Местные линии связи: модемы, ADSL, беспроводная связь

Пришло время вплотную заняться изучением принципов работы телефонной системы. Основные ее части изображены на рис. 2.19. Мы видим здесь местные линии, магистрали, а также междугородные и местные коммутационные станции, на каждой из которых установлено оборудование, осуществляющее маршрутизацию звонков. Оконечные телефонные станции в США и других крупных странах рассчитаны на 10 000 местных линий. И в самом деле, до недавних пор код региона вместе с кодом местной телефонной станции давал доступ к порядковому номеру абонента на этой станции. Например, (212) 601-хххх дает доступ к телефонной станции 601, находящейся в регионе 212, к которой может быть подключено до 10 000 абонентов с номерами от 0000 до 9999. Однако по мере роста конкуренции в области локальной связи такая система становилась все менее приемлемой, поскольку слишком много компаний изъявляли желание получить собственный код оконечной станции. Чем больше становился код, тем сложнее становились схемы маршрутизации, которые должны были обеспечить нормальную работу системы.

Рис. 2.19. Одновременное использование аналоговой и цифровой связи для соединения компьютеров.

Преобразования осуществляются модемами и кодеками

Начнем с той части телефонной системы, с которой большинство людей знакомы очень хорошо. Итак, имеется двухпроводная линия, идущая от оконечной телефонной станции в дома и небольшие организации. Эта часть называется иногда последней милей, хотя длина местной линии на местности может составлять и несколько миль. На этом отрезке вот уже более 100 лет используется аналоговая связь, и похоже, что в ближайшие п лет ситуация не изменится (в основном из-за высокой стоимости перехода на цифровые линии). Тем не менее даже в этом последнем оплоте аналоговой связи мало-помалу происходят изменения. В данном разделе мы рассмотрим как традиционный подход к построению местных линий, так и новые тенденции, наблюдающиеся в этой области. Особое внимание уделим обмену данными при помощи домашних компьютеров.

Если компьютер желает отправить цифровые данные по аналоговой телефонной линии, то эти данные должны быть вначале преобразованы в аналоговые для передачи по местной линии. Преобразованием занимается устройство под названием модем, который мы вкратце изучим чуть позже. На оконечной станции телефонной компании данные вновь преобразуются в цифровые и отправляются по магистральному каналу.

Если на противоположном конце линии находится компьютер с модемом, то необходимо снова преобразовать сигнал из цифрового в аналоговый, чтобы он смог преодолеть «последнюю милю» и дойти до места назначения. Подобное решение изображено на рис. 2.19: у Провайдера 1 имеется набор модемов, каждый из которых подключен к своей местной линии связи. Этот провайдер может обрабатывать одновременно столько звонков, сколько модемов установлено на его сервере (предполагается, что вычислительных мощностей ему при этом хватает). Такой принцип работал до появления модемов со скоростью 56 Кбит/с. Скоро мы узнаем, что произошло дальше и почему.

Аналоговый сигнал представляет собой меняющееся во времени напряжение, с помощью которого и передается поток данных. Если бы среда передачи была идеальной, приемник получал бы сигнал, в точности повторяющий исходный. Но, к сожалению, таких сред в природе не существует, поэтому приходящий сигнал всегда несколько искажен относительно сигнала, передаваемого в линию отправителем. Если при этом речь идет о цифровых данных, то такие искажения могут привести к серьезным ошибкам.

Линии передачи всегда страдают от трех напастей — затухания, искажения из-за задержек, а также шума. Затухание, или ослабление, сигнала — это потеря энергии сигналом по мере его распространения по каналу. Затухание выражается в децибелах на километр. Степень ослабления сигнала зависит от его частоты. Чтобы понять степень этой частотной зависимости, представьте себе сигнал в виде суммы гармоник ряда Фурье. Каждая гармоника ослабляется в различной степени, в результате чего приемник получает искаженный спектр сигнала.

Более того, разные гармоники ряда Фурье распространяются в среде передачи данных с разными скоростями. Это ведет к искажению сигнала, получаемого приемником.

Еще одной проблемой является шум, то есть нежелательная энергия от посторонних источников, примешивающаяся к энергии передаваемого сигнала. Термальный (тепловой) шум в электрическом проводе присутствует всегда — он вызван случайным тепловым движением электронов, и от него избавиться невозможно. Перекрестные помехи вызваны индукцией, возникающей между двумя близко расположенными проводами. Иногда во время телефонного разговора можно услышать какой-то чужой разговор. Это и есть перекрестная помеха. Наконец, существует импульсный шум, вызванный скачками напряжения и другими случайными причинами. В случае цифровых данных импульсный шум может повредить несколько бит передаваемых данных.

Модемы

Поскольку, как было отмечено ранее, ослабление и скорость распространения сигнала зависят от частоты, то было бы очень нежелательно иметь широкий спектр частот передаваемого сигнала. К сожалению, последовательности прямоугольных импульсов, соответствующие цифровому сигналу, имеют широкий спектр частот, следовательно, подвергаются значительному затуханию и искажению. Эти эффекты делают невозможной передачу в исходном диапазоне (при постоянном токе). Исключение может составлять только передача на малое расстояние при невысокой скорости.

Для решения этой проблемы вместо постоянного тока для передачи данных, особенно по телефонным линиям, применяется переменный ток. Непрерывный сигнал на частоте от 1000 до 2000 Гц называется синусоидальной несущей частотой. Амплитуда, частота и фаза несущей могут изменяться (модулироваться) для передачи информации. При амплитудной модуляции используются две различные амплитуды сигнала, соответствующие значениям нуля и единицы. При частотной модуляции, называемой также частотной манипуляцией (термин «манипуляция» широко используется в качестве синонима «модуляции»), для передачи цифрового сигнала используется несколько различных частот. При простейшей фазовой модуляции применяется сдвиг фазы несущей частоты на 180° через определенные интервалы времени. Улучшенным вариантом фазовой модуляции является сдвиг фазы на постоянный угол, например, на 45, 135, 225 или 315° для передачи 2 бит информации за один временной интервал. Можно также изменять фазу по окончании интервалов, что позволяет приемнику более четко распознать их границы.

На рис. 2.20 показаны три формы модуляции. Рисунок 2.20, б дает представление о том, как выглядит исходный сигнал при амплитудной модуляции. Амплитуда его либо ненулевая, либо равна нулю. На рис. 2.20, в показано, что тот же исходный сигнал кодируется двумя разными частотами. Наконец, из рис. 2.20, г видно, что два состояния кодируются наличием либо отсутствием фазового сдвига на границе каждого бита.

Устройство, принимающее последовательный поток битов и преобразующее его в выходной сигнал, модулируемый одним или несколькими из приведенных способов, а также выполняющий обратное преобразование, называется модемом (сокращение от «модулятор-демодулятор»). Модем устанавливается между (цифровым) компьютером и (аналоговой) телефонной линией.

Добиться увеличения скорости простым увеличением частоты дискретизации невозможно. Теорема Найквиста утверждает, что даже при наличии идеального канала с частотой 3000 Гц (каковым телефонная линия не является) невозможно передавать отсчеты сигнала чаще, чем с частотой 6000 Гц. На практике большинство модемов делают 2400 отсчетов в секунду и стремятся не к повышению этого значения, а к повышению числа бит на отсчет.

Число отсчетов (сэмплов) в секунду измеряется в бодах. За каждый бод передается один символ. Таким образом, линия, работающая со скоростью п бод, передает п символов в секунду. Например, линия со скоростью 2400 бод отправляет 1 символ за 416,667 мкс. Если символ состоит из двух состояний линии (к примеру, 0 В означает логический ноль, 1 В означает логическую единицу), то битовая скорость составляет 2400 бит/с. Если же используются четыре уровня напряжений (например, 0, 1, 2, 3), тогда каждый символ будет состоять уже из двух бит, поэтому та же самая линия на 2400 бод сможет передавать все те же 2400 символов в секунду, но уже с битовой скоростью 4800 бит/с. Аналогично, можно задать четыре степени фазового сдвига вместо двух, тогда и модулированный сигнал будет кодировать один символ двумя битами, а битовая скорость, опять же, будет в два раза выше. Такой метод применяется очень широко и называется квадратурной фазовой манипуляцией, QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

Рис. 2.20. Двоичный сигнал (а); амплитудная модуляция (б); частотная модуляция (в); фазовая модуляция (г)

Понятия полосы пропускания, бода, символа и битовой скорости часто путают, поэтому сейчас необходимо поставить все на свои места и четко определить

Полосой пропускания среды называется диапазон частот, которые могут передаваться в этой среде с минимальным затуханием. Это физическое свойство материала. Полоса варьируется обычно от 0 до какого-то максимального значения и измеряется в герцах (Гц).

Скорость двоичной передачи, baud rate (в бодах) — это число отсчетов, совершаемых за одну секунду. Каждый отсчет передает единицу информации, то есть символ. Таким образом, скорость двоичной передачи равна скорости передачи символов. Метод модуляции (например, QPSK) определяет число бит, из которых состоит один символ.

Битовой скоростью называется объем информации, передаваемый по каналу за секунду. Битовая скорость равна произведению числа символов в секунду и числа бит на символ (символ/с х бит/символ).

Все хорошие модемы используют комбинированные методы модуляции сигналов для передачи максимального количества бит в одном боде. Зачастую, например, комбинируются амплитудная и фазовая модуляции. На рис. 2.21, а изображены точки, расположенные под углами 45, 135, 225 и 315°, с постоянным уровнем амплитуды (это видно по расстоянию до них от начала координат). Фаза этих точек равна углу, который линия, проведенная через точку и начало координат, составляет с положительным направлением горизонтальной оси. На рис. 2.21, а видно, что возможны четыре положения фазового сдвига, значит, можно передавать 2 бита на символ. Это метод QPSK.

На рис. 2.21, б изображен другой комбинированный метод модуляции, использующий 16 комбинаций амплитудных и фазовых сдвигов. С его помощью можно передавать уже 4 бита на символ. Такая схема называется квадратурной амплитудной модуляцией, или QAM-16 (Quadrature Amplitude Modulation). Она может, например, использоваться для передачи 9600 бит/с по линии с пропускной способностью 2400 бод.

На рис. 2.21, в изображен еще один метод, комбинирующий амплитудную и фазовую модуляции. С помощью 64 комбинаций можно в один символ поместить 6 бит. Метод называется QAM-64). Существуют схемы QAM и более высоких порядков.

Рис. 2.21. QPSK (a); QAM-16 (б); QAM-64 (в)

Диаграммы, показывающие допустимые комбинации амплитуд и фаз (как на рис. 2.21), называются амплитудно-фазовыми диаграммами (диаграммами созвездий). У каждого стандарта высокоскоростных модемов есть своя диаграмма. Такой модем может общаться только с теми модемами, которые используют ту же диаграмму (хотя более быстрые модемы обычно могут эмулировать диаграммы всех более медленных модемов).

Чем больше точек находится на амплитудно-фазовой диаграмме, тем больше вероятность того, что даже слабый шум при детектировании амплитуды или фазы приведет к ошибке и порче битов. Для уменьшения этой вероятности были разработаны стандарты, подразумевающие включение в состав каждого отсчета нескольких дополнительных битов коррекции. Такие схемы называются решетчатым кодированием, или ТСМ (Trellis-Coded Modulation). Так, например, стандарт V.32 имеет 32 точки на диаграмме для передачи 4 бит/символ и 1 контрольный бит на линии 2400 бод, что позволяет достигнуть скорости 9600 бит/с с коррекцией ошибок. Амплитудно-фазовая диаграмма для V.32 показана на рис. 2.22, а. Идея «повернуть» диаграмму на 45° была вызвана некоторыми техническими соображениями; понятно, что информационная емкость «повернутых» и «не повернутых» диаграмм одна и та же.

Следующим шагом после скорости 9600 бит/с стала скорость 14 400 бит/с. Новый стандарт был назван V.32 bis. Такая скорость достигается передачей 6 бит данных и 1 контрольного бита на отсчет при частоте дискретизации 2400 бод. Амплитудно-фазовая диаграмма (рис. 2.22, б) состоит из 128 точек при использовании QAM-128. Эта скорость используется факс-модемами для передачи страниц, отсканированных в виде растровых изображений. QAM-256 не используется в обычных модемах для телефонных линий, зато применяется в кабельных сетях, как мы увидим далее.

Рис. 2.22. V.32 для 9600 бит/с (a); V.32 для 14 400 бит/с (б)

Следующим телефонным стандартом после стандарта V.32 bis является V.34 со скоростью 28 800 бит/с при частоте дискретизации 2400 бод и 12 битах данных на символ. Последние модемы этой серии были сделаны в соответствии со стандартом V.34 bis и использовали 14 бит/символ при 2400 бод, за счет чего была достигнута скорость 33 600 бит/с.

Для дальнейшего повышения скорости необходимо было прибегать к всяческим уловкам. Так, например, многие модемы используют предварительное сжатие данных, что позволяет превысить порог эффективной скорости передачи данных, составляющий 33 600 бит/с. С другой стороны, почти все модемы прослушивают линию перед началом передачи, и если обнаруживается, что ее качество недостаточно высоко, то они автоматически понижают скорость относительно своего максимума. Таким образом, эффективная скорость модема при его работе в реальных условиях может оказаться как ниже, так и выше официально заявленной.

Все современные модемы позволяют передавать данные одновременно в обоих направлениях (используя разные частотные диапазоны для каждого из направлений). Соединения, обладающие такой возможностью, называются дуплексными. Скажем, двухпутная железная дорога, по которой поезда могут перемещаться во встречных направлениях, является своеобразной дуплексной линии связи. Соединение с возможностью поочередной передачи данных в каждом из направлений называется полудуплексным. Примером полудуплексной линии является однопутная железная дорога. Наконец, соединение, при котором данные можно отправлять только в одном направлении, называется симплексным. Примером может служить дорога с односторонним движением. Еще один пример — оптоволокно с лазером на одном конце и фотоприемником на другом.

Ограничение скорости телефонных линий тридцатью пятью килобитами в секунду, обоснованное Шенноном, заставило разработчиков модемов остановиться на скорости 33 600 бит/с. Дальнейшее ускорение невозможно в силу законов термодинамики. Чтобы узнать, могут ли на самом деле модемы работать со скоростью 56 Кбит/с, следите внимательно за дальнейшими рассуждениями.

Чем объясняется теоретический предел в 35 Кбит/с? Это связано, прежде всего, со средней протяженностью местных линий связи и их качеством. Да, число 35 Кбит/с определяется длиной местных линий. На рис. 2.19 вызов, инициированный компьютером, находящимся слева, идет к Провайдеру 1 по двум местным линиям связи и имеет при этом форму аналогового сигнала. Первый раз это случается на стороне отправителя, второй раз — рядом с получателем. И там, и там на сигнал накладываются шумы. Если нам удастся избавиться каким-то образом от этих двух «последних миль», то максимальную скорость можно будет удвоить.

Именно эту идею использует Провайдер 2 (рис. 2.19). К нему от ближайшей оконечной телефонной станции протянута полностью цифровая линия. Сигналу, снимаемому с магистральной линии, не приходится иметь дело с кодеками, модемами, АЦП и ЦАП. Когда хотя бы на одном конце соединения отсутствует «последняя миля» (а большинство провайдеров сейчас уже пользуются только цифровыми каналами), максимальная скорость передачи повышается до 70 Кбит/с. Если же соединение устанавливается между двумя обычными пользователями, каждый из которых передает данные по аналоговой местной линии с помощью модема, максимальная скорость ограничена 33 600 бит/с.

Причина, по которой используются модемы со скоростью 56 Кбит/с, связана с теоремой Найквиста. Телефонная линия имеет полосу пропускания около 4000 Гц (включая защитные полосы). Таким образом, максимальное число независимых отсчетов в секунду — 8000. Число бит на отсчет, используемое в США, равно 8, причем 1 бит является контрольным, что позволяет передавать пользовательские данные с битовой скоростью 56 000 бит/с. В Европе все 8 бит являются информационными, поэтому, в принципе, максимальная скорость может достигать 64 000 бит/с, однако международным соглашением установлено ограничение в 56 000 бит/с.

Этот стандарт называется V.90. Он предоставляет пользователю возможность передачи данных в сторону провайдера со скоростью 33,6 Кбит/с, а в обратную сторону — со скоростью 56 Кбит/с. Причиной такого рассогласования скоростей является тот очевидный факт, что трафик от абонента обычно во много раз меньше трафика от провайдера (например, запрос веб-страницы — это всего лишь несколько байт, тогда как сама страница может иметь размеры, измеряемые мегабайтами). Теоретически, можно расширить канал от абонента и сделать его более скоростным, чем 33,6 Кбит/с, но многие линии слишком зашумлены и далеко не всегда выдерживают даже такую скорость. Поэтому было принято решение выделить основную часть полосы под поток данных от провайдера, давая ему тем самым шанс работать со скоростью 56 Кбит/с.

Следующим стандартом после V.90 стал V.92. Модемы V.92 могут отправлять данные со скоростью 48 Кбит/с, если на линии достаточно низкий уровень помех. Возможная скорость линии определяется в течение примерно половины обычного 30-секундного интервала, необходимого более старым модемам. Наконец, они имеют одну интересную функцию: при включенном режиме ожидания звонка входящий телефонный звонок разрывает интернет-сеанс.

Цифровые абонентские линии

Когда скорость связи по телефонным линиям достигла своего, по-видимому, конечного значения 56 Кбит/с, создалось впечатление, что развитие на этом остановится. Между тем каналы кабельного телевидения стали предлагать своим абонентам 10 Мбит/с при работе по общему кабелю, а спутниковые системы — до 50 Мбит/с. Доступ к Интернету стал неотъемлемой частью бизнеса таких операторов. И телефонные компании (прежде всего, уровня LEC) поняли, что необходимо двигаться дальше, создавая более конкурентоспособные системы. Для этого нужно было предоставить цифровые услуги конечным пользователям, используя местные линии. Системы, использующие каналы с расширенной пропускной способностью, иногда называют широкополосными сетями, хотя такой термин является скорее коммерческим, а не техническим.

Вскоре появилось множество предложений, носящих общее название xDSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия), где вместо буквы х могли стоять другие буквы. Мы обсудим их, сделав основной упор на технологию, которая вскоре, похоже, станет самой популярной в этой области, — ADSL (Asymmetric DSL — асимметричная DSL). Поскольку окончательные стандарты для ADSL еще не утверждены, то некоторые детали, описываемые далее, со временем могут измениться, однако основной принцип останется, очевидно, неизменным. Чтобы узнать больше про ADSL, читайте (Summers, 1999; Vetter и др., 2000).

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 пасынками 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 пропускания местной линии. Лимитирующим фактором в этом случае становится сама физическая природа линии, а не искусственно вырезанный кусок диапазона в 3100 Гц.

К сожалению, емкость местных линий зависит от нескольких факторов, среди которых длина, толщина и собственно качество канала. График зависимости потенциально достижимой пропускной способности от длины линии приведен на рис. 2.23. Здесь предполагается, что все остальные факторы являются оптимальными (новые провода, аккуратные кабели и т. д.).

Рис. 2.23. Зависимость пропускной способности от расстояния для DSL по UTP категории 3

Реализация такой зависимости создает определенные проблемы для телефонной компании. Когда заявляется определенная скорость работы, автоматически ограничивается радиус, за пределами которого данное предложение не может быть реализовано. Это означает, что когда приходит клиент, живущий достаточно далеко от телефонной станции, ему говорят: «Спасибо за проявленный интерес, но вы живете на 100 метров дальше от нас, чем нужно для того, чтобы стать нашим абонентом. Не могли бы вы переехать поближе?» Чем ниже предлагаемая скорость, тем больше радиус охвата и количество клиентов. Но, вместе с тем, чем ниже скорость, тем менее привлекательным выглядит предложение и тем меньше абонентов согласится выкладывать свои деньги. Это такой перекресток, на котором встречаются бизнес и технология. (Можно предложить, конечно, поставить мини-АТС в каждом микрорайоне, но это слишком дорогое решение.)

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, поэтому сейчас мы его опишем.

Итак, альтернативный метод под названием дискретная мультитональная модуляция, DMT (Discrete MultiTone), иллюстрируется на рис. 2.24. 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

Рис. 2.24. Работа ADSL с использованием дискретной мультитональной модуляции

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.

Стандарт ADSL (ANSI T1.413 и ITU G.992.1) позволяет принимать входящий трафик со скоростью 8 Мбит/с и отправлять исходящий со скоростью 1 Мбит/с. Тем не менее, лишь немногие провайдеры обеспечивают работу с такими параметрами. Стандартной услугой является 512 Кбит/с для входящего потока и 64 Кбит/с для исходящего. За дополнительную плату можно получить 1 Мбит/с и 256 Кбит/с в соответствующих направлениях.

В каждом канале используется схема модуляции, напоминающая V.34, хотя скорость отсчетов равна 4000 бод, а не 2400 бод, как в обычном телефонном стандарте. Качество линии отслеживается каждым каналом, и скорость передачи постоянно подстраивается под этот параметр, поэтому каналы могут иметь разную скорость. Сами данные передаются с помощью метода модуляции QAM, количество бит на бод достигает при этом 15, а амплитудно-фазовая диаграмма аналогична представленной на рис. 2.21, б. Пропускная способность входящего трафика при отведенных для него 224 каналах и 15 бит на отсчет на линии 4000 бод составляет 13,44 Мбит/с. На практике соотношение сигнал/шум никогда не бывает достаточным для достижения такой скорости, однако 8 Мбит/с на коротких дистанциях и качественных линиях — это реально. Данное обстоятельство стимулирует развитие и распространение стандарта.

Типичная организация ADSL-линии показана на рис. 2.25. На схеме видно, что телефонная компания установила в помещении у абонента специальное устройство сопряжения с сетью, NID (Network Interface Device). Эта маленькая пластмассовая коробочка маркирует окончание зоны владений телефонной компании и начало частной собственности абонента. Недалеко от этого устройства (а иногда вообще в одном блоке с ним) расположен разветвитель, который представляет собой аналоговый фильтр, отделяющий полосу POTS (0-4000 Гц) от каналов данных. Сигналы, проходящие по POTS, передаются на имеющийся телефон или факс, а все остальные отправляются на ADSL-модем. Последний является, на самом деле, цифровым сигнальным процессором, настроенным на работу в качестве двухсот пятидесяти QAM-модемов, работающих одновременно на разных частотах. Поскольку большинство модемов ADSL — внешние, то требуется организовать высокоскоростное соединение модема с системным блоком компьютера. Обычно это делается с помощью сетевой карты Ethernet со стороны компьютера. При этом организуется миниатюрная локальная сеть Ether net, состоящая из двух узлов: компьютера и модема. Изредка применяется USB-порт вместо Ethernet. В будущем, несомненно, появятся внутренние ADSL-

На противоположном конце кабеля, на оконечной коммутационной станции, также установлен разветвитель. Здесь голосовая составляющая сигнала отделяется от информационной и пересылается на обычный телефонный коммутатор. Сигнал, передающийся на частотах, превышающих 26 кГц, отправляется на устройство нового типа, которое называется мультиплексором доступа к DSL, DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), в состав которого в качестве ADSL-модема входит сигнальный процессор того же типа, что и у абонента. По мере восстановления по цифровому сигналу битовой последовательности формируются пакеты, отсылающиеся провайдеру.

Рис. 2.25. Типичная конфигурация оборудования ADSL

Полное разделение голосовой связи и системы передачи данных позволило телефонным компаниям без особых проблем внедрить ADSL. Требуется всего лишь приобрести DSLAM и разветвитель и подсоединить абонентов ADSL к этому разветвителю. Прочие системы с высокой пропускной способностью (например, ISDN) требуют гораздо больших усилий для их внедрения и согласования с имеющимся коммутационным оборудованием.

Одним из недостатков представленной на рис. 2.25 системы является наличие D и разветвителя в жилище пользователя. Установить это оборудование мо жет только технический специалист телефонной компании, что выражается, прежде всего, в высокой стоимости выездных услуг. По этой причине был стандартизован другой вариант комплектации — в нем отсутствует разветвитель. Его неофициально называют G.lite, а в соответствии со спецификацией ITU этот стандарт носит название G.992.2. Фактически, это та же самая схема, но без разветвителя. Имеющаяся телефонная линия используется как есть. Единственное, что пользователю необходимо сделать, это вставить в разъем каждого телефонного аппарата специальный микрофильтр, который в итоге должен оказаться в схеме между телефоном или ADSL-модемом и телефонной линией. Телефонный микрофильтр вырезает сигналы, частоты которых превышают 3400 Гц. Что же касается фильтра для ADSL-модема, то он, напротив, пропускает только высокие частоты, вырезая диапазон от 0 до 26 кГц. Однако система с разветвителем является более надежной, поэтому максимальная скорость работы G.lite — только 1,5 Мбит/с (против 8 Мбит/с в системах с разветвителем). При любом из вариантов на стороне телефонной станции разветвитель устанавливается, но это не требует выезда технического специалиста для подключения каждого абонента. ADSL — это просто стандарт физического уровня. Что творится на более высоких уровнях, зависит от конкретной ситуации. Часто используется ATM благодаря способности этой технологии обеспечивать надлежащее качество обслуживания, а также благодаря широкому применению ATM в ядре телефонных сетей.

Дата добавления: 2014-01-06