. Отличающийся от этого другой тип услуги - видеоконференция - характеризуется почти полной передачей движений группы людей. И, наконец, высшую степень качества дает телевидение с высокой четкостью, или HDTV, которое требует чрезвычайно большой ширины полосы пропускания даже с применением компрессии.

Следует отметить, что еще на ранних стадиях разработки узкополосной ISDN появлялись разумные возражения против подхода 2B+D, соответствующие известной формуле А. Дюма: «Для Атоса это слишком много, а для графа де Ла Фер это слишком мало», но, как обычно, они не были услышаны. Однако, справедливость этих возражений проявилась в следующем этапе развития ISDN: широкополосной ISDN (Broadband ISDN или B-ISDN) со скоростями передачи информации 155 Мбит/с и 622 Мбит/с, которая может предоставить пользователям упомянутые выше, а также многие другие интерактивные услуги и услуги распределения информации.

Протоколам широкополосных телекоммуникационных сетей автор планирует посвятить третий том данной монографии под общим названием «Телекоммуникационные протоколы», а сейчас представляется целесообразным оценить, что еще может быть сделано на базе существующей абонентской сети. Помимо ISDN имеется технология, позволяющая эффективно использовать уже уложенный в землю медный кабель, достигая скоростей и качества передачи, доступных лишь на волоконно-оптических линиях. Это так называемая xDSL-технология, обеспечивающая, кстати, гораздо большие скорости передачи по обычным медным проводам, чем предлагаемый ISDN канал 64 Кбит/с.

Существует несколько вариантов xDSL:

HDSL (High-data-rate Digital Subscriber Line), или высокоскоростная цифровая абонентская линия, представляет собой два модема, соединенных одной или несколькими кабельными парами. При этом обеспечивается симметричная дуплексная передача цифровых потоков на скорости 2.048 Мбит/с. Такой же тракт поддерживает и аппаратура ИКМ-30, однако более новая технология HDSL позволяет значительно увеличить длину регенерационного участка и предъявляет гораздо менее жесткие требования к переходному затуханию в используемых кабелях. В HDSL-технологии для передачи сигнала могут использоваться 1, 2 или 3 пары обычного телефонного кабеля.

Как и в цифровых абонентских линиях ISDN, рассмотренных в предыдущих параграфах этой главы, в HDSL для разделения направлений передачи и приема на каждом конце каждой из двухпроводных линий используются дифсистема и эхокомпенсатор.

Первоначальные спецификации для HDSL в Соединенных Штатах предусматривали работу в режиме двойного дуплекса с линейным кодом 2В1Q (четырехуровневое кодирование с симметричным спектром), уже рассмотренным в п.2.2. Выбор линейного кода мотивировался быстротой реализации, поскольку 2В1Q уже являлся стандартом США для цифровой передачи. В Европе тоже был принят код 2В1Q, но с двумя опциями. Первая - троичный дуплексный вариант, который отнюдь не идеален, поскольку нужна дополнительная пара, но обладает тем достоинством, что может использовать преимущества разработанной в Соединенных Штатах технологии. Второй вариант - метод двойного дуплекса с работой на более высокой скорости.

Типовая HDSL, использующая две кабельные пары, показана на рис. 2.10. На станции устанавливаются станционные модули HDSL, а в помещениях абонентов - удаленные модули HDSL. Оборудование TadiGain фирмы Tadiran, например, поддерживает скорости передачи:

• по одной паре 2064 Кбит/с

• по двум парам (на каждую пару) 1168 Кбит/с

• по трем парам (на каждую пару) 784 Кбит/с

Рис. 2.10. Пример HDSL

Так как затухание сигнала в кабеле возрастает с его частотой, благодаря более узкому частотному спектру дальность передачи в HDSL с кодом 2В1Q существенно больше, чем в аппаратуре ИКМ-30. HDSL успешно используется во всем мире уже на протяжении многих лет.

SDSL (Single-line Digital Subscriber Line) представляет собой однопарную версию HDSL. Эта система обеспечивает симметричную дуплексную передачу цифрового потока со скоростью 2048 Кбит/с по одной паре телефонного кабеля.

ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line), или асимметричная цифровая абонентская линия, представляет собой два модема, соединенных одной кабельной парой. Первоначально принципы ADSL возникли с целью предоставления услуги «видео по запросу» (VoD), которая позволяет пользователю выбрать из библиотеки видеозаписей видеофильм для просмотра и конкурирует с широковещательным телевидением. Рекламировалась и другая услуга - торговля на дому, позволяющая пользователю просмотреть товары виртуального супермаркета. Еще одно планируемое использование технологии ADSL - обучение из удаленных аудиторий, когда учитель или лектор представляет учебный материал, а также получает вопросы и отвечает на них в процессе представления этого материала. Такое обучение может быть особенно полезно там, где обычная школа слишком мала, чтобы иметь учителя-предметника по некоторым учебным дисциплинам, или когда лекция проводится узким специалистом. Однако, как это часто бывало в истории техники, в процессе разработки технологии ADSL возникли более интересные области ее применения. Это - поддержка высокоскоростных интерактивных приложений и, в первую очередь, - доступ к Internet, а также циркулярная рассылка информации в ведомственных сетях, включая доступ к централизованным базам данных из удаленных офисов компаний, предоставление в различном виде информации по требованию, интерактивные игры, другие услуги мультимедиа.

В модемах ADSL используются три типа модуляции:

• дискретная многочастотная модуляция DMT (Discrete MultiTone), принятая не так давно Американским национальным институтом по стандартизации ANSI в качестве стандарта для линейного кодирования ADSL-каналов. Это стандарт ANSI Т1.413;

• амплитудно-фазовая модуляция без несущей САР (Carrierless Amplitude/Phase), которая была разработана раньше DMT. В большинстве эксплуатирующихся сегодня устройств ADSL применена именно САР-модуляция, а модуляция DMT используется в самом новом оборудовании;

• квадратичная амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation), которая используется весьма редко.

Сегодняшняя технология ADSL позволяет передавать данные на скоростях от 1.5 до 9 Мбит/с в прямом направлении и от 16 до 640 Кбит/с в обратном направлении. Максимальная длина линии около 5.5 км.

RADSL (Rate-Adaptive ADSL) - ADSL с адаптируемой скоростью. Эта технология может приспосабливаться к характеристикам конкретной линии (длина, соотношение сигнал-шум и др.), соответственно управлять скоростью передачи и за счет этого достигать максимальной пропускной способности в реальных условиях.

VDSL (Very-high-data-rate Digital Subscriber Line), или сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия, существует пока только в лабораториях, а общего стандарта еще не создано, но ожидается, что скорость передачи будет от 12.9 Мбит/с до 52.8 Мбит/с. VDSL предназначена для работы в АТМ-сетях, о чем будет сказано в томе 3 настоящей монографии. На линиях данного типа допускается наличие пассивных сетевых окончаний, поэтому к одной линии может быть подключено более одного VDSL-модема, подобно тому, как в настоящее время к абонентской линии подключаются дополнительные телефонные аппараты.

VDSL может использоваться на конце волоконно-оптической линии связи для оконечного абонентского ввода по паре медных проводов. В системах «волокно-к-распределительнои-коробке» (FTTC) «хвост» VDSL может иметь длину до 500 м, а скорость передачи предполагается в диапазоне от 25 до 51 Мбит/с. В системах «волокно-к-распределительному-щкафу» (FTTCab) «хвост» может быть несколько длиннее километра, а скорость передачи - равной 25 Мбит/с.

Рис. 2.11. Использование спектра: (а) DSL ISDN; (б) HDSL; (в) ADSL

Более высокие скорости передачи данных делают для VDSL привлекательной систему модуляции DMT, особенно благодаря тому, что она стандартизована ANSI. Однако может оказаться лучшим использовать разные каналы для разных направлений передачи, поскольку это легче реализовать в многоканальной системе, особенно когда потоки данных асинхронны.

Спектр передачи для VDSL, по-видимому, существенно не превысит 10 МГц (в случае ADSL он составляет примерно 1 МГц). Однако, спектр для VDSL может начинаться на более высокой частоте (около 1 МГц), что позволяет уменьшить взаимное влияние систем передачи на более низких частотах и упростить спецификацию фильтра.

Единственным серьезным аргументом против xDSL-технологии является отсутствие соответствующих абонентских комплектов в современных цифровых АТС, в то время как абонентский комплект ISDN стал уже вполне привычным элементом этих АТС. Оборудование xDSL, к сожалению, требует гораздо больших усилий для его интеграции в современную цифровую АТС. Кроме того, телефонные компании затратили большие средства на внедрение ISDN, а в результате выяснили, насколько трудно и дорого использовать эту технологию. Технология xDSL, безусловно, имеет свои преимущества, иллюстрируемые рис. 2.11, но все же операторские компании не готовы тратить значительные средства на ее внедрение.

В заключение этой главы автор хотел бы предложить читателю свою собственную, хотя и весьма банальную разгадку целого ряда труднообъяснимых ситуаций с цифровыми линиями сети доступа. Эта разгадка сформулирована еще царем Соломоном следующим образом: «Всему свой час, и время всякой вещи под небесами» и подтверждается нижеследующей хронологией.

Низкоскоростные цифровые системы передачи и линии ИКМ-30 (2048 Кбит/с) были разработаны в 1960-х гг. Цифровая сеть интегрального обслуживания (ISDN) была разработана в 1980-х гг. Технология цифровых высокоскоростных абонентских линий xDSL разработана в 1990 гг. Продолжим цитату: «... время рождаться и время умирать, время искать и время терять, время сберегать и время бросать».







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