Технології та обладнання цифрової абонентської лінії

Цифрова абонентська лінія (Digital Subscriber Line, DSL) надається абонентові безпосередньо після під’єднання до мережі ISDN. Усі послуги цієї мережі засновано на передаванні інформації в цифровому вигляді. Інтерфейс користувача (BRI, PRI) також є цифровим, тобто всі абонентські пристрої (телефон, факс, комп'ютер) повинні бути цифровими й спрямовувати в мережу цифрові дані. Однак велика кількість використовуваного аналогового термінального абонентського обладнання, неможливість модернізації мільйонів абонентських закінчень та істотні витрати на абонплату стали серйозними перешкодами на шляху впровадження ISDN.

У середині 90-х років запропоновано альтернативу цифрового абонентського закінчення ISDN. Ця альтернатива є сімейством технологій із загальною назвою – хDSL, яке, зокрема, складається з таких технологій:

• асиметричне цифрове абонентське закінчення (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL) – Рекомендація G.992.1 (ITU); у комерційних пропозиціях мережевих операторів і провайдерів цю технологію часто називають широкосмуговим доступом;

• високошвидкісна цифрова абонентська лінія (High Data Rate Digital Subscriber Line, HDSL) – Рекомендація G.991.1 (ITU);

• симетричне цифрове абонентське закінчення (Symmetric Digital Subscriber Line, SDSL) – Рекомендація G.991.2 (ITU);

• надшвидке цифрове абонентське закінчення (Very highspeed Digital Subscriber Line, VDSL) – Рекомендація G.993 (ITU);

• цифрове закінчення з адаптувальною швидкістю передавання (Rate Adaptive Digital Subscriber Line, RADSL) – Рекомендація G.992.1 (ITU).

Технології хDSL засновано на методах, які дають змогу стиснути спектр сигналу й зосередити основну частину його енергії на ділянках більш низьких частот, що узгоджує електричні характеристики кабелю з параметрами сигналу.

Подібних перетворень спектру сигналу досягають, використовуючи спеціальні методи модуляції та кодування (ці питання детально вивчають інші дисципліни).

Вибираючи ту чи іншу технологію хDSL, враховують кількість користувачів, їх віддаленість від опорного вузла та вимоги до широкосмуговості та якості послуг.

Найбільшого розповсюдження набула технологія ADSL.

Термін “асиметрична” вказує на те, що лінія ADSL має неоднакову пропускну здатність лінії в прямому й зворотному напрямках. Швидкість передавання до абонента може досягати 8 Мбіт/с, від абонента – 1... 1.5 Мбіт/с на відстань до 5,5 км від ОВ з діаметром дроту 0,5 мм. Для під’єднання користувача до Інтернету асиметричний розподіл смуги є вигіднішим, оскільки потік до абонента є набагато швидшим від зворотного. У зв'язку з цим асиметрична технологія ADSL набула найширшого застосування.

Технологія ADSL дає змогу також організувати одночасне передавання телефонних і цифрових сигналів по одній парі проводів, які не заважають один одному, тому що займають різні смуги частот.

Технологію НDSL розроблено як більш рентабельну альтернативу для передавання абонентськими лініями потоків Е1 та Т1. Ці лінії займають смугу доволі високої частоти – близько 1,5 МГц, а тому характеристики загасання обмежують їх використання відстанями між ретрансляторами до 1 км.

Отже, для більшості абонентських ліній необхідною є наявність одного й більше ретрансляторів, що підвищує витрати на налаштування та експлуатацію. Технологія НDSL дала змогу отримати швидкості передавання даних близько 2 Мбіт/с по двох мідних парах на відстань до 3.7 км.

Технологію НDSL застосовують, в основному, для міжстанційних з'єднань у телефонії.

Технологію SDSL розроблено для надання послуг такого ж типу, що й НDSL (2 Мбіт/с в кожен бік), але з використанням однієї мідної пари, оскільки звичайні абонентські лінії житлових районів мають лише одну пару.

Для отримання дуплексного передавання по єдиній парі використовують лунопоглинання.

Технологію VDSL орієнтовано на асиметричний дуплекс, вона підтримує надвисокі швидкості передавання інформації на невеликій відстані (300 – 1200 м). До абонента забезпечується швидкість передавання від 10 до 50 Мбіт/с, від абонента – до 8 Мбіт/с. У зв’язку з цим її використовують для передавання якісних ТБ-програм мідними кабелями переважно для користувачів кампусної мережі.

Технологія RADSL є варіантом технології ADSL з автоматичним налаштуванням швидкості передавання (залежно від стану лінії).

Основним обладнанням, яке реалізує ці технології та перетворює абонентську лінію звичайної телефонної мережі з аналогової на цифрову, є спеціальні модеми.

xDSL-модеми. Фізична абонентська лінія (пара мідних проводів) пропускає сигнал у смузі до 1 МГц, отже, на ній можна передавати зі швидкостями набагато вищими, ніж тими, які є межею для звичайних модемів (56 кбіт/с). Межа швидкості передавання залежить від довжини абонентської лінії та її якості (перерізу дроту, матеріалу ізоляції, однорідності та ін.).

Смугу пропускання сигналу, як правило, розділяють зустрічні потоки даних на основі частотного принципу розділення каналів (FDM). При цьому, пропускна здатність лінії, як зазначено вище, може бути розподілена між прямим і зворотним сигналами симетрично (SDSL) або асиметрично (ADSL).

Технології хDSL дають змогу одночасно й незалежно використовувати одну й ту ж саму телефонну лінію як для передавання даних, так і для телефонних переговорів, що є неможливим зі звичайними модемами для комутованих ліній.

Ідея полягає в тому, що на обох кінцях абонентської лінії (на АТС і в абонента) налаштовують розподільчі фільтри (splitter) (див. рис. 10.2).

Низькочастотну (до 3.5 кГц) складову сигналу надсилають на порт АТС і абонентовий телефонний апарат, а високочастотну (понад 4 кГц) використовують для передавання даних за допомогою хDSL-модемів.

Так, у процесі інсталяції ADSL-лінії в приміщенні абонента налаштовують сплітер (розподільчий фільтр), а в ОВ – так званий мультиплексор доступу до цифрового абонентського закінчення (Digital Sabscriber Access Maltiplexer, DSLAM). Він приймає дані, відокремлені сплітерами на віддаленому кінці абонентських закінчень від голосових сигналів. DSLAM-мультиплексор повинен мати стільки ADSL-модемів, скільки користувачів, яких обслуговують за допомогою телефонних абонентських закінчень. Після перетворення модульованих сигналів у дискретну форму, DSLAM надсилає дані на IP-маршрутизатор, який також, зазвичай, знаходиться в приміщенні ОВ.

Технологією SDSL канал тональної частоти не передбачено, однак швидкість передавання у висхідному та низхідному напрямках (по 2 Мбіт/с в кожному), як і в технології ADSL, залежить від якості лінії та відстані до обладнання DSLAM.

Високі швидкості хDSL-модемів створюють проблему дефіциту пропускної спроможності каналів виходу в глобальні мережі постачальників послуг і, зокрема, Інтернет-сервіспровайдерів. Наприклад, якщо 1000 абонентів завантажуватимуть дані з Інтернету зі швидкістю 1 Мбіт/с, то необхідно застосовувати вихідний канал з пропускною здатністю 1 Гбіт/с. Для цього більшість пристроїв DSLAM мають вбудований комутатор АТМ або GE.