Технологии xDSL уже прошли такие этапы развития, которые можно назвать детством, отрочеством и юностью; теперь они пребывают «в самом расцвете сил». Тем более трудной является задача выбора решения, оптимального для конкретного сетевого приложения, ведь под аббревиатурой xDSL подразумевают технологии, «возраст» которых различается на добрый десяток лет. Российская фирма НТЦ НАТЕКС прошла вместе с xDSL все этапы развития своих продуктов. На примере ее оборудования я попытаюсь рассказать о состоянии рынка систем, обеспечивающих «второе рождение» медных линий.

История стандартизации xDSL

Связистам хорошо известна аббревиатура xDSL. Префикс «х» означает «нечто», изобретаемое разработчиками для выделения того или иного решения из обширного семейства близких видов. Раньше на месте этого префикса стояла лишь одна буква — I, H, S, V или A, теперь же он может заменяться комбинацией букв — Vo, MS, G.sh или даже словом: Net, Flex и т. д. Неизменной остается только предназначение технологий: высокоскоростная цифровая передача по медной абонентской линии.

Совсем другая история связана с аббревиатурой DSL. Она была придумана в лабораториях Bellcore AT&T еще в 80-е годы, и с тех пор ее «расшифровка» не менялась, хотя в сочетании с «х» она может означать самые различные вещи. Согласно первоначальному определению, DSL (Digital Subscriber Line) — это трехканальная линия, соединяющая ISDN-терминал пользователя с коммутационной системой телефонной компании по четырем обычным телефонным проводам. Используя Basic Rate Interface (два коммутируемых канала по 64 Кбит/с и один канал передачи данных с коммутацией пакетов емкостью 16 Кбит/с), DSL обеспечивает одновременную дуплексную транспортировку речи и данных, а также сигнальной и другой служебной информации. Интересно, что много позже, в середине 90-х, для идентификации «прародительницы» семейства высокоскоростных медных технологий к неизменному «корню» DSL стали прибавлять букву I. Это должно было обозначать реализацию DSL по технологии ISDN (2B+D, скорость передачи по линии 160 Кбит/с, одна пара) или IDSL.

Вслед за этим на рынок вышла технология HDSL — высокоскоростная цифровая абонентская линия. А затем вариации на тему xDSL посыпались как из рога изобилия.

Наиболее значимые с точки зрения массового внедрения DSL-технологии были стандартизованы ETSI (European Technical Standards Institute), ANSI (American National Standards Institute) и ITU (International Telecommunication Union), табл. 1. Многие из существующих ныне технологий стандартизировались де-факто, то есть уже после того, как решение прошло проверку в условиях коммерческой эксплуатации.

Как известно, HDSL предусматривает полнодуплексную передачу потока 2 Мбит/с по двум или трем парам симметричного кабеля (именно он используется для организации абонентских и межстанционных соединительных линий). В данном случае используются две технологии линейного кодирования — 2B1Q и CAP. Главным недостатком HDSL принято считать необходимость задействования нескольких пар, что при высокой стоимости аренды физических линий или их дефиците значительно сужает сферу применения высокоскоростной передачи данных по меди.

Технологии ADSL и ADSL-lite ориентированы на асимметричные соединения (скорость в направлении от сети к абоненту много выше, чем в обратном направлении). Здесь они предусматривают два типа линейного кодирования — CAP и DMT. Область применения асимметричных DSL-технологий в основном ограничена доступом в Internet для частных абонентов. Большинство экспертов сходятся на том, что для бизнес-пользователей (включая сектор SOHO) необходима симметричная передача данных.

На видео- и другие мультимедиа-приложения ориентировано решение VDSL. Оно обеспечивает высокую скорость (свыше 50 Мбит/с в направлении к абоненту) при относительно небольшой дальности соединений (несколько сотен метров).

Новейшие технологии SDSL стали «светом в конце тоннеля», так как они сочетают в себе положительные качества всех предшествующих DSL-технологий. Отметим, что SDSL позволяет передать по единственной паре (то есть по существующей абонентской линии) цифровой поток со скоростью до 2,3 Мбит/с, поддерживая при этом одинаковую скорость в обоих направлениях. По данным ведущих российских поставщиков, с 1999 по 2001 год доля систем SDSL в общем объеме реализуемого DSL-оборудования выросла c 10-15 до 70-80%.

Большинство из имеющихся сегодня на рынке SDSL-продуктов используют нестандартизованные технологии линейного кодирования — 2B1Q (версия MDSL) или CAP (версия MSDSL). Однако ANSI, ETSI и Международный союз электросвязи (ITU) остановили свой выбор на новом алгоритме модуляции TC-PAM и утвердили стандарты HDSL-2 и G.shdsl. Причин такого выбора несколько. Первая из них состоит в том, что новая технология сочетает в себе простоту и неприхотливость, присущие 2B1Q, с «дальнобойностью» CAP. Вторая причина, которая может оказаться решающей уже в ближайшем будущем, — это наилучшие показатели TC-PAM по электромагнитной совместимости (ЭМС) при использовании технологии на абонентских линиях.

Наличие хороших показателей по ЭМС на практике означает возможность «мирного сосуществования» различных технологий передачи сигнала в одном многожильном кабеле. Дело в том, что «паспортные» характеристики оборудования, базирующегося на любой из технологий DSL, достигаются лишь в случае использования его на одной паре многожильного кабеля, тогда как все остальные соединения отданы под аналоговую телефонную связь. Если же часть медных пар занята аппаратурой абонентского уплотнения (MDSL — 2B1Q), другая часть отведена под доступ к Internet (ADSL — DMT) и т. д., то проблема соответствия рабочих (реальных) показателей DSL-систем «паспортным» данным становится довольно серьезной.

Метод модуляции TC-PAM, стандартизованный ITU в технологии G.shdsl, позволяет минимизировать вредное влияние на установленные ранее в медном кабеле другие цифровые DSL-соединения (ISDN, ADSL, HDSL), а также на аналоговые телефонные линии.

Оборудование для высокоскоростной передачи данных широко используется как на межстанционных линиях, так и на «прямых проводах», которые могут состоять частично из кабельных пар в межстанционных кабелях, а частично из абонентских. Собственно, до начала Internet-бума основными приложениями DSL и были «цифровизация» межстанционных соединительных линий и замена устаревшего оборудования типа ИКМ-30.

На межстанционных линиях проблемы применения DSL-систем сильно отличаются от описанных выше. Здесь ключевым параметром является дальность: чем она больше, тем меньше требуется линейных регенераторов, а соответственно, тем дешевле обходится строительство тракта и его эксплуатация. Шумы, характерные для абонентских линий, на межстанционных кабелях менее заметны, однако появляются новые проблемы, скажем, обеспечение совместимости с отечественными системами уплотнения, которые разрабатывались в 60-е и 70-е годы (типа ИКМ-30 и К-60).

Шагом вперед в применении DSL для «цифровизации» межстанционных соединительных линий стала технология MEGATRANS, разработанная и запатентованная НТЦ НАТЕКС. Ее ноу-хау заключается в реализации многопозиционной асимметричной модуляции с регулируемым уровнем мощности сигнала. MEGATRANS позволяет оптимизировать работу оборудования DSL на межстанционных кабелях и включает в себя ряд специфических возможностей, таких как выбор коэффициента асимметрии, аналоговая обработка и коррекция сигнала (АОКС), настройка линейного гибрида и др.

Данная технология предусматривает передачу сигнала по двум медным парам — аналогично тому, как это происходит в системах HDSL 2B1Q или CAP. Однако в отличие от HDSL, MEGATRANS изначально рассчитана на решение не только в городских, но и в межстанционных кабелях с диаметром жилы 1,2 мм. Спектральные характеристики оборудования MEGATRANS могут быть различными при его работе в разных направлениях, за счет чего решается вопрос обеспечения ЭМС с направленными или «двухкабельными» системами типа К-60. Благодаря аналоговой обработке сигнала удается скорректировать частотную характеристику кабеля.

Экспериментальные данные, которые были получены НТЦ НАТЕКС в результате установки систем FlexDSL, ориентированных на абонентские и соединительные линии местных сетей, и MEGATRANS, ориентированных на магистральные и зоновые линии, приведены в табл. 2. Как видим, специализированные решения MEGATRANS-S, -M, -L дают выигрыш по затуханию в 5 — 15 дБ, что означает значительный запас в дальности и помехоустойчивости связи. В новой серии устройств MEGATRANS-2L, рассчитанных на работу с 10-12 регенераторами на линиях длиной несколько сот километров, реализован алгоритм АОКС, который обеспечивает дальнейшее увеличение дальности.

MEGATRANS — одна из немногих DSL-технологий, не оказывающих влияния на системы с частотным разделением каналов (ЧРК). Эта особенность позволяет оператору проводить поэтапную «цифровизацию» линии связи. На первом этапе на свободные кабельные пары устанавливается аппаратура MEGATRANS; таким образом, дополнительно к аналоговым каналам К-60 организуется цифровой тракт 2 Мбит/с. Очень важно, что для монтажа оборудования MEGATRANS не требуются какие-либо кабельные работы, — регенераторное оборудование монтируется в существующих контейнерах НУП К-60. На втором этапе возможна постепенная замена всех систем К-60 на цифровые системы передачи.

Технология MEGATRANS прошла проверку в сертификационных центрах министерств связи России, Украины и Белоруссии. Надо отметить, что она положительно зарекомендовала себя на практике: cистемами передачи на ее основе оборудованы уже более 10 тыс. км кабельных линий связи во многих странах СНГ и Восточной Европы.

Универсальный «медный» транспорт

В России победный марш DSL начался в 1993—1994 годы. В то время НТЦ НАТЕКС организовал массовое продвижение на рынок аппаратуры уплотнения абонентских линий Togain-4-Nateks, а затем модемов «short range» NTU-128. В этих продуктах была реализована технология IDSL, и такие системы до сих пор пользуются спросом и находятся в серийном производстве. За шесть лет для них было разработано множество специальных интерфейсов и аксессуаров: регенераторы, модули четырехпроводных окончаний, мультиплексор для одновременного подключения телефона и доступа к Internet и многое другое. В настоящий момент системы уплотнения абонентских линий наряду с аппаратурой NTU-128 вошли в состав универсальной платформы FlexGain, производимой НТЦ НАТЕКС.

Платформа FlexGain объединяет в единое конструктивное решение множество востребованных сегодня сетевых технологий. Ее компонентами являются: FlexDSL MEGATRANS — полный ряд систем передачи xDSL; FlexGain A/T155 — полнофункциональный терминальный и add/drop-мультиплексор SDH; FlexGain PCM — оборудование для уплотнения абонентских линий; FlexGain FOM4 — модем-мультиплексор для передачи четырех потоков Е1 по оптической линии; FlexGain Plex — мультиплексор, объединяющий речь и данные; FlexGain 4XE — кросс-коммутатор и конвертор сигнализации на четыре потока Е1.

В 1995 году впервые в России НАТЕКС занялся поставками HDSL-решений — импортных DSL-модемов серии WATSON. Однако жизнь не стоит на месте, и самые последние разработки в области DSL — системы передачи MEGATRANS и FlexDSL PAM (G.shdsl) — НАТЕКС выпустил уже самостоятельно.

Новое поколение систем передачи DSL, специально разработанное для линий связи стран СНГ, получило название FlexDSL MEGATRANS. В данном оборудовании использовано множество технологических новшеств, таких как линейная технология TC-PAM (G.shdsl), встроенный маршрутизатор для Internet- и LAN-приложений, встроенный TDM-мультиплексор (G.703/704 + V.35), функция АОКС, встроенный разделитель аналоговой и DSL-линии (CapSplitter). Серия FlexDSL MEGATRANS включает в себя целый ряд DSL-решений, оптимизированных как для применения в сетях доступа, так и для «цифровизации» зоновых и местных линий связи в транзитных сетях. Это позволяет оператору связи выбирать из нескольких предлагаемых методов линейного кодирования тот, который наилучшим образом соответствует требованиям определенного приложения и условиям работы на конкретных кабельных линиях. Как уже отмечалось, наряду со стандартными алгоритмами G.shdsl, CAP и 2B1Q в указанном оборудовании может быть использовано CAP MEGATRANS — уникальное решение НАТЕКС для передачи данных по двум двухпроводным линиям на сверхдальнюю дистанцию.

В состав оборудования систем DSL серии FlexDSL MEGATRANS входят следующие компоненты.

  • FlexDSL PAM — передача данных по одной паре со скоростью от 192 Кбит/с до 2,3 Мбит/с (шаг 8 Кбит/с). Модуляция TC-PAM (G.shdsl) обеспечивает бесконфликтную совместную работу по одному кабелю с другими DSL-системами (ISDN, ADSL, G.lite) на одном кабеле.
  • FlexDSL MSDSL — передача по одной паре со скоростью от 128 Кбит/с до 2 Мбит/с с использованием модуляции CAP. Является одним из наиболее распространенных DSL-решений в странах СНГ.
  • FlexDSL MDSL — передача по одной паре со скоростью от 128 Кбит/с до 2,3 Мбит/с с применением модуляции 2B1Q. Считается компромиссным решением (в отношении дальности и скорости соединений), благодаря чему экономически выгодно для поддержки LAN-приложений.
  • MEGATRANS-2L — передача данных по двум парам на расстояние до 240 км и со скоростью от 128 Кбит/с до 2 Мбит/с. Алгоритм АОКС обеспечивает длину участка регенерации до 26 км, а всего в линию связи могут быть включены до 12 дистанционно питаемых линейных регенераторов. Предназначается для построения цифровых магистральных линий.
  • MEGATRANS-M — передача по двум парам со скоростью от 128 Кбит/с до 2 Мбит/с. Возможна установка не более одного линейного регенератора, в силу чего система ориентирована на использование в местных сетях.
  • MEGATRANS-S — передача по двум парам со скоростью от 128 Кбит/с до 2 Мбит/с без регенераторов. Также предназначается для местных сетей.

Расширяя границы применения

Сфера возможных приложений оборудования xDSL такова, что позволяет удовлетворить практически любые потребности в надежной высокоскоростной передаче цифровых потоков по медным линиям связи. Модемы серии FlexDSL MEGATRANS нового поколения могут с успехом решать все традиционные для данного класса технологий задачи. Но благодаря ряду уникальных свойств этих систем они имеют более широкий спектр применений, чем другие DSL-устройства.

Например, системы IDSL NTU-128 Voice могут эффективно использоваться для «выделенного» подключения к Internet с сохранением возможности подсоединения обычного телефона по абонентской линии. В связи с наличием в системе линейных регенераторов доступ обеспечивается не только по абонентским линиям, но и по прямым проводам большой длины.

Оборудование серии FlexDSL MEGATRANS широко применяется для организации цифровых соединений между АТС, для подключений учрежденческих станций и абонентских выносов, для соединения базовых радиостанций с контроллером в сотовых сетях связи. При использовании регенератора дальность связи значительно увеличивается, что позволяет выносить базовые радиостанции в удаленные точки (пригороды, райцентры и т. д.).

Система передачи данных MEGATRANS-2L, предназначенная для магистральных линий, может применяться для «цифровизации» зоновых линий связи с целью частичной или полной замены аналогового оборудования типа К-60 (рис. 1). Благодаря большей, чем у других цифровых систем, длине участка регенерации аппаратуры MEGATRANS ее допускается устанавливать на существующие линии без проведения каких-либо кабельных работ. При этом регенераторы монтируются в контейнерах действующих линий К-60.

Наличие в модемах FlexDSL встроенного мультиплексора позволяет решить с их помощью типовую задачу подключения к мультисервисной сети бизнес-абонентов (рис. 2). Часть временных интервалов отводится интерфейсу N*64 (V.35, V.36, X.21) для подключения к сети передачи данных, а другая часть — интерфейсу G.703/704 для подключения учрежденческой АТС к телефонной сети общего пользования.

Рис. 2. Использование DSL для подключения бизнес-абонентов к интегрированной сети

Модемы серии FlexDSL могут работать в «смешанных» конфигурациях: с одной стороны DSL-линии задействуется интерфейс G.703/704, а с другой — V.35. Таким образом, параллельно основному приложению реализуется функция интерфейс-конвертора. Модемы FlexDSL MSDSL обеспечивают смену пользовательских интерфейсов, что дает потребителю дополнительную гибкость при выборе сетевых решений. Встроенный CapSplitter позволяет использовать абонентскую линию, на которой установлены модемы FlexDSL, для подключения обычного аналогового телефона. При этом сохраняется возможность передачи по аналоговой линии факсимильных сообщений и организации модемной связи.

Кроме того, модемы FlexDSL могут применяться в корпоративных сетях для связи фрагментов LAN, причем для этой цели удобно использовать интерфейс 10BaseT Ethernet с функциями моста. Отличительной чертой модемов данной серии является наличие встроенных функций маршрутизации. В результате заказчик способен сэкономить значительные средства, обычно затрачиваемые на покупку маршрутизатора для подключения локальной сети к Internet (рис. 3).

Рис. 3. Применение DSL для подключения к Internet

Оборудование FlexDSL в комбинации с другими продуктами, базирующимися на платформе FlexGain, например кросс-коммутатором FlexGain 4XE, позволяет строить современные сети доступа с интеграцией голоса и данных самых различных конфигураций (рис. 4).

Модемы серии FlexDSL MEGATRANS имеют три типа пользовательских интерфейсов — G.703/704, N*64 (V.35/36, X.21), Ethernet 10BaseT (bridge, router). Интерфейсы G.703/704 оптимальны для традиционных приложений в сетях телефонной связи, цифровые интерфейсы V.35/36 и X.21 активно применяются в корпоративных приложениях и для подключения оборудования передачи данных (PAD/FRAD), а порты 10BaseT Ethernet приспособлены для объединения LAN и их подключения к Internet. Линейная скорость и быстродействие конкретных интерфейсов пользователя могут варьироваться в широких пределах. Многие модемы, оснащенные портами Ethernet, имеют собственный IP-адрес и могут дистанционно конфигурироваться в сессии Telnet.

Модемы серии FlexDSL MEGATRANS имеют полный набор функций мониторинга и самодиагностики. Конфигурирование оборудования допускается проводить локально (с помощью терминала VT100 и/или DIP-переключателей), а также удаленно (через DSL-линию или с помощью централизованной системы сетевого управления).

заключение

Итак, технологии DSL стали сегодня действительно массовыми. Большинство операторов связи убедились, что миллионы километров медного кабеля еще рано списывать в утиль. «Превращая медь в золото», DSL-решения позволяют операторам получать значительно большую отдачу от кабельной сети абонентских и соединительных линий, а абонентам — экономить массу средств, которые им пришлось бы потратить на внедрение альтернативных решений для организации широкополосного доступа, — прокладку ВОЛС, установку радиосистем или модернизацию сетей кабельного телевидения.

Об авторе

Дмитрий Мирошников (info@nateks.ru) — директор НТЦ НАТЕКС, академик Международной академии связи

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями