Цифровая связь ISDN

4. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ ADSL

Российский рынок услуг  передачи данных в режиме on-line находится  в начальной стадии своего развития. Основным сдерживающим фактором является несоответствие между большой себестоимостью услуг и платежеспособностью потребителей, в результате чего такого рода услуги до настоящего времени могли позволить себе только средние и крупные корпоративные пользователи. Не секрет, что для снижения себестоимости услуг важнейшую роль играет выбор среды передачи данных именно для организации "последней мили", то есть линий, по которым помещения абонентов подключаются к точкам доступа оператора.

При построении сети, рассчитанной на массового пользователя, выбор технологии для "последней мили" становится принципиальным с точки зрения влияния на тарифы, поскольку расходы на организацию точек доступа и связей между ними (магистральной сети оператора) умножаются только на их количество и не зависят прямо от количества абонентов сети, а расходы на организацию "последней мили" умножаются именно на количество пользователей и, тем самым, в наибольшей степени влияют на себестоимость услуг.

В свою очередь, стоимость  организации "последней мили" определяется величиной арендных платежей собственнику используемых кабелей (радиоканалов) или затратами на их прокладку (организацию радиоканалов), а также ценой оборудования, устанавливаемого в точке доступа оператора и у абонента. В настоящее время известны и широко используются в городских условиях следующие средства для организации "последней мили":

• телефонные медные провода;
• волоконно-оптические кабели;
• телевизионные кабельные сети;
• радиоэфир (технология "радио - Ethernet");
• каналы спутникового телевидения.

Перспективность использования той или иной среды передачи данных во многом зависит от технико-экономических показателей имеющегося технологического оборудования для организации цифрового канала. В последние 2 года на рынок буквально ворвалась и развивается гигантскими темпами технология ADSL, благодаря которой наиболее старая из существующих сред - "телефонные медные провода" подобно Золушке из детской сказки преобразилась как в техническом, так и экономическом плане.

4.1  Что такое ADSL?

Что же это такое? ADSL (Asymmetric digital subscriber lines) - это телекоммуникационная технология, позволяющая передавать данные со скоростью до 8 Мбит/с по обычным телефонным линиям. По своему качеству (10Е-8 - 10Е-10) она является альтернативой построению волоконно-оптических сетей (в целом весьма недешевых) и позволяет оптимально использовать существующие кабельные сети традиционных телефонных операторов. ADSL обеспечивает передачу данных на скоростях, достаточных для эффективной работы с различными данными, в том числе цифровым видео или мультимедиа, то есть перекрывает потребности практически всех существующих на сегодняшний день контентных приложений.

По сравнению с технологиями традиционных кабельных модемов  и волоконно-оптических линий главное  преимущество ADSL состоит в том, что для нее используется уже существующий телефонный кабель. На окончаниях действующей телефонной линии устанавливаются специальные устройства (сплиттеры) - один на АТС и один в офисе (квартире) абонента. К абонентскому сплиттеру подключаются обычный аналоговый телефон и ADSL модем, который в зависимости от исполнения может выполнять функции маршрутизатора (router) или моста (bridge) между локальной сетью абонента и пограничным маршрутизатором провайдера. При этом работа модема абсолютно не мешает использованию обычной телефонной связи.

В нормальных условиях эксплуатации с помощью технологии ADSL можно  вести передачу данных на скорости до 8 Мбит/с в прямом направлении  и 1,5 Мбит/с в обратном. Аппаратура ADSL передает данные приблизительно в 200 раз быстрее, чем обычные аналоговые модемы, у которых средняя устойчивая скорость передачи около 30 кбит/с, причем в той же физической среде распространения.

 Структура сети  построена по классическому принципу, предусматривающему единую на  всем протяжении от устанавливаемого в помещении абонента оборудования до точки предоставления услуг структуру и формат кадров передачи - формат ячеек АТМ (по стандарту RFC1483 - Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5). Функционально СПД подразделяется на три основных относительно независимых иерархических подсистемы:

1) Подсистема абонентского доступа, включающая в себя: собственно оборудование ADSL для подключения абонентов к центрам доступа оператора сети передачи данных на базе существующей кабельной телефонной распределительной сети (абонентский и станционный модемы) и оборудование промежуточной коммутации, обеспечивающее выполнение функций концентрации поступающего от абонентских модемов трафика в один мощный цифровой канал, через который узел доступа подключается к подсистеме магистрального доступа;

2) Подсистема магистрального доступа, посредством которой организуется взаимодействие центров доступа, как между собой, так и с центрами предоставления услуг контент-провайдеров или центральными офисами корпоративных сетей пользователя;

3) Центр предоставления услуг (на первом этапе только доступ в глобальную сеть Интернет). Протокольное обеспечение СПД строится в соответствии с основным принципом, заложенным в ее архитектуру. Информационные пакеты, порождаемые прикладным абонентским оборудованием, попадают на вход СПД через интерфейс абонентского терминала в формате Ethernet 802.3. Абонентский терминал производит все определенные протоколом RFC1483 преобразования (разбивает и "укладывает" содержимое пакета в ячейки АТМ, снабжает их адресом назначения) и передает их на выход входящего в состав терминала ADSL-модема. В свою очередь ADSL-модем в соответствии со стандартом Т1.413 производит "инкапсуляцию" и передачу АТМ ячеек по телефонной линии ADSL модема станционного концентратора (DSLAM). Станционный концентратор производит обратную процедуру и "восстанавливает" исходные АТМ ячейки из формата пакетов Т1.413, которые сразу же передаются на вход карты АТМ-концентратора, из которого они без всяких преобразований по протоколу ATM Forum PVC (Permanent Virtual Circuit) передаются в подсистему магистрального доступа (АТМ - сеть) по интерфейсу ОС-3с.

АТМ сеть также не производит никаких преобразований и осуществляет только доставку исходных АТМ ячеек  по указанному в них адресу назначения. В качестве адреса назначения используется точка АТМ сети, к которой подключено оборудование центра предоставления услуг. Для организации услуги доступа к глобальной сети Интернет, в качестве оборудования центра используется подключенный по интерфейсу ОС-3с маршрутизатор, выполняющий функции терминации абонентских сессий (постоянных соединений PVC), которая заключается в выполнении обратных, по отношению к абонентскому терминалу, преобразований, определяемых протоколом RFC1483. При передаче трафика из центра к абоненту осуществляются совершенно аналогичные преобразования, только в обратном порядке. Тем самым, между портом Ethernet абонентского терминала и виртуальным портом маршрутизатора создается "прозрачная" локальная сеть c протоколом Ethernet 802.3, то есть все подключенные к абонентскому терминалу компьютеры пользователя "воспринимают" центральный маршрутизатор, так как если бы он был подключен непосредственно в его (абонента) локальную сеть.

Поскольку для услуг  доступа к сети Интернет единственным необходимым для взаимодействия протоколом сетевого уровня является протокол IP, цепочка протокольных преобразований, осуществляемых СПД, может быть изображена следующей диаграммой:

-   Клиентское приложение - IP - Ethernet - (IEEE802.3) - ATM - (RFC1483) - ADSL - (T1.413) - ATM - (RFC1483) - Ethernet - (IEEE802.3) - IP - глобальная сеть Интернет.

4.2 Принципы организации  услуги ADSL

Услуга ADSL 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. 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 (таблица 1).

Таблица 1 - Скорость модемов ADSL в зависимости от числа каналов

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 (таблица 2).

Таблица 2 - Зависимость 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.

4.3 Universal ADSL

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).

5. ЧТО ЛУЧШЕ ISDN ИЛИ ADSL?

Пока цифровые абонентские  линии лишь готовятся вступить на рынок, большинство удаленных пользователей  вынуждены довольствоваться менее  экзотическими методами сетевого доступа. И самым распространенным вариантом остается пока работа с аналоговыми модемами. Хотя скорости передачи в таких линиях (обычно 14,4 или 28,8 Кбит/с) и оставляют желать лучшего (особенно с точки зрения какого-нибудь заядлого путешественника по сети Web), аналоговые модемы обладают двумя основными достоинствами.

Во-первых, модемы даже самых  последних моделей стоят всего 200 долл. или немногим больше. По сравнению  с любой другой технологией линия  аналоговой связи — единственный вариант сетевого соединения, который  действительно доступен для среднего потребителя.

Во-вторых, в отличие  от всех остальных вариантов, он не требует модификации оборудования, установленного в центральном отделении  телекоммуникационной компании. Эта особенность делает аналоговую связь через модем единственным способом, который обеспечивает пользователям доступ к сети в любое время из любого места, где есть телефонная линия. Хотя скорости передачи данных в различных каналах могут быть различными, почти каждое региональное отделение телекоммуникационной компании позаботится о создании таких условий передачи сигналов по телефонной линии, которые приведут к повышению скорости работы модемов. Этому будет способствовать дополнение к протоколу V.34 — действующей спецификации для модемов Международного союза по электросвязи. Оно регламентирует скорости передачи данных до 33,6 Кбит/с. И хотя такая скорость составляет всего лишь малую долю от той, которую предлагает технология DSL, все же, с учетом компрессии по стандарту V.42bis, пользователи смогут достичь скоростей передачи порядка 115,2 Кбит/с и выше. Таких скоростей вполне достаточно для выполнения основных операций в сети Internet, работы с электронной почтой и процедуры передачи небольших файлов. И тем не менее дни аналоговых модемов сочтены, поскольку пользователи стремятся к все более высоким скоростям доступа к Internet и корпоративным сетям. Начиная с 1998 года, наблюдается тенденция к отказу от аналоговых модемов. Среди пользователей Internet довольно много таких, кто не удовлетворен низкими скоростями передачи, и для того, чтобы они предпочли аналоговым модемам технологию ISDN или ADSL нужно совсем немного.