Среди основных технологий широкополосного абонентского доступа, представленных в Таблице 1, ведущее место, без сомнения, принадлежит технологиям DSL (см. Рисунок 1), основную часть которых составляют линии ADSL (см. Рисунок 2). Представленные на диаграммах данные, не претендуя на строгость, все же верно отражают общую ситуацию. Вполне возможно, что относительная доля технологий VDSL, после принятия стандарта G.993.2, увеличилась.
Линии DSL — это пример успешной интеграции новой технологии в существующую инфраструктуру абонентской телефонной сети. В настоящее время в режиме DSL работают более 180 млн абонентских линий (АЛ) по всему миру. Это означает, что примерно 20% абонентов телефонных сетей общего пользования (ТфОП) пользуются услугами на базе DSL.
Технологии DSL нашли широкое применение в двух областях: для организации высокоскоростного доступа абонентов телефонной сети общего пользования (ТфОП) к информационным услугам и как эффективное средство замены оборудования цифровых систем передачи (ЦСП) типа E1 на соединительных линиях (СЛ) между АТС с целью исключения промежуточных регенераторов.
Они представляют собой новую ступень развития абонентского доступа к телекоммуникационным услугам, и в первую очередь к сети Internet, на которой снимаются ограничения на скорость доступа, присущую телефонным модемам. Это стало возможным благодаря тому, что технологиям DSL нужны не каналы телефонной сети общего пользования (ТФОП), а только сама абонентская линия, соединяющая помещение абонента с местной АТС.
Именно поэтому они оказались пригодными для организации высокоскоростного доступа к Internet — несмотря на то, что кабели абонентских телефонных сетей первоначально предназначались только для телефонных разговоров и эксплуатируются в течение десятков лет, т.е. уже устарели и подвержены многим «болезням».
Параметры соединения DSL, при прочих равных условиях, определяются только двумя характеристиками АЛ — ее затуханием и уровнем помех, от которых зависит скорость передачи линии DSL. В зависимости от длины АЛ полоса частот может быть использована, как показывает опыт, до частоты 30 МГц, что позволяет достигать скорости 100 Мбит/с в каждом направлении передачи.
На самом деле DSL представляет собой целую группу технологий, которые ведут свое происхождение от интегральной цифровой сети ISDN. К ним относятся технологии асимметричной цифровой абонентской линии ADSL (G.992.1) и ADSL G.lite (992.2), их модификации ADSL2 (G.992.3 и G.992.4) и ADSL2plus (G.992.5), а также технология сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии VDSL (G.993.1) и её модификация VDSL2 (G.993.2). На самом деле ADSL и VDSL представляют собой единое семейство дополняющих друг друга совместимых технологий, известных в телекоммуникационном мире под общим названием DSL.
Мы намеренно исключили из рассмотрения группу так называемых симметричных технологий DSL, к которым относятся HDSL, HDSL2 и SHDSL. Они используются главным образом на соединительных линиях для обеспечения корпоративной связи и между местными АТС для замены устаревшего оборудования E1.
Начало разработок технологии ADSL было положено в 1989 г. корпорацией Bellcore, которая исследовала возможность применения ADSL для приложений «видео по требованию» (Video on Demand, VoD) с целью создания конкуренции операторам сетей кабельного телевидения. В рамках этих испытаний специалисты доказали возможность качественной передачи абоненту телевизионного сигнала формата MPEG-1 на скорости 1,5 Мбит/с по стандартной абонентской линии. При этом для передачи сигналов запроса и управления от абонента к сети применялся выделенный канал с пропускной способностью 64 Кбит/с. Однако проект не получил дальнейшего развития, поскольку весьма высокие капитальные затраты неизбежно обернулись бы внушительной ежемесячной абонентской платой для пользователя.
Новую жизнь в технологию ADSL вдохнул неудовлетворенный массовый спрос на высокоскоростной доступ к Internet. Свойственная ADSL асимметрия оказалась весьма подходящей для работы приложений браузера Web, когда информация передается в направлении от сети к пользователю (DownStream, DS) с большей пропускной способностью, чем в направлении от пользователя к сети (UpStream, US). При этом соотношение пропускных способностей каналов во встречных направлениях составляет примерно 1:10, что является оптимальным для трафика семейства протоколов TCP/IP.
Первое поколение ADSL опирается на приведенный в Таблице 1 «корпоративный» стандарт G.992.1 и его упрощенную версию G.992.2 для стандартного телефонного абонента с пропускной способностью 1,5 Мбит/c/384 Кбит/c в нисходящем/восходящем направлении. Первые годы внедрения первого поколения оборудования ADSL подтвердили его эффективность и позволили выявить ее узкие места, включая следующие:
-
ограниченность перекрываемых расстояний и пропускной способности;
-
слабые диагностические возможности из-за ограниченного числа контролируемых параметров и работы модемов ATU-C и ATU-R в режиме «главный — подчиненный». При таком режиме только модем ATU-C узла доступа способен управлять процессом тестирования линии, что не позволяет автоматически тестировать линию ADSL с обеих сторон одновременно;
-
высокое энергопотребление модемов ADSL G.992.1, чем существенно ограничивается возможное число модемов ATU-C в конструктиве узла доступа;
-
недостаточная устойчивость работы линии при воздействии узкополосных помех (например, подавление пилот-сигнала узкополосной помехой), из-за чего может быть нарушена синхронизация несущих каналов;
-
значительная доля служебной информации в цикле сигнала, что особенно критично при большой длине АЛ, когда пропускная способность линии ADSL минимальна;
-
длительный процесс инициализации и др.
Вместе с тем стала остро ощущаться необходимость поддержки технологиями ADSL не только быстрого доступа к Internet, но и приложений реального времени, включая разнообразные мультимедийные приложения. В этой ситуации требовалось, во-первых, значительно увеличить пропускную способность оборудования ADSL первого поколения и, во-вторых, улучшить и расширить его функциональные свойства, а также надежность.
Эти задачи были частично решены при разработке второго поколения оборудования ADSL: ADSL2 (G.992.3 и G.992.4) и ADSL2plus (G. 992.5). Удвоение пропускной способности в стандарте G.992 достигнуто расширением вдвое используемой полосы частот абонентской линии (АЛ), за что пришлось заплатить уменьшением дальности передачи. Другой способ увеличения пропускной способности предполагал использование двух пар вместо одной (bonding).
Стандарты второго поколения ADSL предусматривают существенное расширение диагностических возможностей оборудования ADSL. Благодаря этому стало возможным выявлять причины неполадок в процессе и после инсталляции устройств ADSL, осуществлять мониторинг производительности эксплуатируемого оборудования (в том числе в режиме реального времени), определять необходимость его модернизации. В частности, новые спецификации регламентируют измерение затухания линии, уровня сигнала, величины отношения сигнал/шум SNR и множества других параметров на обоих концах линии.
Если в первом поколении модемов ADSL управление всеми рабочими процессами линии, включая её диагностику, выполнялось модемом узла доступа ATU-C, то пользовательские модемы ADSL2 и ADSL2plus в этом отношении равноправны, поэтому запуск диагностического режима линии ADSL может инициировать любой из них.
Сбор данных мониторинга выполняется в специальном диагностическом режиме, который обеспечивает получение необходимой информации, даже если качество АЛ слишком низкое для организации нормального широкополосного доступа. Собранная при тестировании информация автоматически интерпретируется с помощью специального программного обеспечения, что обеспечивает объективный контроль качества системы и возможность прогнозирования отказов.
Игорь Иванцов — менеджер отдела «Инструменты и приборы для монтажа и обслуживания телекоммуникационных систем» компании «СвязьКомплект». С ним можно связаться по тел. (495) 3627787, по адресам: info@skomplekt.com, http://www.skomplekt.com.
Таблица 1. Современное состояние технологий широкополосного абонентского доступа.