Технологія xDSL

Технології xDSL - загальна назва групи технологій цифрової абонентської лінії DSL (Digital Subscriber Line - абонентська цифрова лінія), яка складається з двох великих підгруп: асиметричних (ADSL,ADSL Lite, RADSL та VDSL) і симетричних (HDSL, HDSL2, IDSL, MSDSL, SDSL та wDSL). Вони дають можливість вести приймання зі швидкістю 32 Мбіт/с, а передавання - зі швидкістю до 1 Мбіт/с.

Причиной, по которой модемы являются такими медленными устройствами, является то, что телефонные линии, по которым они традиционно работали, были изобретены для передачи человеческой речи, и вся система была направлена на оптимизацию именно в этом аспекте. Данные всегда оставались пасинками телефонной системы. В той точке, где заканчивается местная линия (оконечная телефонная станция), сигнал подвергается фильтрации, при которой вырезаются частоты ниже 300 Гц и выше 3400 Гц. Отсечка не является прямоугольной —оба края имеют уровень 3 дБ, поэтому полоса пропускания считается равной 4000 Гц, хотя на самом деле диапазон между двумя этими краями составляет только 3100 Гц. Таким образом, цифровым данным приходится пробираться по этому узкому каналу.

Хитрость, за счет которой работает xDSL, заключается в том, что ее абоненты подключаются к особому коммутатору, на котором отсутствует описанный ранее фильтр. Таким образом, на передачу данных отводится вся полоса пропускання местной линии. Лимитирующим фактором в этом случае становится сама физическая природа линии, а не искусственно вырезанный кусок диапазона в 3100 Гц.

Службы xDSL разрабатывались с определенной целью. Во-первых, они должны были работать на существующих местных линиях, представляющих собой витые пары категории 3. Во-вторых, они не должны были влиять на работу аппаратуры абонента вроде телефона и факса. В-третьих, скорость работы должна была быть выше 56 Кбит/с. Наконец, в-четвертых, они должны были предоставлять постоянное подключение, и услуги при этом должны были оплачиваться только в виде фиксированной ежемесячной абонентской платы, но никак не поминутно.

Первое предложение ADSL исходило от компании AT&T и работало за счет разделения спектра местной линии, который составляет примерно 1,1 МГц, на три частотных диапазона. Вот они: диапазон обычной телефонной сети, POTS (Plain Old Telephone Service) исходящий диапазон (от абонента); входящий диапазон (от АТС). Технология, в которой для разных целей используются разные частоты, называется частотным уплотнением или частотным мультиплексированием. Далее мы изучим ее очень подробно. Другие операторы использовали несколько иной подход, и он нам кажется наиболее перспективным.

Итак, альтернативный метод под названием дискретная мультитональная модуляция DMT (Discrete Multi Tone) Суть его состоит в разделении всего спектра местной линии шириной 1,1 МГц на 256 независимых каналов по 4312,5 Гц в каждом. Канал 0 — это POTS. Каналы с 1 по 5 не используются, чтобы голосовой сигнал не имел возможности интерферировать с информационным. Из оставшихся 250 каналов один занят контролем передачи в сторону провайдера, один — в сторону пользователя, а все прочие доступны для передачи пользовательских данных.

В принципе, каждый из свободных каналов может быть использован для полнодуплексной передачи, однако из-за помех, взаимной интерференции и т. д. практически это не реализуется. Провайдер может самостоятельно определять, сколько каналов использовать для входящего трафика, сколько для исходящего. Технически возможно осуществлять такое разделение в пропорции 50/50, но фактически большинство провайдеров предоставляет 80-90 % пропускной способности для передачи в сторону абонентов, исходя из их реальных потребностей. Обычно под исходящий трафик пользователю отводится 32 канала, по всем остальным информационным каналам он может принимать данные. В целях увеличения пропускной способности можно несколько последних каналов сделать дуплексными, однако это потребует введения в строй дополнительных схем, исключающих образование эха.

хDSL (Digital Subscriber Line) — семейство технологий, позволяющих значительно расширить пропускную способность абонентской линии местной телефонной сети путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL (англ. Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия; также есть другой вариант названия — Digital Subscriber Loop — цифровой абонентский шлейф). Технологии хDSL позволяют передавать данные со скоростями, значительно превышающими те скорости, которые доступны даже самым лучшим аналоговым и цифровым модемам. Эти технологии поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу данных и видеосигналов, создавая при этом значительные преимущества как для абонентов, так и для провайдеров. Многие технологии хDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре. Существующие типы технологий хDSL различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных.

Службы xDSL разрабатывались для достижения определенных целей: они должны работать на существующих телефонных линиях, они не должны мешать работе различной аппаратуры абонента, такой как телефонный аппарат, факс и т. д., скорость работы должна быть выше теоретического предела в 56Кбит/сек., и наконец, они должны обеспечивать постоянное подключение.

К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, IDSL, MSDSL, PDSL, RADSL, SDSL, SHDSL, UADSL, VDSL. Все эти технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской телефонной линии. Существующие технологии xDSL разработаны для достижения определенных целей и удовлетворения определенных нужд рынка. Некоторые технологии xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми стандартами. Основным различием данных технологий являются методы модуляции, используемые для кодирования данных.

Табл. 4.3. Сравнительный анализ технологий xDSL

Технология DSL	Максимальная скорость (прием/передача)	Максимальное расстояние	Количество телефонных пар	Основное применение
ADSL	24 Мбит/с / 3,5 Мбит/с	5,5 км		Доступ в Интернет, голос, видео, HDTV (ADSL2+)
IDSL	144 кбит/с	5,5 км		Передача данных
HDSL	2 Мбит/с	4,5 км		Объединение сетей, услуги E1
SDSL	2 Мбит/с	3 км		Объединение сетей, услуги E1
VDSL	65 Мбит/с / 35 Мбит/с	1,5 км на max. скорости		Объединение сетей, HDTV
SHDSL	2,32 Мбит/с	7,5 км		Объединение сетей
UADSL	1,5 Мбит/с / 384 кбит/с	3,5 км на max. скорости		Доступ в Интернет, голос, видео

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) - асимметричная цифровая абонентская линия. Технология ADSL была разработана 1999 году для предоставления широкополосного доступа к сети Интернет как альтернатива дорогим подключениям типа E1, ISDN PRI. С тех пор она активно проникает на рынок высокоскоростных соединений. ADSL обеспечивает доступ в Интернет на скоростях, в десятки раз превышающих скорости обычных аналоговых модемов. Скорость к провайдеру может достигать 1024 Кбит/с, к абоненту - 8Мбит/с. Передача данных осуществляется по обычной телефонной паре, при этом сохраняется возможность одновременного использования телефона и доступа к Интернет.

Асимметрия. Асимметричная модель, используемая в ADSL технологии, хорошо подходит для Интернет трафика: в прямом направлении (к абоненту, downstream) передаются большие объемы мультимедиа, графики, текстов; тогда как в обратном направлении (к провайдеру, upstream) объем передаваемых данных незначителен, т.к. это в основном управляющая информация. Несущая линия способна поддерживать ADSL наряду с аналоговым речевым сигналом благодаря выделению для цифровых сигналов частот за пределами спектра частот, используемых для передачи обычных телефонных сигналов (см. рис. 4.8), для чего необходима установка делителя. Для отделения телефонных частот на нижнем краю звукового спектра от более высоких частот сигналов ADSL делитель использует фильтр низких частот. Доступная ADSL полоса остается в неприкосновенности независимо от того, используются ли аналоговые частоты или нет. Для поддержки максимальных скоростей ADSL делители должны быть установлены и в помещении пользователя, и на центральном узле; питания они не требуют и, следовательно, не будут препятствовать "жизненно важному" речевому сервису в случае потери питания.

Рис. 4.8 Распределение частот в телефонной линии при использовании ADSL-технологии

Подключение по ADSL. Все оборудование ADSL делится на два типа: ATU-R (ADSL Transmission Unit Remote Office) и ATU-C (ADSL Transmission Unit Central Office). На объекте заказчика устанавливается так называемое удаленное передающее устройство (ATU-R). Кроме обеспечения функциональности модема DSL некоторые ATU-R могут выполнять функции моста, маршрутизации и временного мультиплексирования (TDM). Провайдер DSL мультиплексирует множество абонентских линий DSL в одну высокоскоростную магистральную сеть с помощью мультиплексора доступа (DSL Access Multiplexer, DSLAM). Находясь на центральном узле, DSLAM объединяет трафик данных с нескольких линий DSL и подает в магистраль провайдера услуг, а магистраль уже доставляет его всем адресатам в сети. Обычно DSLAM подключается к сети ATM по каналам PVC с провайдерами услуг Internet и другими сетями. Надо обратить внимание на то, что два устройства ATU-R друг напротив друга РАБОТАТЬ НЕ БУДУТ!

G.LITE: ADSL без сплиттера. Модифицированный вариант ADSL, известный как G.lite, устраняет необходимость устанавливать делитель в помещении заказчика. Пропускная способность G.lite существенно ниже скоростей ADSL, хотя и она многократно превышает скорость аналогового модема. В прямом направлении она достигает 1536 Кбит/с, в обратном - 512 Кбит/с. Скорость оказывается ниже в результате потенциально возрастающих помех, причем дополнительные помехи вносит удаленное управление.

Існує два основних режими роботи ADSL-модему: режим “міст” (bridge) та режим “маршрутизатор”(router).

Режим Bridge. В режиме Bridge модем является только преобразователем среды и позволяет работать только через подключение к компьютеру, выполняющему обязанности маршрутизатора, будь то транслирующий, кеширующий или совмещающий эти функции вариант.

Плюсы такого типа подключения в том, что весь входящий и исходящий трафик будет проходить через определенный ПК, на котором можно будет просматривать, кто, куда и сколько тратит трафика (контроль), гибко настраивать политики доступа, осуществлять полезные сервисы – такие, как кеширование и фильтрацию. Несомненно, для пользователя будет удобнее именно в таком режиме изменять и настройки самого подключения, ведь все управление происходит в удобном интерфейсе прилагаемых драйверов, а не веб или консольными приложениями.

Минусы в том, что если сервер, к которому подключен модем, выключен или вовсе перестанет работать, то при использовании данного типа подключения к ADSL-линии доступ в сеть будет невозможен для всех пользователей локального сегмента, использующих этот шлюз.

Такие решения очень удобны скорее для индивидуального доступа, так как особенно USB-модемы ко всему еще и загружают процессор системы.

Режим Router. Режим Router (маршрутизатор) позволяет работать модему без прямого подключения к компьютеру как отдельной системе, и если у вас локальная сеть, а не одна рабочая станция, то модем можно подключить просто напрямую в свитч и обойтись без дополнительного маршрутизатора в локальном участке сети, так как многие функции модем возьмет на себя. Но и опять-таки есть свои плюсы и минусы.

Плюсы в том, что модем не зависит от определенного сервера, поэтому отпадают сразу проблемы с обеспечением питания и устойчивости, равно как и в необходимости в промежуточном маршрутизаторе, фактически увеличивается надежность доступа в Интернет, так как исключается дополнительное звено. Но в ответ на это мы получаем отсутствие механизмов контроля за трафиком в сети, не говоря уже о лимитировании, кешировании и прочих столь удобных и нужных средствах.

На практике чаще встречаются решения, основанные в первую очередь на потребностях пользователя, и часто они компромиссные.

Для одной рабочей станции, например для домашнего компьютера, проще поставить модем в режиме «моста» с прямым подключением. Для более сложных сетей, с 10-50 компьютерами, уже становится удобнее использовать модем в режиме трансляции адресов в режиме «роутера», но все так же с прямым и одноуровневым доступом в сеть всех компьютеров, без лимитирования и фильтрации.

И только когда нам требуется построить сеть с разными правами, доступами, обширным кешированием, то тогда становится полезным и необходимым использовать промежуточный узел в виде сервера, на котором и развернуты специализированные сетевые программы.

Тем не менее мы можем выбирать, подключать модем «напрямую» или же устанавливать его достаточно далеко от сервера с подключением в любом месте локальной сети, но заводя трафик на наш маршрутизатор.

Это дает некоторую гибкость в проектировании топологии локальной сети и не привязывает физическое местоположение модема к месту установки сервера.

ADSL-модеми можуть мати два інтерфейси: USB та Ethernet.

Ethernet-интерфейс - стандарт, который получил широкое распространение в IP-сетях, и одно это делает устройство платформонезависимым и избавляет от такой неприятности, как несовместимость драйверов, равно как и вообще потребность в них. Иными словами, такие модемы равноправные участники локальной сети со своей операционной системой, веб или другими механизмами удаленного администрирования.

USB-модемы удобны лишь тем, что для их работы не нужно никаких сетевых карт, а зачастую в обычном компьютере она всего одна и использование такого модема не потребует установки дополнительного «железа». Но большой минус в том, что такие модемы не имеют гальванической развязки и питаются от того же USB-порта, что наряду с дополнительной нагрузкой на процессор делает их еще и не столь стабильными устройствами, хотя и достаточно простыми и удобными в использовании.

Сразу возникает вопрос, а как работают модемы без ПК, как их настраивать, если они подключены в свитч? У каждого модема с поддержкой режима Router есть свой веб-интерфейс, через который вы сможете зайти в панель управления модемом и настроить необходимый тип подключения к сети из возможных в ADSL-технологии. Удобное меню в веб-интерфейсе модема делает эту задачу тривиальной. Как показала практика, большое количество пользователей Интернета и не подозревают, что модем может быть автономным устройством без какого бы ни было управляющего устройства, сервера и так далее, а сам может выполнять ряд простых функций – таких, как трансляция адресов и фильтрация трафика.

Конечно, для обычных пользователей, которые сидят дома в Интернете через ADSL-соединение будет удобнее использовать USB-модемы за счет их простоты, «юзерфрендли» и типичности в процессе установки, сравнимой с настройкой любого компьютерного устройства, сводящемуся к физическому подключению, установке драйверов и вводу необходимых данных, таких же, как в привычных модемах DIAL-UP, за исключением, быть может, нескольких специфических данных, навязанных ADSL-технологией.

Но для офисов, учебных учреждений и больших интернет-клубов, одним словом, где сеть не сводится подачи доступа к одному пользователю, лучше использовать модемы с режимом работы ethernet-подключением. Еще более серьезный подход, но требующий определенных знаний, это промежуточный сервер на операционной системе Linux, FreeBSD и т. д.

Особо стоит отметить возможность удаленного администрирования модемов с Ethernet-подключением. То есть у администраторов сети появляется возможность администрировать модемы как из локальной сети, в которой находятся клиентские компьютеры, так и с любого другого места, где есть доступ в Интернет. Например, вам нужно настроить определенную функцию на модеме, а он находится у вас в офисе, вы же, например, отдыхаете на курорте за тысячу километров… Это тоже не проблема! Подключаетесь к Интернету из любого места и заходите в панель управления модемом и настраиваете его. Конечно же, здесь имеются свои тонкости, такие как обеспечение безопасности доступа к вашему модему, но все это при правильной настройке даст дополнительную гибкость в управлении сетью в целом.

Есть несколько типов удаленного (віддаленного) подключения к модему. Первый тип удаленного подключения это подключение по Telnet через командную строку. Второй вид, более удобный, но требующий большей скорости подключения, – через веб-интерфейс модема, это 2 самых распространенных удаленных подключения к ADSL-модемам.

Многие модемы имеют также очень схожие панели управления, что обусловливается использованием одинаковых микропрограмм различными производителями, несомненно, это облегчает жизнь администратора, ведь нет необходимости разбираться с принципиально отличными панелями управления.

Дата добавления: 2014-01-04