Обзор технологии ADSL

Версия для печати

ADSL расшифровывается как Asymmetric Digital Subscriber Line (асимметричная цифровая абонентская линия). Этот стандарт, входит в целую группу технологий высокоскоростной передачи данных, под общим названием xDSL, где x - это буква характеризующая скорость канала, а DSL - уже известное нам сокращение Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия. Впервые название DSL прозвучало в далеком 1989 году, именно тогда впервые возникла сама идея цифровых коммуникаций с использованием пары медных телефонных проводов вместо специализированных кабелей. Фантазия разработчиков этого стандарта явно хромает, поэтому названия технологий входящих в группу xDSL довольно однообразны, например HDSL (High data rate Digital Subscriber Line - высокоскоростная цифровая абонентская линия) или VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line - очень высокоскоростная цифровая абонентская линия). Все остальные технологии этой группы значительно быстрее ADSL, но при этом требуют использования специальных кабелей, в то время, как ADSL может работать на обычной медной паре, которая повсеместно применяется при прокладке телефонных сетей. Разработка технологии ADSL началась в начале 90-х годов. Уже в 1993 году была предложена первый стандарт данной технологии, который начал внедряться в телефонных сетях США и Канады, и с 1998 года технология ADSL пошла, что называется, в мир.

Вообще, хоронить медную абонентскую линию, состоящую из двух проводов, нам мой взгляд, еще преждевременно. Сечение у нее вполне достаточное, чтобы обеспечить прохождение цифровой информации на довольно значительные расстояния. Представьте только, сколько миллионов километров подобного провода проложено по всей Земле со времени появления первых телефонов. Да, ограничения по расстоянию никто не отменял, чем выше скорость передачи информации, тем на меньшее расстояние ее можно переслать, но проблема "последней мили" уже решена! Благодаря использованию на абонентской телефонной линии высоких технологий DSL, адаптированных к медной паре, эти миллионы километров аналоговых линий стало возможным использовать для организации экономически выгодной высокоскоростной передачи данных от провайдера, владеющего "толстым" цифровым каналом, к конечному пользователю. Провод, некогда предназначенный исключительно для обеспечения аналоговой телефонной связи, легким движение руки превращается в широкополосный цифровой канал, при этом сохраняя и свои первоначальные обязанности, так как владельцы ADSL-модемов могут использовать абонентской линии для традиционной телефонной связи одновременно с пересылкой цифровой информации. Это достигается за счет того, что при использовании технологии ADSL на абонентской линии для организации высокоскоростной передачи данных, информация передается в виде цифровых сигналов со значительно более высокочастотной модуляцией, чем та, которая обычно используется для традиционной аналоговой телефонной связи, что значительно расширяет коммуникационные возможности существующих телефонных линий.

 

Как это все работает?

Как работает ADSL? За счет каких технологий ADSL позволяет превратить пару телефонных проводов в широкополосный канал передачи данных?.

Для создания соединения ADSL требуются два ADSL модема - один у провайдера и еще один у конечного пользования. Между этими двумя модемами - обычный телефонный провод. Скорость соединения может варьироваться в зависимости от длины "последней мили" - чем дальше от провайдера, тем меньше максимальна скорость пересылки данных.

adsl - обзор технологии

Обмен данными между ADSL модемами идет на трех резко разнесенных между собой частотных модуляциях.

аdsl - обзор технологии

Как видно из рисунка, голосовые частоты (1) совершенно не задействованы в приеме/передаче данных, и используются исключительно для телефонной связи. Полоса частот приема данных (3) четко разграничена с передающей полосой (2). Таким образом, на каждой телефонной линии организуются три информационных канала - исходящий поток передачи данных, входящий поток передачи данных и канал обычной телефонной связи. Технология ADSL резервирует полосу частот шириной в 4 КГц для использования обычной телефонной связи или POTS - Plain Old Telephone Service (простая старая телефонная связь - звучит как старая добрая Англия). Благодаря этому телефонный разговор реально можно вести одновременно приемом/передачей не снижая скорости пересылки данных. И при отключении электроэнергии телефонная связь никуда не исчезнет, как это бывает при использовании ISDN на выделенном канале, что, безусловно, является преимуществом ADSL. Надо сказать, что подобный сервис был включен в самую первую спецификацию стандарта ADSL, являясь изначальной изюминкой этой технологии.

Для повышения надежности телефонной связи ставятся специальные фильтры, которые исключительно эффективно разделяют аналоговые и цифровые составляющие связи между собой, не исключая при этом совместной одновременной работы на одной паре проводов.

Технология ADSL является асимметричной, как и Dial Up модемы. Скорость входящего потока данных в разы больше выше, чем скорость исходящего потока данных, что логично, так как пользователь всегда больше информации закачивает, чем передает. И скорость передачи, и скорость приема у технологии ADSL значительно выше, чем у ее ближайшего конкурента ISDN. Почему? Казалось бы, что система ADSL работает не с дорогостоящими специальными кабелями, представляющими собой идеальные каналы для передачи данных, а с обычным телефонным кабелем, которому до идеала, как до Луны пешком. Но ADSL ухитряется создавать каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю, при этом показывая результаты более высокие, чем ISDN со своей выделенной линией. Вот тут и выясняется, что инженеры Hi-Tech корпораций не зря едят свой хлеб.

Высокая скорость приема/передачи достигается следующими технологическими приемами. Во-первых, передача в каждой из зон модуляции изображенных на рисунке 2 в свою очередь подразделяется еще на несколько частотных полос - так называемый метод разделения полосы пропускания, который позволяет передавать несколько сигналов по одной линии одновременно. Получается, что информация передается или принимается одновременно через несколько зон модуляции, которые называются несущими частотными полосами - метод, давно используемый в кабельном телевидении и позволяющий смотреть несколько каналов по одному кабелю при использовании специальных преобразователей. Прием известный уже лет двадцать, но только сейчас мы видим его применение на практике для создания высокоскоростных цифровых магистралей. Этот процесс называют так же частотным уплотнением линии связи (Frequency Division Multiplexing - FDM). При использовании FDM диапазоны приема и передачи делятся на множество низкоскоростных каналов, которые в параллельном режиме обеспечивают прием/передачу данных.

Как ни странно, но при рассмотрении метода разделения полосы пропускания на ум, в качестве аналогии приходит такой широко распространенный класс программ, как Download manager - в них для закачки файлов применяется метод разбиения их на части и одновременной закачки всех этих частей, что позволяет эффективнее использовать канал связи. Как видите, аналогия прямая и различается только реализацией, в случае ADSL мы имеем аппаратный вариант и не только для закачки, но и для пересылки данных.

Вторым способом ускорения пересылки данных, особенно при приеме/пересылке больших объемов однотипной информации является использование специальных аппаратно-реализованных алгоритмов сжатия с коррекцией ошибок. Высокоэффективные аппаратные кодеки позволяющие на лету сжимать/разжимать большие массивы информации - вот один из секретов скоростей показываемых ADSL.

В третьих - ADSL использует на порядок больший диапазон частот по сравнению с ISDN, что позволяет создавать значительно большее количество параллельных каналов передачи информации. Для технологии ISDN стандартным является диапазон частот 100 КГц, тогда как ADSL использует диапазон порядка 1,5 МГц. Разумеется, телефонные линии большой протяженности, особенно отечественные, ослабляют сигнал приема/передачи модулированный в таком высокочастотном диапазоне весьма значительно. Так на расстоянии в 5 километров, что является пределом для данной технологии, высокочастотный сигнал ослабляется на величину до 90 дБ, но при этом все еще продолжает уверенно приниматься аппаратурой ADSL, что требуется по спецификации. Это заставляет производителей оснащать ADSL модемы высококачественными аналого-цифровыми преобразователями и высокотехнологичными фильтрами, которые могли бы в той мешанине хаотических волн, которую принимает модем выловить цифровой сигнал. Аналоговая часть ADSL модема должна иметь большой динамический диапазон приема/передачи и низкий уровень шумов при работе. Все это несомненно сказывается на конечной стоимости ADSL модемов, но все равно, по сравнению с конкурентами затраты на аппаратную часть ADSL для конечных пользователей значительно ниже.

 

Насколько быстра технология ASDL?

Все познается в сравнении, нельзя оценить скорость технологии не сравнив ее с другими. Но перед этим необходимо учесть несколько особенностей ADSL.

Прежде всего, ADSL является асинхронной технологией, то есть скорость приема информации значительно выше, чем скорость передачи ее от пользователя. Поэтому необходимо учитывать две скорости передачи данных. Другой особенностью технологии ADSL является использование высокочастотной модуляции сигнала и использование нескольких более низкоскоростных каналов лежащих в общем поле частот приема и передачи для одновременной параллельной пересылки больших объемов данных. Соответственно, на "толщину" канала ADSL начинает оказывать влияние такой параметр, как расстояние от провайдера до конечного пользователя. Чем больше расстояние, тем больше наводок и сильнее затухание высокочастотного сигнала. Используемый спектр частот сужается, уменьшается максимальное количество параллельных каналов, соответственно падает и скорость. В таблице показано изменение пропускной способности каналов приема и передачи данных при изменении расстояния до провайдера.

 

Преимущества ADSL перед другими технологиями:

  • Высокая скорость получения информации (до 8 Мбит/с), значительно превосходящая аналоговые модемы, ISDN, HDSL, SDSL.
  • Высокая стабильность скорости. В отличие от кабельных модемов каждый абонент имеет свою гарантированную полосу пропускания и не разделяет ее с кем-либо.
  • Надежная связь 24 часа в сутки.
  • Низкая стоимость работ по переводу обычной аналоговой телефонной линии в разряд ADSL.
  • Более низкие (по сравнению с ISDN) требования к качеству линии связи.
  • Низкая стоимость обслуживания линии связи, сравнимая со стоимостью обслуживания обычной аналоговой телефонной линии.
  • Безопасность передаваемых данных. Телефонная линия, на которой работает ADSL модем, используется только одним абонентом и подключена только к нему.