Технология Digital Subscriber Line

ВВЕДЕНИЕ
DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия). DSL является технологией, позволяющей значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Телефонный аппарат, установленный 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 используется 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.1 МЕХАНИЗМ ДОСТУПА К СРЕДЕDSL доступом называют способ организации высокоскоростного доступа Broadband к телекоммуникационным услугам с использованием абонентских линий (АЛ) существующих телефонных сетей общего пользования (ТФОП) и оборудования ADSL/VDSL. В свою очередь, под Broadband понимают, как правило, любой вид доступа, обеспечивающий доступ к телекоммуникационным услугам на скоростях, значительно превышающих скорости доступа модемов ТФОП (например, xDSL или ВОЛС).До появления технологии ADSL единственным способом доступа к сети Интернет абонентов ТФОП были стандартные телефонные модемы. При такой схеме абонент ТФОП мог получить доступ к провайдеру сети Интернет только через ТФОП путём обычного набора соответствующего телефонного номера – т. е., точно так же, как и при соединении с любым другим абонентом ТФОП. Поэтому этот способ доступа к Интернет известен также, как коммутируемый dial – up доступ. При этом способе абонент лишается обычной телефонной связи на всё время доступа в Интернет (рис.1.а), а скорость передачи данных будет ограничена шириной стандартного канала тональной частоты (тч), равной 3100 Гц в случае аналоговой АЛ или скоростью 128 кбит/с (два основных цифровых канала (ОЦК) по 64 Кбит/c каждый) в случае цифровой АЛ цифровой сети с интеграцией служб Integrated Services Digital Network (ISDN).Монопольным владельцем структуры абонентской телефонной сети обычно является традиционный оператор ТФОП Incumbent Local Equipment Carrier (ILEC). При ADSL доступе (рис1.b) через АЛ принципиально возможен одновременный доступ и к ТФОП, и к сети Интернет. Это означает, что при такой схеме доступа абонент может одновременно работать в сети Интернет и говорить по телефону. Благодаря этому появляется принципиальная возможность создания конкурентной среды.Рисунок 1 – Структура adlНадо только разрешить доступ к АЛ альтернативному, или конкурентному оператору Competitive Local Equipment Carriers (CLEC) на условиях аренды. Такая совместно используемая двумя операторами - ILEC и CLEC абонентская линия получила название Shared или Unbundled Loop. При этом ILEC сохраняет за собой возможность предоставления по этой АЛ традиционных телефонных услуг, а СLEC арендуют для высокоскоростной передачи данных не всю АЛ, а только её спектр частот выше спектра телефонного канала. В обоих случаях CLEC должны иметь возможность аренды площади в помещении АТС для установки своей аппаратуры, а также возможность доступа к первичным источникам питания местной АТС [1].Описанная практика разделения одной линии между двумя операторами – традиционным ILEC и конкурентным CLEC – была предложена и регламентирована в США Телекоммуникационным Актом 1996 года, что, по мнению его разработчиков, должно было открыть рынок телекоммуникаций для конкуренции. В Западной Европе подобная процедура была начата 4-мя годами позже, в 2000 году.Телекоммуникационный Акт 1996 узаконил обязанность ILEC предоставлять CLEC доступ к абонентским линиям. Сам Акт и сопровождавшие его Правила Федеральной Комиссии Связи FCC выдвинули на первый план совместное использование линии как лучшую альтернативу предоставления рентабельных услуг. При этом традиционные операторы ILEC предоставляют в долговременную аренду (лизинг) альтернативным CLEC диапазон частот АЛ выше речевого спектра по низкой цене от 6 до 8 $ в месяц. Это почти в 4 раза ниже стоимости аренды всей «неразделённой» АЛ.Однако попытки внедрить в США эту модель практически закончились неудачей. В упорной борьбе объединившиеся монополисты ILEC и операторы кабельного телевидения, так называемые MSO, при мощной поддержке множества лоббистов во всех органах власти одержали победу над FCC.Оба типа доступа к сети Интернет – и коммутируемый доступ с помощью телефонных модемов, и широкополосный DSL доступ используют одинаковую клиент – серверную модель. Причём оба сервера доступа выполняют практически одинаковые функции идентификации, авторизации и выставления счетов за предоставленные услуги, а также маршрутизации пакетов IP. Они различаются только скоростью передачи, поскольку в случае сервера удалённого доступа Remote access server (RAS) эта скорость ограничена шириной полосы канала тч, а скорость передачи DSL доступа ограничена только затуханием АЛ. Именно поэтому в случае DSL доступа сервер доступа назван Broadband remote access server (BRAS), т.е., широкополосным сервером удалённого доступа.2 ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬВсе технологии DSL (ISDN, HDSL, SDSL, ADSL, VDSL и S H DSL) разработаны для обеспечения высокоскоростной передачи данных по телефонным линиям, изначально предназначенным для осуществления голосовой связи в спектре частот 300 Гц - 3,4 кГц. В качестве предварительно меры, призванной обеспечить нормальную работу технологий DSL, с используемых для высокоскоростной передачи данных телефонных линий должны быть удалены пупиновские катушки. Такие катушки устанавливались на некоторых сетях через определенное расстояние и позволяли повысить качество телефонной связи по длинным линиям. Развитие технологий цифровой обработки сигнала (DSP) в сочетании с новейшими алгоритмами и технологиями кодирования позволили поднять информационную емкость сетей доступа до невиданной ранее высоты. Ширина используемой полосы частот увеличилась на два порядка за последнее десятилетие: от приблизительно 100 кГц для узкополосной ISDN до более чем 10 МГц для VDSL.Большинство стандартов DSL-модемов трактуют модем DSL как «насос для перекачки битов», основная задача которого заключается в быстрой и надежной передаче данных между трансиверами, установленными на обоих концах линии, по специальной среде, которая включает в себя определенные параметры линии и модели шумов. Параметры линии и модели шумов разработаны специально для того, чтобы отражать определенные условия, с которыми модему придется «столкнуться» на реальной сети доступа. Возможные ухудшения работы, которые определены в стандартах DSL-модемов, приводят к указанию определенного отношения сигнал-шум, расстояния и вероятной скорости передачи данных. Если говорить коротко, DSL-модемы разработаны таким образом, что обеспечивают достижение коэффициента битовых ошибок (BER) не более 107 при определенных в соответствующих стандартах условиях тестирования [4].Сеть доступа представляет собой среду с внешними воздействиями, и большинство стандартов физического уровня для DSL-модемов включают все или некоторые из приведенных ниже основных требований, призванных обеспечить надежную передачу данных и взаимодействие между оборудованием различных производителей.– Тестирование абонентских линий – определение состава и топологии (для обеспечения достаточной глубины внедрения технологии).– Перекрестные помехи и запас по помехоустойчивости в установившемся режиме (допустимость взаимодействия с другими линиями DSL в одном многопарном кабеле).– Скорости передачи данных (линейная и только полезная нагрузка).– Запас по устойчивости к импульсным помехам и шумам из-за переходных процессов (допустимость шумовых выбросов, например, при подаче вызывного звонка).– Ограничения спектральной плотности мощности передатчика (для обеспечения спектральной совместимости и минимизации нежелательных излучений в радиочастотной области спектра).– Потери на отражение (для обеспечения хорошего согласования линии и передачи мощности сигнала).– Симметрия линейного интерфейса (для предотвращения проблем, связанных с электромагнитной совместимостью).– Цикловая синхронизация и скремблирование данных (для предотвращения цикло-стационарного эффекта, например, линейчатого спектра).– Время ожидания (для минимизации задержки, например, при передаче голосового трафика).– Дрожание и смещение (для минимизации потери данных).– Протоколы запуска (подтверждение установления связи).– Временные ограничения горячего/холодного запуска (время, необходимое для синхронизации и достижения состояния надежной передачи — для минимизации времени неготовности линии).– Линейное кодирование (для достижения эффективного соотношение бит/с к Гц).– Режим одновременной двусторонней передачи (т.е. синхронизация, частота, эхоподавление).– Упреждающая коррекция ошибок (для автоматической коррекции ошибок передачи на физическом уровне, без повышения нагрузки, связанной с повторной передачей данных, на протоколы более высокого уровня).– Вложенные операции и обслуживание (для передачи информации, связанной с обслуживанием, например, качества обслуживания) [3].3 ФОРМАТ БЛОКА ДАННЫХДля конечных пользователей технологии DSL обеспечивают высокоскоростное и надежное соединение между сетями или с сетью Интернет, а телефонные компании получают возможность исключить потоки данных из своего коммутационного оборудования, оставляя его исключительно для традиционной телефонной связи.Обеспечение высокоскоростной передачи данных по медной двухпроводной абонентской телефонной линии достигается установкой оборудования DSL на абонентском конце линии и на «конечной остановке» магистральной сети высокоскоростной передачи данных, которая должна находится на телефонной станции, которой подключена данная абонентская линия. Если на абонентской линии с использованием технологии DSL организована высокоскоростная передача данных, информация передается в виде цифровых сигналов в полосе гораздо более высоких частот, чем та, которая обычно используется для традиционной аналоговой телефонной связи. Это позволяет значительно расширить коммуникационные возможности существующих витых пар телефонных проводов [2].Использование технологий DSL на абонентской телефонной линии позволило превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Кроме обеспечения высокоскоростной передачи данных, технологии DSL являются эффективных средством организации многоканальных служб телефонной связи. С помощью технологии VoDSL (голос по DSL) можно объединить большое количество каналов телефонной (голосовой) связи и передать их по одной абонентской линии, на которой установлено оборудование DSL [5].Все технологии DSL (ISDN, HDSL, SDSL, ADSL, VDSL и SHDSL) разработаны для обеспечения высокоскоростной передачи данных по телефонным линиям, изначально предназначенным для осуществления голосовой связи в спектре частот 300 Гц - 3,4 кГц. Развитие технологий цифровой обработки сигнала (DSP) в сочетании с новейшими алгоритмами и технологиями кодирования позволили поднять информационную емкость сетей доступа до 55 Мбит/с. Ширина используемой полосы частот увеличилась на два порядка за последнее десятилетие: от приблизительно 100 кГц для узкополосной ISDN до более чем 10 МГц для VDSL [6].Пополняемое семейство технологий DSL (Digital Subscriber Line, цифровая абонентская линия) является достаточно новым и позволяет эффективно использовать полосу пропускания медных телефонных линий. Благодаря многообразию xDSL пользователь может выбрать для себя подходящий вариант по скорости приема/передачи данных – от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. И в первую очередь выбор будет основываться на типе и количестве имеющихся у пользователя пар, их качестве и протяженности. При этом следует определиться с необходимостью одновременного использования и аналоговой телефонной связи, и цифровой высокоскоростной передачи данных по одним и тем же линиям, соединяющим телефонные станции с абонентами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
DSL по целому ряду причин представляет собой технологию, которая будет использоваться на абонентской телефонной линии достаточно долго. Постоянно возрастающий уровень конкурентной борьбы на местных рынках за право предоставления услуги высокоскоростного доступа (независимо от того, какая технология лежит в основе, включая и технологии беспроводного доступа) подстегивает сервисных провайдеров в гонке за приобретение пользователей. Возможность приобретения пользователями модемов DSL заставит провайдеров постоянно расширять зоны предоставления обслуживания. По мере того, как пользователи будут все больше знакомиться с возможностями новых технологий и, что даже более важно, зависеть от наличия высокоскоростных соединений, потребность в таких технологиях шагнет за пределы круга узких профессионалов и любителей-энтузиастов на широкие просторы потребительского рынка.Во-вторых, технологии DSL будут использоваться для поддержки стандартных служб передачи голоса и данных, кроме того, базового доступа в сеть Интернет, который поддерживается в настоящее время. Технологии DSL будут служить инфраструктурой недорогого и эффективного доступа, расширяющей возможности и распространение таких служб, как Frame Relay и VPN. Использование технологии VoDSL позволит наладить значительно более эффективную и экономичную телефонную связь по сравнению с теми средствами, которые используются на современной телефонной сети общего пользования. Во многих случаях успешное использование технологий DSL пройдет просто незамеченным, потому что конечные пользователи не смогут даже предположить, что пользуются плодами новых технологий.Возрастающая конкуренция на рынке магистральных сетей передачи данных приведет к необходимости внедрения новых служб при минимальных капитальных вложениях. И, наконец, решение проблемы высокоскоростной передачи данных по абонентской телефонной линии дает конечным пользователям исключительную возможность обмена информацией. Технологии DSL позволяют ликвидировать разрыв между скоростью обработки информации и скоростью ее передачи по телефонным линиям.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1) Быстрый Интернет по телефонной паре. Как работает xDSL // Портал Itc.ua [Эл. ресурс]– URL: http://itc.ua/articles/bystryj_internet_po_telefonnoj_pare_kak_rabotaet_xdsl_20388/ (дата доступа 05.01.2022).2) Общие аспекты технологий DSL // DSL-технологии [Эл. ресурс] – URL: www.xdsl.ru (дата доступа 05.01.2022).3) Симонина А. В., Гусельцов Д. Ю. Концентраторы xDSL (DSLAM) // DSL-технологии [Эл. ресурс] – URL: www.xdsl.ru (дата доступа 05.01.2022).4) Судьба медной абонентской линии в цифровом мире: переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети // DSL-технологии [Эл. ресурс] – URL: www.xdsl.ru (дата доступа 05.01.2022)5) Технология DSL // DSL-технологии [Эл. ресурс] – URL: www.xdsl.ru (дата доступа 05.01.2022).6) Чепусов Е. Цифровые системы передачи: от HDSL к G.shdsl // DSL-технологии [Эл. ресурс] – URL: www.xdsl.ru (дата доступа 05.01.2022).