Технология ADSL

В последние годы рост объемов передачи информации привел к тому, что наблюдается дефицит пропускной способности каналов доступа к существующим сетям. Если на корпоративных уровнях эта проблема частично решается (арендой высокоскоростных каналов передачи), то в квартирном секторе, и в секторе малого бизнеса эти проблемы существуют.

На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов в ближайшее время снова поставит вопрос о путях дальнейшего увеличения пропускной способности.

Наиболее перспективной в настоящее время является технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это новая модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 6 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 640 Кбит/с. Это связанно с тем, что все современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофоильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64-128 Кбит/с (Рис. 1).

Принципы организации услуги ADSL

Услуга ADSL (Рис. 1) организуется с помощью модема ADSL, и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

Ряд производителей начали снабжать DSLAM интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей. Также ряд производителей создают пользовательские модемы, которые представляют собой ADSL модем, но для программного обеспечения являются адаптерами ATM.

На участке между ADSL модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter ) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

Согласно теореме Шеннона , невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приведет к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции отсекут частоту выше 4 кГц, поэтому необходимо на каждой телефонной станции установить оборудование доступа к территориально-распределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор).

Передача к абоненту осуществляется на скоростях от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов.

Скорости, предоставляемые модемами ADSL кратны скоростям цифровых каналов T1, E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая скорость не определена.

Скорость модемов ADSL в зависимости от числа каналов

Базовая скорость	Количество каналов	Скорость
1,536 Мбит/с	1	1,536 Мбит/с
1,536 Мбит/с	2	3,072 Мбит/с
1,536 Мбит/с	3	4,608 Мбит/с
1,536 Мбит/с	4	6,144 Мбит/с
2,048 Мбит/с	1	2,048 Мбит/с
2,048 Мбит/с	2	4,096 Мбит/с
2,048 Мбит/с	3	6,144 Мбит/с

Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. В таблице показаны несколько вариантов зависимости скорости от параметров линии.

ADSL-модем представляет собой устройство, построенное на базе цифрового сигнального процессора (ЦСП или DSP), аналогичное применяемому в обычных модемах (Рис. 2). В общем случае, вся пропускная способность линии делится на два участка. Первый участок предназначен для передачи голоса, и находится в диапазоне 0,3-3,4 КГц. Диапазон сигнала для передачи данных лежит в пределах от 4 Кгц до 1 Мгц. Физические параметры большинства линий не позволяют передавать данные с частотой свыше 1 МГц. К сожалению не все существующие телефонные линии (особенно большой протяженности), имеют даже такие характеристики, поэтому приходится уменьшать полосу пропускания, что влечет за собой уменьшение скорости передачи.

Для создания этих потоков используются два метода: метод с частотным разделением каналов и метод эхо компенсации.

Рис. 3 Схемы разделения потоков в полосе пропускания частот телефонной линии

Метод с частотным разделением состоит в том, что каждому из потоков выделяется своя полоса пропускания частот. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков. Передача этих потоков осуществляется методом "" (DMT).

Метод эхо компенсации состоит в том, что диапазоны высокоскоростного и служебного потоков накладываются друг на друга. Разделение потоков осуществляется с помощью дифференциальной системы, встроенной в модем. Этот способ используется в работе современных модемов V.32 и V.34. Высокоскоростной поток может разделяться на один или более низкоскоростных потоков Передача этих потоков осуществляется методом "дискретной многотональной модуляции " (DMT).

При передаче множества потоков происходит разделение каждого из них на блоки. Каждый блок снабжается кодом исправления ошибок (ECC).

Смежные технологии

Существует ряд смежных технологий, одни из которых предназначены для оконечных пользователей, другие для транзитной передачи высокоскоростных потоков. Принцип работы их аналогичен ADSL. Общее название таких технологий xDSL.

High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL)

HDSL является технологией, обеспечивающей передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность линии может достигать 3,7 км. Ориентирована в качестве более дешевой альтернативы выделенным каналам E1, T1. Требует четырехпроводной абонентской линии.

Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL)

Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации линии достаточно двухпроводной абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.

Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL)

Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая, и не находит широкого применения.

Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL)

Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.

Universal ADSL (UADSL)

Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих широкому внедрению технологии на сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании — оператора сети), имеют относительно большую стоимость.

Не так давно появились сообщения о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить указанные недостатки. Ее называют Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL (при длине абонентской линии до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с в направлении к абоненту и 384 кбит/с — в обратном направлении; при длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 кбит/с по направлению к абоненту и 196 кбит/с — в противоположном). Однако эти устройства легче устанавливать; кроме того, в их составе имеется частотный разделитель, поэтому его не приходится устанавливать отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке, так же как и обычный модем.

Стоимость таких устройств не превышает стоимости обычного модема, поэтому стоит ожидать, что именно эта технология найдет широкое применение в аппаратуре доступа оконечных пользователей.

Стандарты

Американский Национальный Институт Стандартов (ANSI), рабочая группа T1E1.4 недавно одобрила стандарт на ADSL со скоростью передачи до 6,1 Мбит/с (ANSI Стандарт T1.413). ETSI дополнила этот стандарт требованиями для Европы. T1.413 определяет единый терминальный интерфейс со стороны оператора. Вторая версия этого стандарта, разрабатываемая группой T1E1.4, расширила стандарт, в котором определила: мультиплексированный интерфейс со стороны оператора; протоколы конфигурации и управление сетью.

Немного цифр

Расстояния для short range модемов зависят от диаметра медной пары:

1. Telindus Crocus HDSL 2048Kb/s :

Wire diameter (mm)	2-pair version (km)	3-pair version (km)
0.4	3.6	4.0
0.5	5.0	5.5
0.6	7.1	7.8
0.8	8.9	9.9
1.0	12.5	13.9

2. Telindus Crocus SDSL:

Wire diameter	384 Kbit/s	768 Kbit/s	1152 Kbit/s
0.4 mm	5.0 Km	4.3 Km	3.6 Km
0.5 mm	6.9 Km	6.0 Km	5.0 Km
0.6 mm	9.8 Km	8.4 Km	7.1 Km
0.8 mm	12.4 Km	10.6 Km	8.9 Km
1.0 mm	17.3 Km	14.9 Km	12.5 Km
1.2 mm	19.3 Km	16.6 Km	13.9 Km

3. Telindus Crocus HS (144Kb/s):

Wire diameter (mm)	distance (km)
0.4	6.9
0.5	9.5
0.6	13.5
0.8	17.5
1.0	26.0

Дополнение1

Статья написана хорошо, все верно, однако есть некоторые комментарии относительно внедрения ADSL в реальной жизни. К сожалению, на обычных российских линиях связи ADSL может применяться лишь в порядке эксперимента, о промышленной эксплуатации пока речи не идет. Для ADSL линии требуется ВИТАЯ пара (а не лапша) причем экранированная, а если это многопарный кабель, то и с соблюдением направления и шага повива.

Можно возразить (С.Ж.), заметив, что лапша идет только на участке от кросса в доме до квартиры, ее замена на витую пару не представляет как технических, так и экономических сложностей. На участке кросс-телефонная станция используются многопарные кабели, где каждая пара является витой.

Вроде бы убедительно НО пробовали-ли вы разбирать телефонный кабель? Снимите метр изоляции с импортного кабеля и с отечественного. Импортный-распустится на витые пары которые не развалятся если даже их потеребить, а отечественный почти сразу превращается в веник и требуется изрядное мастерство чтобы без дополнительных приспособлений разделать его. Замена лапши тоже вроде не выглядит страшной, но ведь лапшой тут не обойдется, потребуется замена КРТ (коробка распределительная телефонная) тем более если она пластмассовая (вспомните как разводятся ЛВС) и стоит она в каждом подьезде и часто не по одной. Направление повива в отечественных многопарных кабелях не соблюдается (разберите для примера наш 50-ти парный кабель или 100 парный), потому, как никто не думал что такие кабели будут использоваться для передачи широкоспектральных высокочастотных сигналов, соответственно и о защите от переходных помех тоже никто не задумывался. У капиталистов, возможно, это благо тоже возникло случайно, потому как там конкуренция и чтобы продукцию покупали, она должна соответствовать даже не обязательным, а рекомендованным всякими комисиями параметрам (потому как эти комиссии не даром свой хлеб едят) и на территории одного района (или даже квартала) могут работать два или более провайдера телефонных услуг. Вооьщем, как всегда благодаря конкуренции получаются качественные товары и услуги.

Для Е1 используется витая пара аж с двумя экранами изолированными друг от друга по длинне кабеля и с регламентированым количеством кабельных пролетов, иначе ни о каком километраже и о стабильной связи говорить не приходится.

Это верно, но на мой взгляд (С.Ж.) технология DSL скорее найдет свое применнеие не в промышленности, а именно в квартирном секторе.

Ага, вот, что могу добавить (И.Ш.), пару лет назад эту технологию предлагали РОСТЕЛЕКОМу для реконструкции коротких магистралей, а магистральный кабель это вам не домашняя разводка по такому кабелю можно и 64 Мбита пропустить и строилась эта модернизация по схеме станция-кабель-станция. Ну так РОСТЕЛЕКОМ не согласился использовать эти технологии, потому как дорого. Сомневаюсь, что сейчас оборудование подешевело настолько, что стоит как эзернетовский хаб? А если я не прав, значит кто-то хочет сильно погреть руки на модернизации кабельных линий и внедрении новой техники.

Ну а теперь представим, что в телефонный кабель запущено 2-6 МБит, а он (кабель) соответствующими параметрами не обладает (часто межпроводная изоляция занижена -- ну подмочили бедолагу, слышали наверно трески и космические переговоры в трубке), в результате наружу полезут наводки. Я думаю, что эти наводки будут следствием комбинаторных частот, причем очень широкого спектра, которые создадут такие помехи телевизионным приемникам, что может начаться настоящая война. Так что на практике пока не все гладко, к сожалению.

Именно поэтому, лично я считаю (С.Ж.), что гораздо более актуальным является внедрение UADSL с маленькими скоростями (до 640 Кбит/с). Все указаные эффекты в этой технологии будут выражены в гораздо меньшей степени.

Я думаю (И.Ш.), что все равно, цена такого внедрения будет на данном этапе слишком высока, чтобы в серьез думать о нем. Так что, тут больше проблем, чем кажется на первый взгляд и в любом случае требуется более серьезный подход.

А вот моя информация (С.Ж.): провайдеры, в частности Роснет, не разделяют Ваших взглядов на проблемы технического плана и могут предоставить оборудование ADSL. Установка модема, настройка, подключение, обходится примерно в $2,500. При этом обеспечивается скорость до 640 Кбит/с. Месячная абонентская плата составляет около $300.

Модемы ADSL сейчас стоят в районе $800-1500. Модемы UADSL должны стоить примерно $250-500, что более приемлимо.

Как только на каждом телефонном узле будет установлено оборудования доступа к сетям передачи данных, подобный вид услуг значительно подешевеет, а внедрение такого оборудования доступа напрямую связано с внедрением ATM.

Дополнение2

В статье Станислав Журавлев хорошо излагает теоретический аспект, но не затрагивает специфику применения этой технологии в России. В первом дополнеии ликвидированы некоторые пробелы, но есть несколько неточностей:

Во-первых, хDSL технологии были разработаны исследовательским подразделением корпорации Bell именно для применения на существующей инфраструктуре медных проводов, которая даже в USA отличается преклонным возрастом и построена на обычной медной телефонной паре, а не на экранированной витой.

Во-вторых "лапша" действительно не годится для хDSL линий, но "лапша" используется на участке от распределительной телефонной коробки до абонентской розетки, что составляет обычно порядка 5-15 метров. В действительности есть два ограничения, которые при заданном сопротивлении линии (обычно 1-1.5 кОм) не позволяют использовать хDSL устройства, это пупинизация и сборка из проводов различного сечения. Пупинизация линии — это введение индуктивной составляющей в линию с целью уменьшения затухания сигнала, но в России такие линии почти не используются. Вторая проблема встречается довольно часто, но если станционная часть оборудования находится на ближайшей к вам АТС то вероятность возникновения подобной проблемы мала, в любом случае эту проблему можно решить с местным телефонным узлом. Однако, если нужен прямой канал, к примеру для соединения двух локальных сетей, то и это не проблема. В Москве существует достаточно большое количество прямых каналов работающих по меди на расстояние 5-7 км и сопротивлением 1-1.5 кОм.

Широкое распространение хDSL технологий в России сдерживается, прежде всего, не недостаточным количеством телефонных пар с приемлемыми параметрами (пока количество установленных линий по Москве исчисляется десятками или сотнями), а ценой оборудования, $2000-3000 за комплект из станционной и абонентской частей, ценой на подключение и стоимостью выделенного канала (посмотрите ради любопытства у любого из провайдеров сколько стоит синхронный канал 64К канал цены вас неприятно поразят). Скорость уже установленных линий обычно колеблется в пределах 64-512К. хDSL линии работающих на скорости больше 2МБит по меди я вообще не встречал и думаю в ближайшее время их появление маловероятно. Объясняется это тем, что стоимость 2МБит потока велика настолько, что позволить его себе могут либо очень крупные коммерческие фирмы, либо телекоммуникационные компании, сами занимающиеся провайдингом, а для них очень важен такой критерий как вероятность ошибки на канале. Наименьшую же вероятность ошибки обеспечивает оптическое волокно, стабильность работы которого будет в любом случае на несколько порядков выше чем хDSL линии.

Наиболее радужные перспективы мне кажется имеет оборудование рассчитанное на скорости 64-512К, особенно созданное в соответствии со стандартом UDSL, который должен быть принят до конца этого года. Производители обещают цену на абонентский UDSL модем не более $300-400. Если предоставлением xDSL услуг заинтересуются крупные телекоммуникационные компании (идеальный случай МГТС:--)), которые смогут разместить за свой счет станционные комплекты оборудования на большом количестве телефонных узлов, нас ожидает в ближайшее время резкий рост количества используемых хDSL линий.

Технологии и стандарты ADSL2 и ADSL2+

Технологии ADSL2 и ADSL2+, обеспечивающую возможность реализации истинных решений. Для новых видеоприложений, таких как IPTV и VoD, требуются высокие скорости передачи (свыше 10 Мбит/с) в направлении к пользователю, а технология ADSL2+ может их обеспечить. Скорости передачи по ADSL2+ достигают 24 Мбит/с.

Преимущества

Технология ADSL2+ имеет также ряд новых функций и преимуществ по сравнению с более старым вариантом ADSL. Самые главные отличительные свойства, такие как увеличение дальности действия и скорости передачи, диагностика линии, управление мощностью передачи, быстрое установление соединений и улучшенное взаимодействие, уже с начального этапа интегрированы на новых абонентских платах узлов BAN, mBAN и ipBAN. Технология ADSL2+ отлично годится также для замены VDSL в среде домашних абонентов с более взыскательными требованиями к доступу. С использованием ADSL2+ провайдеры видеоуслуг смогут предложить пользователям даже 3 одновременные видеопрограммы на одном широкополосном порте.

Основные отличительные особенности и преимущества

Улучшенные параметры скорости и дальности передачи

В ADSL2 и ADSL2+ применяется улучшенная модуляция, обеспечивающая уменьшение количества служебной информации в заголовках кадров (framing overhead), более высокий выигрыш от кодирования, а также предоставляющая усовершенствованные механизмы инициализации и алгоритмы обработки сигналов. ADSL2 позволяет увеличить скорость передачи данных в направлении к пользователю до более 12 Mбит/с, по сравнению с приблизительно 8 Mбит/с в случае ADSL. ADSL2 позволяет увеличить длину шлейфа приблизительно на 200 м, или увеличить скорость передачи данных примерно на 50 кбит/с на том же расстоянии для абонентских линий большой протяженности.

Стандарт ADSL2+ позволяет в два раза увеличить максимальную частоту, используемую для передачи данных в направлении к пользователю - 2,2 МГц вместо 1,1 МГц. Это позволяет увеличить максимальную скорость передачи в нисходящем направлении до 25 Mбит/с на телефонных линиях длины до 1500 м.

Диагностика и автоматическая регулировка

Функции мониторинга в реальном масштабе времени предоставляют в масштабе реального времени информацию о качестве линии и шуме на обоих концах линии. Поставщики услуг могут использовать эти данные для мониторинга качества ADSL-соединения и предотвращения ухудшений обслуживания. Кроме того, с помощью этих данных поставщики смогут определить, можно ли конкретному пользователю предоставить услуги с более высокой скоростью передачи. SELT (тестирование линии без подключения удаленного конца) и DELT (тестирование линии с подключением удаленного конца) предоставляют возможность определить перед эксплуатацией длину линии, наличие короткозамкнутых и разомкнутых цепей, сечение проводов и предполагаемую пропускную способность. В случае изменения условий в канале используется новая возможность, которая называется плавной регулировкой скорости передачи (SRA- seamless rate adaptation). Эта возможность позволяет системе ADSL2 изменять скорость передачи данных соединения без прерывания обслуживания или возникновения битовой ошибки.

Расширенные возможности управления питанием

Наличие двух режимов управления питанием позволяет сократить расход энергии, одновременно поддерживая функцию постоянного подключения ADSL для пользователей. Режим питания L2 предназначен для режима низкой скорости передачи, который не требует наличия полного ширины полосы пропускания, а режим питания L3 предназначен для режима ожидания или "спящего" режима. Эта функция позволяет сократить расход энергии более чем на 50 % для каждой линии.

Быстрый запуск

Режим быстрого запуска сокращает время инициализации от приблизительно 10 секунд до менее 3 секунд.

Полностью цифровой режим

Эта дополнительная опция отводит "телефонную" полосу частот под передачу данных. При этом случае скорость передачи данных в восходящем направлении (от пользователя к сети) вырастает на 256 кбит/с, что может являться привлекательным решением для предприятий, у которых услуги голосовой связи предоставляются по разным телефонным линиям и для которых возможность увеличения скорости восходящего потока данных представляет особый интерес. Эта возможность может также заинтересовать поставщиков услуг, которые могут арендовать абонентские линии у телекоммуникационных компаний на основе разделения абонентских линий (LLU).

Улучшенные возможности взаимодействия оборудования

Новые процедуры инициализации модема позволяют решить проблемы совместимости оборудования и обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристики, когда соединяются ADSL-трансиверы различных поставщиков микросхем.

Другие функции и возможности

Каналообразование

Возможности каналообразования ADSL2 обеспечивают поддержку технологии передачи таким способом образованных голосовых каналов по линиям DSL (CVoDSL), метод прозрачной транспортировки голосового трафика TDM по линиям DSL. CVoDSL передает голосовой трафик на физическом уровне, позволяя помещать аналоговые телефонные "линии" в DSL-канал и передавать их параллельно с трафиком данных, поддерживая как аналоговую телефонную сеть (POTS), так и высокоскоростной доступ в Internet.

Объединение нескольких линий для более высоких скоростей передачи

Новые стандарты поддерживают инверсное мультиплексирование для ATM (IMA), разработанное АТМ Форумом для сетей с традиционной архитектурой АТМ. Благодаря IMA, интегральные схемы ADSL2 могут объединить нескольких медных пар в единый канал ADSL. В результате обеспечивается скорость передачи данных по существующим медным линиям, сравнимая с оптоволоконными линиями.

Поддержка услуг пакетных сетей

Услуги пакетных сетей (например, Ethernet) могут передаваться поверх ADSL2 в качестве дополнения к ATM.

Современный мир созрел для использования технологий DSL. Увеличение потоков информации, передаваемых по сети Интернет компаниями и частными пользователями, а также потребность в организации удаленного доступа к корпоративным сетям, породили потребность в создании недорогих технологий цифровой высокоскоростной передачи данных по самому «узкому» месту цифровой сети — абонентской телефонной линии. Технологии DSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам телефонных проводов без необходимости модернизации абонентских телефонных линий. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий в высокоскоростные каналы передачи данных и является главным преимуществом технологий DSL.

Так что же такое технология DSL?

Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия). DSL является достаточно новой технологией, позволяющей значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Любой абонент, пользующийся в настоящий момент обычной телефонной связью, имеет возможность с помощью технологии DSL значительно увеличить скорость своего соединения, например, с сетью Интернет. Следует помнить, что для организации линии DSL используются именно существующие телефонные линии; данная технология тем и хороша, что не требует прокладывания дополнительных телефонных кабелей. В результате вы получаете круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Никто из ваших друзей больше не пожалуется, что часами не может к вам прозвониться. Благодаря многообразию технологий DSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных — от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Данные технологии позволяют также использовать обычную телефонную линию для таких широкополосных систем, как видео по запросу или дистанционное обучение. Современные технологии DSL приносят возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет в каждый дом или на каждое предприятие среднего и малого бизнеса, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.

Как работает DSL

Телефонный аппарат, установленный у вас дома или в офисе, соединяется с оборудованием телефонной станции с помощью витой пары медных проводов. Традиционная телефонная связь предназначена для обычных телефонных разговоров с другими абонентами телефонной сети. При этом по сети передаются аналоговые сигналы. Телефонный аппарат воспринимает акустические колебания (являющиеся естественным аналоговым сигналом) и преобразует их в электрический сигнал, амплитуда и частота которого постоянно изменяется. Так как вся работа телефонной сети построена на передаче аналоговых сигналов, проще всего, конечно же, использовать для передачи информации между абонентами или абонентом и провайдером именно такой метод. Именно поэтому вам пришлось прикупить в дополнение к вашему компьютеру еще и модем, который позволяет демодулировать аналоговый сигнал и превратить его в последовательность нулей и единиц цифровой информации, воспринимаемой компьютером.

При передаче аналоговых сигналов используется только небольшая часть полосы пропускания витой пары медных телефонных проводов; при этом максимальная скорость передачи, которая может быть достигнута с помощью обычного модема, составляет около 56 Кбит/с. DSL представляет собой технологию, которая исключает необходимость преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую форму и наоборот. Цифровые данные передаются на ваш компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии. При этом существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов.

Различные типы технологий DSL и краткое описание их работы
DSL представляет собой набор различных технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию. Для того, чтобы понять данные технологии и определить области их практического применения, следует понять, чем эти технологии различаются. Прежде всего, всегда следует держать в уме соотношение между расстоянием, на которое передается сигнал, и скоростью передачи данных, а также разницу в скоростях передачи «нисходящего» (от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в сеть) потока данных.
DSL объединяет под своей крышей следующие технологии.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия)

Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. 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.

R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения)

Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.

G . Lite (ADSL.Lite) представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость «нисходящего» потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных до 512 Кбит/с или по 256 Кбит/с в обоих направлениях.

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия IDSN)
Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL, также как и ISDN, использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является «постоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 — 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения УАТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line — однолинейная цифровая абонентская линия)

Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL2.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология VDSL является наиболее «быстрой» технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.

Во-первых, технологии DSL обеспечивают высокую скорость передачи данных. Различные варианты технологий DSL обеспечивают различную скорость передачи данных, но в любом случае эта скорость гораздо выше скорости самого быстрого аналогового модема.
Во-вторых, технологии DSL оставляют вам возможность пользоваться обычной телефонной связью, несмотря на то, что используют для своей работы абонентскую телефонную линию. Используя технологии DSL вам больше не надо беспокоиться о том, что вы не получите вовремя важное известие, или о том, что для обычного телефонного звонка вам прежде потребуется выйти из сети Интернет.

И, наконец, линия DSL всегда работает. Соединение всегда установлено, и вам больше не надо набирать телефонный номер и ждать установки соединения, каждый раз, когда вы хотите подключиться. Не придется больше беспокоиться о том, что в сети произойдет случайное разъединение, и вы потеряете связь именно в тот момент, когда загружаете из сети данные, которые вам просто жизненно необходимы. Электронную почту вы будет получать в момент поступления, а не тогда, когда решите ее проверить. В общем, линия будет работать всегда, а вы будете всегда на линии.

Это количество информации, которое мы получаем за единицу времени. А время у современного человека на вес золота. Мы постоянно нервничаем в очередях, дорожных пробках, а медленный интернет ещё больше усугубляет картину, доводит нас до кипения. Можем ли мы повлиять на скорость связи? Выбирая провайдера и оборудование, необходимо понимать, зависит ли скорость интернета от модема, или же медленное соединение со Всемирной паутиной вызвано какими-то другими причинами.

Конечно, скорость интернета определяется многими факторами:

• тип подключения к сети (оптоволоконная или телефонная линии, 3G, спутниковая связь);
• технические возможности провайдера (наличие достаточного количества оборудования, его современность, качество линий связи, частота покрытия);
• тарифный план (провайдер может искусственно ограничить скорость доступа);
• программное обеспечение на компьютере, правильные настройки для работы в сети, наличие вирусов , программных ошибок и т. д.;
• параметры самих сайтов, которые вы посещаете (возможны неполадки на серверах, перегруженность и т. д.);
• погодные условия (дождь, ураган, снег, грозы могут создать неприятности на линии, выход оборудования из строя, отсутствие связи с вышками и серверами).

Чтобы разобраться, влияет ли модем на скорость интернета, разберём разные типы подключения.

Подключение через оптоволоконную линию

Оптоволоконный кабель имеет высокую пропускную способность и обеспечивает самый быстрый обмен данными. Часто бывает, что оптоволокно просто подводят к зданию, а дальше по помещениям (квартирам) идёт витая пара, что существенно ограничивает скорость (до 100 Мбит/сек). В этом случае именно модем не требуется - кабель можно подключить напрямую к сетевой плате компьютера, однако может потребоваться маршрутизатор. Это более сложный прибор, который позволяет создавать локальную и Wi-Fi сети внутри помещения, подключать к ним различные мобильные и стационарные устройства. Максимальная скорость в такой сети определяется возможностями роутера.

Если провайдер предлагает завести оптоволоконный кабель прямо в квартиру (или офисное помещение), то понадобится специальный модем. Как правило, оператор предоставляет его сам и включает плату за него в тарифный план. В этом случае скорость интернета зависит от модема и, возможно, компания предложит вам разные варианты по стоимости и функциональности.

Во времена появления интернета доступ производился через телефонную сеть по технологии Dial-up с очень низким качеством соединения (до 56 Кбит/сек). При этом при работе в сети телефонная линия была занята. Сейчас на смену этому устаревшему способу связи пришла технология ADSL, которая позволяет одновременно использовать интернет и телефон. Однако и в этом случае скорость соединения технически не может быть выше 24 Мбит/сек. На практике из-за плохого состояния линий цифра намного ниже, причём именно это является определяющим фактором. Но при помощи правильной настройки ADSL-модема быстрота связи может быть увеличена.

При этом модель модема влияет на скорость интернета - на одной и той же линии более современное, дорогое устройство позволит достичь лучших показателей. Разница может достигать до 2–3 раз. Кроме того, медлительность бывает обусловлена частым зависанием, нестабильностью связи.

Чтобы повысить скорость интернета, обратите внимание на следующее:

• Не позволяйте устройству перегреваться, обеспечьте достаточную вентиляцию, не складывайте сверху вещи. Перегрев вызывает торможение в работе, зависание, сбои.
• Обратитесь к провайдеру за рекомендациями по настройке оборудования и ПО. Некоторые операторы предлагают файл с параметрами для определённой модели.
• Обновляйте прошивку устройства. Устаревшее ПО может ограничивать возможности связи.

Подключение через сеть 3G/LTE /4G

3G/LTE/4G связь набирает популярность, поскольку позволяет буквально носить интернет с собой. Небольшое устройство, похожее на флешку, легко помещающееся в кармане, позволяет подсоединить ноутбук к Всемирной паутине в любом месте, где работает сотовый оператор. Именно для такого типа подключения можно не сомневаться, зависит ли увеличение скорости подключения к интернету от правильного выбора модели модема.

В первую очередь сам стандарт связи определяет быстроту обмена данными. 3G даёт до 2 Мбит/сек, LTE уже до 299,6 Мбит/сек, а 4G и вовсе теоретически может достигать 1 Гбит/сек. Естественно, чем выше технические возможности, тем дороже оборудование.

Кроме технических параметров, существуют ещё факторы того, как зависит скорость интернета от модема:

• Если сеть загружена, т. е. много пользователей скачивают или выгружают большие объёмы информации, модем переключается в пониженный стандарт связи, что влияет на быстроту работы.
• Перегрев устройства может привести к замедлению работы, это беда бюджетных моделей.
• Низкое качество принимающей сигнал антенны. Даже если оператор предоставил хорошие показатели сети, устройство просто не способно в полной мере уловить соединение.
• Неправильные настройки устройства, а также операционной системы и программного обеспечения.

Есть несколько способов немного повысить скорость работы в сети:

Таким образом, сказать, что скорость интернета зависит от модема и только от него, нельзя. На ускорение работы влияет много факторов, они часто взаимозависимы. Тем не менее решить проблему медленного интернета , ну или хотя бы существенно улучшить ситуацию, можно при помощи правильного выбора и настройки модема.

В последние годы развитие рынка телекоммуникационных услуг, привело к дефициту пропускной ёмкости каналов доступа к существующим сетям провайдеров. Если на корпоративном уровне эта проблема снимается, предоставлением в аренду высокоскоростных каналов передачи данных, то какую альтернативу можно предложить абонентам на существующих линиях, вместо коммутируемого соединения, в квартирном секторе и секторе малого бизнеса?

На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям - так называемое Dialup соединение. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов, возможность обмена пользователями мультимедийной информацией, поставило задачу об увеличении пропускной способности существующей абонентской линии. Решением данного вопроса, стало развитие ADSL технологии.

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия), является наиболее перспективной в настоящее время, на данном этапе развития абонентских линий. Она входит в общую группу технологий высокоскоростной передачи данных, объединённых общим термином DSL (Digital Subscriber Line- цифровая абонентская линия).

Основное преимущество данной технологии в том, что нет необходимости прокладывать кабель до абонента. Используются уже проложенные телефонные кабели, на которые устанавливаются сплиттеры для разделения сигнала на "телефонный" и "модемный". Для приёма и передачи данных используются разные каналы: приёмный обладает существенно большей пропускной способностью.

Общее название технологий DSL возникло в 1989году, когда впервые появилась идея использовать аналогово-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа кинтерактивным видеослужбам (видео позапросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям). На сегодняшний день технологии DSL, представлены:

• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия)

Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. 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 клокальным 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 1,5Мбит/с до 8Мбит/с искорость "восходящего" потока данных от 640Кбит/с до 1,5Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6-8Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5км по проводам диаметром 0,5мм.

• R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line-цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения)

Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или посигналу, поступающему от станции

• G . Lite (ADSL.Lite)

Представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость "нисходящего" потока данных до 1,5Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 512Кбит/с или по 256Кбит/с в обоих направлениях.

• HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line-высокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5- 4,5км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения удалённых узлов АТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п.

• SDSL (Single Line Digital Subscriber Line-однолинейная цифровая абонентская линия)

Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления.

• SHDSL (Simmetric High Speed Digital Subscriber Line - симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия

Наиболее современный тип технологии DSL, нацелен прежде всего на обеспечение гарантированного качества обслуживания, то есть при заданной скорости и дальности передачи данных обеспечить уровень ошибок не хуже 10 -7 даже в самых неблагоприятных шумовых условиях.

Этот стандарт является развитием HDSL, поскольку он позволяет передавать цифровой поток по одной паре. Технология SHDSL имеет несколько важных преимуществ по сравнению с HDSL. Прежде всего, это лучшие характеристики (в отношении предельной длины линии и запаса по шумам) за счет применения более эффективного кода, механизма предварительного кодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров интерфейса. Эта технология спектрально совместима и с другими технологиями DSL. Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с HDSL, то при любой скорости сигнал SHDSL занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал HDSL. Поэтому, создаваемые системой SHDSL, помехи для других систем DSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами от HDSL. Спектральная плотность сигнала SHDSL имеет такую форму, что он оказывается спектрально совместим с сигналами ADSL. В результате этого, по сравнению с однопарным вариантом HDSL, SHDSL позволяет повысить на 35-45% скорость передачи при той же дальности или увеличить дальность на 15-20% при той же скорости.

• IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN)

Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL также как и ISDN использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является "постоянно включенной" (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

• VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология VDSL является наиболее "быстрой" технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных "нисходящего" потока в пределах от13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных "восходящего" потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, при чем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п. Технология не стандартизована, у разных производителей оборудования разные значения скоростей.

Так что же такое ADSL? Прежде всего, ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет оборудование доступа на стороне провайдера DSLAM (DSL Access Multiplexor) и модем клиента, которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля (смотрите рисунок 1). При этом организуются три информационных канала - "нисходящий поток передачи данных, "восходящий" поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (смотрите рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью частотного разделителя фильтра - splitter, и направляет его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть, как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

Рис. 1


Рис. 2

ADSL является асимметричной технологией- скорость "нисходящего" потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость "восходящего" потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более "медленное" направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Такая ассиметрия вводится искусственно, современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента (обмен командами, служебный трафик) вполне достаточно 64-128 Кбит/с. По статистике, входящий трафик в несколько раз, а иногда и на порядок, превышает исходящий. Такое соотношение скоростей обуславливает оптимальную производительность.

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста - создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (так же называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing - FDM) (смотрите рисунок 3).

Рис. 3

При FDM один диапазон выделяется для передачи "восходящего" потока данных, а другой диапазон для "нисходящего" потока данных. Информационный "нисходящий" поток разбивается на несколько информационных каналов - DMT (Discrete Multi-Tone), каждый из которых передается на своей несущей частоте с использованием QAM. QAM это метод модуляции - Quadrature Amplitude Modulation, называемый квадратурно-амплитудной модуляцией (КАМ). Он используется для передачи цифровых сигналов и предусматривает дискретное изменение состояния сегмента несущей одновременно по фазе и амплитуде. Обычно DMT разбивает полосу от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Данный метод по определению решает проблему разделения полосы между голосом и данными (голосовую часть он просто не использует), но более сложен в реализации, чем CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) - амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. DMT утвержден в стандарте ANSI T1.413, а также рекомендован как основа спецификации Universal ADSL. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны "восходящего" и "нисходящего" потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется таже телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS- Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в "простую" (Plain), но и в "старую" (Old); получилось что-то вроде "старой доброй телефонной связи". Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная "старая добрая" телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас ни каких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, "наложенную сеть".

ADSL является технологией высокоскоростной передачи данных, но насколько высокоскоростной? Учитывая, что буква "А" в названии ADSL означает "asymmetric" (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: "нисходящий" поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и "восходящий" поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).

Максимальная скорость приёма - DS (down stream) и передачи - US (up stream), зависит от многих факторов, зависимость от которых, мы постараемся рассмотреть позднее. В классическом варианте, в идеале скорость приёма и передачи зависит и обусловлена DMT (Discrete Multi-Tone) разбиением полосы пропускания от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Эти каналы в свою очередь представляют собой 8 цифровых потоков T1, E1. Для передачи down stream используется 4 T1,E1 потока, общая максимальная пропускная способность которых составляет 6,144Мбит/сек - в случае T1 или 8,192Мбит/сек в случае E1. Для передачи up stream один поток T1 - 1,536 Мбит/с. Указаны предельные максимальные скорости без учёта накладных расходов, в случае классического ADSL. Каждый поток снабжается кодом исправления ошибок (ECC) путём введения дополнительного бита.

Теперь рассмотрим, как происходит реальная передача данных на следующем примере. Информационные IP-пакеты, генерируемые как в локальных сетях клиентов, так и персональными компьютерами, непосредственно подключенными к Internet, будут поступать на вход ADSL модема в обрамлении стандарта Ethernet 802.3. Абонентский модем разбивает и "укладывает" содержимое кадров Ethernet 802.3 в ячейки АТМ, снабжает последние адресом назначения и передает их на выход ADSL-модема. Тот в соответствии со стандартом Т1.413 "инкапсулирует" АТМ-ячейки в цифровой поток E1,T1, а затем трафик по телефонной линии поступает на DSLAM. Станционный концентратор DSL multiplexor - DSLAM, осуществляет процедуру "восстановления" АТМ-ячеек из формата пакетов Т1.413 и направляет их по протоколу ATM Forum PVC (Permanent Virtual Circuit) в подсистему магистрального доступа (АТМ-сеть), которая и доставляет АТМ-ячейки по указанному в них адресу, т. е. на один из центров предоставления услуг. При реализации услуги доступа в Internet, ячейки поступают на маршрутизатор Internet-провайдера, выполняющий функцию терминального устройства в постоянном виртуальном канале (PVC) между абонентским терминалом и узлом Internet-провайдера. Маршрутизатор производит обратное (по отношению к абонентскому терминалу) преобразование: собирает поступающие ячейки АТМ и восстанавливает исходный кадр формата Ethernet 802.3. При передаче трафика из центра предоставления услуг к абоненту осуществляются совершенно аналогичные преобразования, только в обратном порядке. Другими словами, между портом Ethernet абонентского терминала и виртуальным портом маршрутизатора создается "прозрачная" локальная сеть протокола Ethernet 802.3, и все подключенные к абонентскому терминалу компьютеры воспринимают маршрутизатор Internet-провайдера как одно из устройств локальной сети.

Общим знаменателем при оказании услуг доступа в Internet является протокол сетевого уровня IP. Поэтому цепочку протокольных преобразований, осуществляемых в сети широкополосного доступа, можно представить следующим образом: клиентское приложение - пакет IP - кадр Ethernet (IEEE 802.3) - ячейки ATM (RFC 1483) - модулированный сигнал ADSL (T1.413) - ячейки ATM (RFC 1483) - кадр Ethernet (IEEE 802.3) - пакет IP - приложение на ресурсе в Internet.

Как уже было упомянуто выше, заявленные скорости, возможны только в идеальном варианте и без учёта накладных расходов. Так в потоке E1 при передаче данных один канал (зависит от используемого протокола) используется для синхронизации потока. И в итоге максимальная скорость с учётом накладных расходов составит Down stream - 7936Кбит/сек. Существуют и другие факторы, оказывающие значительное влияние на скорость и стабильность соединения. К таким факторам относятся: протяжённость линии (пропускная способность линии DSL обратно пропорциональна длине абонентской линии) и сечение провода. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. Так же на скорость передачи данных влияет общее состояние абонентской линии, наличие скруток, кабельных отводов. Самыми "вредными", факторами, напрямую влияющими на возможность установки соединения ADSL, является наличие на абонентской линии Пупиновских катушек, а так же большого количества отводов. Ни одна из технологий DSL не может быть использована на линиях, имеющих Пупиновские катушки. Идеально при проверке линии не только определить наличие пупиновских катушек, но и найти точное место их установки (все равно ведь придется искать катушки и снимать их с линии). Пупиновская катушка, используемая в аналоговых системах телефонной связи, представляет собой катушку индуктивности 66 или 88 мГн. Исторически Пупиновские катушки использовались в качестве конструктивного элемента длинной (более 5,5 км) абонентской линии, позволяющего улучшить качество передаваемых звуковых сигналов. Под кабельным отводом обычно понимается участок кабеля, который подключен к абонентской линии, но не входит в прямое соединение абонента с телефонной станцией. Кабельный отвод обычно подключен к основному кабелю и образует разветвление в форме буквы "Y". Часто бывает так, что кабельный отвод идет к абоненту, а основной кабель идет дальше (при этом данная пара кабеля должна быть разомкнута на конце). Однако на пригодность конкретной абонентской линии для использования технологии DSL влияет не сколько сам факт наличия подключения, сколько длина самого кабельного отвода. До определенной длины (порядка 400 метров) кабельные отводы не оказывают значительного влияния на xDSL. Кроме того, кабельные отводы по-разному воздействуют на разные технологии xDSL. Например, технология HDSL допускает наличие кабельного отвода до 1800 метров. Что касается ADSL, то кабельные отводы не препятствуют самому факту организации высокоскоростной передачи данных по медной абонентской линии, но могут сузить полосу пропускания линии и, соответственно, снизить скорость передачи.

В плюсах высокочастотного сигнала, дающего возможность цифровой передачи данных, лежат его же минусы, а именно подверженность к воздействиям внешних факторов (различные наводки от сторонних электромагнитных приборов), а так же возникающие физические явления в лини при передаче. Увеличение ёмкостных характеристик канала, возникновение стоячих волн и отражений, изоляционные характеристики линии. Все эти факторы приводят к возникновению постороннего шума на линии, и более быстрому затуханию сигнала и как следствие к уменьшению скорости передачи данных и уменьшение протяжённости линии пригодной для передачи данных. Некоторые значения характеристик линии ADSL, по которым напрямую можно судить о качестве телефонной линии способен дать сам ADSL модем. Почти во всех моделях современных ADSL модемов, содержится информация о качестве соединения. Чаще всего вкладка Status->Modem Status. Примерное содержание (может меняться в зависимости от модели и производителя модема) следующее:

Modem Status

Connection Status Connected
Us Rate (Kbps) 511
Ds Rate (Kbps) 2042
US Margin 26
DS Margin 31
Trained Modulation ADSL_2plus
LOS Errors 0
DS Line Attenuation 30
US Line Attenuation 19
Peak Cell Rate 1205 cells per sec
CRC Rx Fast 0
CRC Tx Fast 0
CRC Rx Interleaved 0
CRC Tx Interleaved 0
Path Mode Interleaved
DSL Statistics

Near End F4 Loop Back Count 0
Near End F5 Loop Back Count 0

Поясним некоторые из них:

Connection Status Connected - статус соединения
Us Rate (Kbps) 511 - скорость исходящего потока Up Stream
Ds Rate (Kbps) 2042 - скорость нисходящего потока Down Stream
US Margin 26 - Уровень шума исходящего соединения в db
DS Margin 31 - Уровень шума нисходящего соединения в db
LOS Errors 0 -
DS Line Attenuation 30 - Затухание сигнала в нисходящем соединении в db
US Line Attenuation 19 - Затухание сигнала в исходящем соединении в db
CRC Rx Fast 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Tx Fast 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Rx Interleaved 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Tx Interleaved 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
Path Mode Interleaved - Режим коррекции ошибок включен (Path mode Fast - выключен)

По этим значениям можно судить, а так же контролировать самостоятельно, о состоянии линии. Значения:

Margin - SN Margin (Signal to Noise Margin or Signal to Noise Ratio). Уровень шума помех, зависит от множества различных факторов-намокания, количества и протяжённости отводов, синхронность линии, "распаренность-битость" кабеля, наличие скруток, качество физических соединений. При этом происходит снижение сигнала исходящего потока ADSL (Upstream) вплоть до его полного отсутствия и, как следствие, потерей ADSL модемом синхронизации

Line Attenuation - величина затухания (чем больше расстояние от DSLAMa, тем больше величина затухания. Чем больше частота сигнала, а следовательно скорость соединения тем больше величина затухания).