Цифровые системы уплотнения (цсу) абонентских линий. Что такое HDSL Что такое hdsl

Чепусов Евгений, сотрудник компании СвязьКомплект

Совсем недавно системы высокоскоростной цифровой передачи по медным абонентским линиям были диковинкой. Прошло всего десятилетие — и уже далеко не всякий специалист по телекоммуникациям уверенно ориентируется в разнообразии их характеристик. Недавно появилась еще одна технология — G.shdsl. Рождалась она долго, но появилась сразу же в виде всемирного стандарта ITU-T (G.991.2) — все давно устали от хаоса несовместимого друг с другом оборудования различных производителей.

Немного предыстории

В начале 90-х годов развитие цифровых способов обработки сигнала привело к созданию HDSL. Эта технология сочетала в себе линейное кодирование 2B1Q и сложные алгоритмы эхоподавления. Первые варианты, работающие по двум парам, были созданы в США и быстро вытеснили старые цифровые системы передачи T1 ANSI (1544 Мбит/с), которые имели рабочую дальность чуть более километра. Все это произошло благодаря тому, что HDSL, обеспечивая большую дальность (3,5 км на проводе 0,4 мм), позволил отказаться от регенераторов и существенно снизить затраты на монтаж и эксплуатацию вновь вводимых линий.

Аналогичная картина складывалась в это время и в Европе — получили распространение варианты HDSL, которые обеспечивают передачу потока Е1 ETSI (2048 Кбит/с). Сначала появился вариант, который для получения большей скорости при той же дальности использовал три пары. Скорость передачи по каждой из пар при этом была та же, что и у американского варианта (748 Кбит/с). Затем, был стандартизован двухпарный вариант, у которого скорость по каждой из пар была выше (1168 Кбит/с) при меньшей рабочей дальности (около 3 км на проводе 0,4 мм). Но даже в этом случае дальность она оказывалась выше, чем у оборудования с линейным кодом HDB3 (рис. 1).

Рис. 1. Эволюция систем передачи.

Всем опытом эксплуатации HDSL доказал свои высокие эксплуатационные характеристики. В подавляющем большинстве случаев монтаж HDSL оборудования проводится без дополнительного подбора пар или кондиционирования линии. Благодаря этому сегодня большая часть линий Е1 подключена с применением HDSL оборудования. Более того, сам факт появления технологии, которая обеспечила возможность экономичных решений по организации цифровых подключений абонентов, привел к тому, что число таких подключений стало стремительно расти. Иными словами, именно появление HDSL стало своеобразным катализатором развития цифровых сетей.

В свою очередь, развитие цифровых сетей создало спрос на цифровые системы передачи xDSL с другими характеристиками. Так появилась сравнительно низкоскоростная технология IDSL, основными достоинствами которой были работа по одной паре и низкая стоимость, обусловленная применением стандартных компонентов, производимых для абонентского ISDN оборудования. Так родились скоростные и асимметричные ADSL, VDSL со всеми своими разновидностями, созданные для подключения индивидуальных абонентов жилого сектора по их существующей телефонной линии и без отказа от использования этой линии для аналоговой или цифровой (ISDN BRI) телефонии. Наконец, так были разработаны обеспечившие увеличенную дальность работы разновидности HDSL с другими способами линейного кодирования (CAP) и адаптивные разновидности HDSL с возможностью изменять скорость передачи в линии, подстраивая ее под характеристики линии.

Производители, каждый на свой лад, стали задумываться о реализации вариантов HDSL систем, которые бы работали по одной паре при полной скорости. Дело в том, что параллельно с развитием xDSL технологий росло и число используемых ими линий. Из-за этого большинство операторов во всем мире уже сегодня отмечают острую нехватку меди на абонентском участке — почти вся она «съедена» xDSL линиями. А ведь цифровизация еще не закончена. Где-то к 1996 году появились однопарные варианты HDSL. Но они не могли решить проблему из-за несовместимости с ADSL — спектр сигнала таких систем частично перекрывался со спектром сигнала ADSL от АТС к клиенту.

Первыми забили тревогу операторы США, и уже в начале 1996 года перед комитетом ANSI (T1E1.4) была поставлена задача подобрать для дальнейшего развития технологию, которая при симметричных потоках данных и использовании одной пары позволяла бы обеспечить:

. рабочую дальность не меньшую, чем HDSL;

. устойчивость к тем же физическим характеристикам линии, что и HDSL (затухание, взаимное влияние, отражения от неоднородностей и отводов);

. использование для оказания тех же видов услуг, что и HDSL;

. надежную и устойчивую передачу на реальных линиях со всеми присущими им дефектами;

. «сосуществование» с другими технологиями (HDSL, ISDN, ADSL);

. снижение эксплуатационных затрат по сравнению с HDSL.

Новая технология, появившаяся в результате огромной трехлетней работы, получила название HDSL2 (нужно отметить, что работа над ее стандартизацией ввиду некоторых разногласий между основными производителями пока не окончена и стандарт существует в виде рабочей версии Т1 .418—2000). Изначально в качестве основы для реализации HDSL2 рассматривались симметричная передача с эхоподавлением (SEC) и частотное мультиплексирование (FDM), но обе были отклонены из-за присущих им недостатков. Первая имеет серьезные ограничения в условиях помех на ближнем конце, что делает ее неприменимой для массового развертывания. Вторая, хотя и свободна от недостатков первой, но требует использования более широкого спектра и не обеспечивает требований по взаимному влиянию с системами передачи других технологий.

В результате, в качестве основы была принята система передачи с перекрывающимся, но несимметричным распределением спектральной плотности сигнала, передаваемого в различных направлениях, использующая 16-уровневую модуляцию PAM (Pulse Amplitude Modulation). Выбранный способ модуляции PAM-16 обеспечивает передачу трех бит полезной информации и дополнительного бита (кодирование для защиты от ошибок) в одном символе. Сама по себе модуляция PAM не несет в себе ничего нового. Хорошо известная 2B1Q — это тоже модуляция PAM, но четырехуровневая. Использование решетчатых (Trellis) кодов, которые за счет введения избыточности передаваемых данных позволили снизить вероятность ошибок, дало выигрыш в 5 dB. Результирующая система получила название TC-PAM (Trellis coded PAM). При декодировании в приемнике используется весьма эффективный алгоритм Витерби (Viterbi). Дополнительный выигрыш получен за счет применения прекодирования Томлинсона (Tomlinson) — искажении сигнала в передатчике на основе знания импульсной характеристики канала. Суммарный выигрыш за счет использования такой достаточно сложной технологии кодирования сигнала составляет до 30% по сравнению с ранее используемыми HDSL/SDSL системами.

Рис. 2. Спектральная плотность сигнала G.shdsl.

Но все-таки, ключевым элементом успеха новой технологии является идея несимметричного распределение спектра, получившее название OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocking Spectra) и послужившее основой HDSL2 и, впоследствии, G.shdsl. При выборе распределения спектральной плотности для OPTIS решалось одновременно несколько задач (рис. 2). В первой области диапазона частот (0—200 кГц), где переходное влияние минимально, спектральные плотности сигналов, передаваемых в обе стороны одинаковы. Во втором диапазоне частот (200—250 кГц), спектральная плотность сигнала от LTU (оборудования на узле связи) к NTU (абонентскому оборудованию) уменьшена, чтобы снизить его влияние на сигнал в обратном направлении в этой области частот. Благодаря этому переходные влияния на ближнем конце в обоих диапазонах частот оказываются одинаковыми. В свою очередь мощность сигнала от NTU к LTU во втором диапазоне частот уменьшена, что даёт дальнейшее улучшение отношения сигнал/шум в этой области частот. Следует отметить, что это уменьшение не ухудшает отношения сигнал/шум на входе NTU по двум причинам: во-первых, полоса частот сигнала от LTU к NTU увеличена по сравнению с полосой частот сигнала в обратном направлении, и, во-вторых, абонентские модемы NTU пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи. В третьем диапазоне частот спектральная плотность сигнала от LTU к NTU максимальна, поскольку сигнал в обратном направлении в этой области почти отсутствует, и отношение сигнал/шум для сигнала на входе NTU оказывается высоким. Выбранная форма спектра является оптимальной не только в случае, когда в кабеле работают только системы HDSL2. Она будет оптимальна и при работе с ADSL, поскольку сигнал HDSL2 от NTU к LTU выше частоты 250 кГц, где сосредоточена основная мощность составляющих нисходящего потока ADSL, практически подавлен. Предварительные расчёты показали, что помехи от системы HDSL2 в нисходящем тракте системы ADSL (от LTU к NTU) меньше помех от системы HDSL, работающей по двум парам, и существенно меньше помех от системы HDSL, использующей код 2B1Q и работающей по одной паре на полной скорости.

На арену выходит G.shdsl

В 1998 году инициативу ANSI подхватила и остальная часть мира. В ITU-T началась работа над всемирным стандартом G.shdsl (стандарт G.991.2 утвержден в феврале 2001 г.), европейской версией этого стандарта занимается и ETSI (сейчас он оформлен в виде спецификации TS 101524).

В основу G.shdsl были положены основные идеи HDSL2, получившие дальнейшее развитие. Была поставлена задача, используя способы линейного кодирования и технологию модуляции HDSL2, снизить взаимное влияние на соседние линии ADSL при скоростях передачи выше 784 Кбит/с.

Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал G.shdsl занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому помехи от систем G.shdsl на другие системы xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами, создаваемыми HDSL типа 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала G.shdsl имеет такую форму, которая обеспечивает его почти идеальную спектральную совместимость с сигналами ADSL.

Отмеченные свойства G.shdsl являются чрезвычайно важными для обеспечения устойчивой работы в условиях широкого внедрения xDSL технологий в будущем. Результаты анализа устойчивости работы, которые выполнялись на основе используемых ранее шумовых моделей (в том числе и описанных в стандартах) могут оказаться недостоверными. Таким образом, оператор связи, развертывая системы передачи сегодня, не будет иметь гарантии, что они сохранят устойчивую работоспособность в будущем, когда на соседних парах заработают другие системы.

Шумовые модели, более точно отражающие современное состояние внедрения цифровых технологий передачи на абонентской сети предложены международной инициативной организацией FSAN (Full Service Access Networks), которая с 1995 г. занимается разработкой требований и поиском консенсуса между интересами операторов и различных производителей телекоммуникационного оборудования, работающих в области построения мультисервисных сетей узкополосного и широкополосного абонентского доступа. Организацией FSAN были разработаны четыре оценочные модели шумов, отличающиеся количеством и составом эксплуатируемых в одном кабеле систем передачи (табл. 1). Расчеты по новым моделям достаточно сложны, но именно они могут дать представление о реальной работоспособности технологий xDSL на этапе массового развертывания цифрового абонентского доступа. С учетом сказанного, стоит весьма критически относиться к результатам оценки устойчивости работы, если для них использованы хоть и предусмотренные стандартами, но морально устаревшие шумовые модели.

Таблица 1. Модели для оценки влияния шумов, предложенные FSAN.

Модель A, высокий уровень внедрения xDSL технологий
		около 90 пар
		около 90 пар
HDSL/2B1Q (2 пары)		около 40 пар
ADSL на аналоговой телефонной линии		около 90 пар
ADSL на ISDN BRI		около 90 пар
Модель B, средний уровень внедрения xDSL технологий
		около 15 пар
		около 10 пар
HDSL/2B1Q (2 пары)		около 4 пар
		около 10 пар
ADSL на ISDN BRI		около 5 пар
Модель С, средний уровень внедрения xDSL технологий при наличии старых систем цифровой передачи с кодом HDB3
		около 15 пар
		около 10 пар
HDSL/2B1Q (2 пары)		около 4 пар
		около 10 пар
ADSL на ISDN BRI		около 5 пар
		около 4 пар
Модель D, эталонная
		около 49 пар

Для того, чтобы оценить расхождения в полученных по старым и новым моделям результатах и убедиться в описанных выше достоинствах технологии G.shdsl, можно воспользоваться результатами, опубликованными компанией Schmid Telecom в своей презентации, посвященной началу выпуска семейства Watson 5, реализованного на основе технологии G.shdsl (табл. 2). Поскольку среди оборудования, производимого этой компанией ранее, использованы почти все основные разновидности xDSL технологий, то результат весьма нагляден. Везде, где значения запаса по шумам имеют отрицательную величину, рассматриваемое оборудование не будет работать в заданной шумовой моделью ситуации. Выигрыш, который имеет G.shdsl по сравнению с другими технологиями, очень хорошо заметен. Следует обратить внимание и на существенные расхождения результатов, полученных по новой модели FSAN и старой, общепринятой, методике оценки по ETSI. Конечно, результаты оценки оборудования других производителей могут отличаться от представленных Schmid Telecom, но, учитывая широко известное качество модемов Watson, отличия будут скорее всего несущественными.

Таблица 2. Сравнение запаса по шумам оборудования Schmid Telecom на основе расчета по шумовым моделям FSAN.

					Запас по шумам для моделей FSAN (дБ)
Оборудование	Число пар / линейный код		Tx (дБм)	Запас по шумам модель ETSI (дБ)
							2,4 2,5
	1 / PAM4 (2B1Q) ***
			15,53 15,98
			12,73 15,67

Примечания:
Сравнение производилось для скорости 2,032 Мбит/с при линии длинной 2400 м, провод D=0,4 мм в ПЭ изоляции.
* Для увеличенного уровня передачи NT.
** Нисходящий поток с использованием PAM8.
*** Для сравнения использовано оборудование другого производителя.

Есть и другие достоинства G.shdsl. По сравнению с двухпарными вариантами, однопарные варианты обеспечивают существенный выигрыш по аппаратным затратам и, соответственно, надежности изделия. Ресурс снижения стоимости составляет до 30% для модемов и до 40% для регенераторов — ведь каждая из пар требует приемопередатчика HDSL, линейных цепей, элементов защиты и т.п.

В целях поддержки клиентов различного уровня, в G.shdsl решили предусмотреть возможность выбора скорости в диапазоне 192 Кбит/с — 2320 Кбит/с с инкрементом 8 Кбит/с. За счет расширения набора скоростей передачи оператор может выстроить маркетинговую политику, более точно приближенную к потребностям клиентов. Кроме того, уменьшая скорость, можно добиться увеличения дальности в тех случаях, когда установка регенераторов невозможна. Так, если при максимальной скорости рабочая дальность составляет около 2 км (для провода 0,4 мм), то при минимальной — свыше 6 км (рис. 3). Но это еще не все. В G.shdsl предусмотрена возможность использования для передачи данных одновременно двух пар, что позволяет увеличить предельную скорость передачи до 4624 Кбит/с. Но, главное, можно удвоить максимальную скорость, которую удается получить на реальном кабеле, по которому подключен абонент.

Рис. 3. Возможности систем передачи G.shdsl.

Для обеспечения взаимной совместимости оборудования различных производителей в стандарт G.shdsl был инкорпорирован стандарт G.hs.bis (G.844.1), описывающий процедуру инициализации соединения. Предусмотрено два варианта процедуры. В первом оборудование LTU (установленное на АТС) диктует параметры соединения NTU (оборудованию клиента), во втором — оба устройства «договариваются» о скорости передачи с учетом состояния линии. Учитывая неизвестные начальные условия, при обмене данными во время инициализации для гарантированного установления соединения применяется низкая скорость передачи и один из классических методов модуляции (DPSK).

Кроме установки скорости, G.hs описывает и порядок выбора протокола в процессе установки соединения. Чтобы обеспечить совместимость со всеми используемыми на сегодня сервисами, фреймер G.shdsl модема должен реализовать возможность работы с такими протоколами, как E1, ATM, IP, PCM, ISDN. Для обеспечения гарантированной работоспособности приложений реального времени, стандартом G.shdsl ограничена максимальная задержка данных в канале передачи (не более 500 мс). Наиболее используемыми приложениями этого вида для G.shdsl являются передача голоса VoDSL во всех ее разновидностях (PCM — обычный цифровой канал телефонии, VoIP — голос через IP и VoATM- голос через ATM) и видеоконференцсвязь.

За счет оптимального выбора протокола во время инициализации в G.shdsl удается дополнительно снизить задержки в канале передачи. Например, для IP трафика устанавливается соответствующий протокол, что позволяет отказаться от передачи избыточной информации, по сравнению с IP пакетами, инкапсулированными в ATM ячейки. А для передачи цифровых телефонных каналов в формате ИКМ непосредственно выделяется часть полосы DSL канала.

Стоит отметить, что упомянутые выше передача голоса и видеоконференцсвязь требуют передачи симметричных потоков данных в обе стороны. Симметричная передача необходима и для подключения локальных сетей корпоративных пользователей, которые используют удаленный доступ к серверам с информацией. Поэтому, в отличие от других высокоскоростных технологий (ADSL и VDSL), G.shdsl как нельзя лучше подходит для организации последней мили. Так, при максимальной скорости она обеспечивает передачу 36 стандартных голосовых каналов. Тогда как ADSL, где ограничивающим фактором является низкая скорость передачи от абонента к сети (640 Кбит/с), позволяет организовать лишь 9 голосовых каналов, не оставляя места для передачи данных.

Еще одна задача, которая успешно решена в G.shdsl — снижение энергопотребления. Поскольку для дистанционного питания используется одна пара, важность этой задачи трудно переоценить. Еще одна положительная сторона — снижение рассеиваемой мощности — открывает путь к созданию высоко интегрированного станционного оборудования.

Новые возможности оборудования — свобода выбора операторов

Как следует из вышеизложенного, G.shdsl имеет целый ряд достоинств по сравнению с другими xDSL технологиями. Оперируя основными показателями, можно сказать, что G.shdsl, по сравнению с однопарным вариантом 2B1Q HDSL, позволяет увеличить на 35—45 % скорость передачи при той же дальности или увеличить дальность на 15—20 % при той же скорости. Кроме того, в G.shdsl изначально заложены базовые возможности для ее использования на последней миле в сетях PCM (ИКМ), ATM, IP, FR. Благодаря этому G.shdsl имеет самую широкую область применения (рис. 4).

Рис. 4. Примеры использования оборудования G.shdsl.

Казалось бы, новая технология станет панацеей, и спрос на все прочие симметричные xDSL технологии исчезнет, а на асимметричные — существенно снизится. Однако, как большинство специалистов по эксплуатации оборудования, так и большинство производителей оборудования G.shdsl, отмечают, что новую технологию нельзя рассматривать как полную замену семейств HDSL/SDSL/MSDSL. Все они сходятся во мнении, что она не может служить их заменой, а является дополнением. Поэтому в ближайшее время станут выигрывать аппаратные платформы, которые реализуют возможность использования всех основных технологий в рамках единой системы (рис. 5). Именно они позволят оператору выбирать для подключения абонента ту xDSL технологию, которая оптимально подходит для существующих условий и решаемых задач.

Рис. 5. Пример использования универсальной xDSL платформы.

Подтверждение этой концепции находит подтверждение в серьезном успехе оборудования WATSON компании SchmidTelecom, хорошо известном на российском рынке. Эта универсальная платформа всегда включала в себя компоненты, использующие все основные технологии линейного кодирования (2B1Q и CAP) на пределе их возможностей. Теперь в нее включено семейство WATSON5, полностью реализующее все требования стандарта G.shdsl, включая G.hs.bis. Такие малые сроки разработки объясняются просто — Schmid Telecom работает в теснейшей связи с производителями комплектующих и участвовал в разработке прототипных вариантов оборудования на всех заключительных этапах создания стандарта G.shdsl. Нужно отметить, что такую степень информированности и участия в процессе разработки могут позволить себе лишь несколько производителей xDSL оборудования, являющихся лидерами в этой области. Только такие компании и смогут предложить оборудование G.shdsl на рынок в ближайшем обозримом будущем.

Однако, уже сегодня оборудование G.shdsl предлагают даже небольшие компании. Объяснение этого факта простое — речь идет об оборудовании, частично выполняющем требования стандарта G.shdsl. Благодаря тому, что оно реализует не все описанные в стандарте функции или реализует их с использованием упрощенных нестандартных алгоритмов, оно стоит весьма недорого. Обычно, в таких устройствах совместимость со стандартом ограничена применением линейного кодирования TC-PAM. Область применения этих устройств за рубежом ограничена приложением «точка-точка», использующимся для объединения учрежденческих АТС и сегментов локальных сетей учреждений. Отличить такие устройства просто — они не имеют вариантов с высокой плотностью оборудования (несколько модемов на одном модуле), ориентированных на установку на узлах связи.

В заключение хочется обратить внимание на тот факт, что одним из основополагающих моментов в стандарте G.shdsl, который будет обуславливать успех этой технологии на рынке телекоммуникационного оборудования, является совместимость оборудования различных производителей. Эта возможность позволит операторам в будущем легко менять поставщика или приобретать абонентское и станционное оборудование у различных поставщиков, что уже сегодня повсеместно практикуется для ADSL. Проверкой совместимости занимается специально созданная ведущими производителями лаборатория IOL (IterOperability Lab, University of New Hampshire), работающая во взаимодействии с DSL Форумом — основоположником «моды» xDSL. Проверка является весьма дорогостоящим процессом, поэтому только серьезные поставщики смогут обоснованно гарантировать, что их оборудование полностью совместимо со стандартами G.shdsl и G.hs.bis. Именно на их оборудовании мы и рекомендуем остановить свой выбор.

Прежде чем продолжить рассмотрение DSL-технологий, необходимо вернуться назад во времени и посмотреть, с чего всё началось.

Начиная с 60-х годов прошлого века, для предоставления многоканальной телефонной связи в США стали использоваться линии T1 («среда передачи 1-го уровня»). Одна такая линия совмещает в себе 24 разделённых во времени телефонных канала в оцифрованной форме, по 64 кбит/с каждый. Вместе со служебными сигналами, канальная скорость T1 составляет 1544 кбит/с (разумеется, полезная пропускная способность несколько ниже). Европейские телефонисты позже внедрили аналогичные системы CEPT-1 (ITU-T G.703), которые по аналогии с T1 называют E1. В них вместо 24-х каналов используется 32, и сокращена служебная информация, поэтому скорость 2048 кбит/с расходуется более рационально. Как 24/32 базовых канала могут объединяться в T1/E1, так и несколько T-линий могут объединяться в линии более высокого уровня: канальная скорость американских T5 составляет 400 Мбит/с, европейских E5 и японских J5 — 565 Мбит/с.

Аренда выделенных линий обходится дорого: абонентская плата раза в полтора выше, чем за то же число обычных телефонных каналов, то есть ориентировочно в 40 раз дороже, чем та же самая пара проводов с одним каналом. Да и радиус охвата у них небольшой: до 1800 м без использования повторителей. Поэтому создание доступной технологии, которая позволяла бы предоставлять высокую скорость на длинных линиях, было лишь делом времени. Так как основным предназначением по-прежнему являлась передача телефонных разговоров и другие бизнес-приложения реального времени, к новой разработке предъявлялись требования минимальной задержки сигнала и гарантированной пропускной способности в обоих направлениях. Использование обычного телефона на одной линии с высококачественным многоканальным подключением не предусматривается.

Из-за вечной неразберихи с терминами в этой области, симметричные DSL-подключения иногда называют SDSL — в противовес ADSL, олицетворяющему асимметричные подключения. Но всё же основное значение аббревиатур SDSL и ADSL — конкретные разновидности DSL-подключений, а не их семейства. Некорректен также термин xDSL, потому что сваливать в одну кучу симметричные и асимметричные виды DSL технически неграмотно.

Абонентское оборудование HDSL называется NTU — Network Termination Unit («удалённый терминатор»), а операторское оборудование, соответственно, LTU, Local Termination Unit («ближний терминатор») — с точки зрения пользователя это шиворот-навыворот, но названия-то придумывали не пользователи, а сами связисты.

Цены на абонентское оборудование отдельно для каждого типа симметричных DSL мы перечислять не будем, потому что все модели начального уровня стоят примерно одинаково (150-250 долл.) и, за редким исключением, выполнены в виде шлюза или моста между HDSL и Ethernet. Как правило, гораздо дороже обходится само подключение — от 500 долл. и выше, но не обязательно.

HDSL

High bit-rate DSL (стандарт ITU-T G.991.1), созданный в начале 90-х как альтернатива дорогостоящим T1, был первым видом DSL. Собственно, отсюда и пошло название Digital Subscriber Line : HDSL — это эквивалент высокоскоростной цифровой линии T1 на базе обычной абонентской линии.

Первые версии HDSL использовали две пары проводов, по каждой из которых данные передавались на скорости 784 кбит/с (рис. 1а).

Рис. 1. Разновидности HDSL

Благодаря более эффективному, чем в T1, четырёхпозиционному кодированию 2B1Q (как в ISDN), диапазон частот сузился до 0-392 кГц, поэтому возможная длина линии увеличилась до 3,5 км при сечении проводов 0,4 мм. Таким же образом поток E1 передавался с помощью трёх пар (рис. 1б), затем скорость в каждой паре повысили до 1168 кбит/с, что позволило обойтись двумя парами, но сократило дистанцию до 2,5 км (рис. 1в).

SDSL

Естественно, следующим шагом стало создание варианта HDSL, работающего по одной паре проводов. В свойственной им манере, производители стали предлагать свои «единственно правильные» решения, несовместимые с продуктами конкурентов. Несмотря на то, что консенсуса разработчики так и не достигли, и единого стандарта не существует, оборудование этого семейства получило общее название SDSL (Single-pair DSL). Основной недостаток SDSL — спектральная несовместимость с ADSL , которая осложняет комбинирование этих двух видов подключения в одном телефонном кабеле.

MSDSL

Технология Multi-rate Symmetric DSL, как и SDSL, предназначена для передачи данных по одной паре, но с возможностью выбора скорости из восьми вариантов от 64 до 2048 кбит/с. MSDSL использует CAP-модуляцию, ранее упомянутую при рассмотрении ADSL. За один такт может передаваться до 9 бит вместо 2 бит у 2B1Q, что сужает требуемый частотный диапазон до 10-175 кГц. Радиус действия такой системы по проводам диаметра 0,5 мм варьируется от 4,5 км при работе на полной скорости до 8,9 км при минимальной скорости.

Как и SDSL, протокол MSDSL не является общепринятым стандартом.

HDSL2

Эту технологию можно рассматривать как расширение HDSL, позволяющее передавать поток T1 по одной паре на расстояние, не меньшее чем у HDSL, и чтобы при этом не возникало помех для других видов DSL.

Идя проторенной дорогой, разработчики не стали использовать CAP-модуляцию, а лишь модифицировали кодирование 2B1Q, увеличив символьную ёмкость до 4 бит, из которых 1 бит служит для защиты от ошибок. Для снижения эха и перекрёстных наводок, а также для получения узкого диапазона частот, была применена смешанная схема передачи, сочетающая лучшие стороны частотного совмещения и разделения (рис. 2).

Рис. 2. Частотный спектр сигналов HDSL2

При такой схеме на участке до 200 кГц нисходящий и восходящий потоки передаются примерно с одинаковой мощностью сигнала, между 200 и 250 кГц сигнал от провайдера значительно мощнее, а выше 250 кГц присутствует практически только сигнал от абонента.

Стандарт HDSL2 был принят национальным органом США (ANSI), но не ратифицирован международным союзом по электросвязи (ITU) — вскоре вместо него был одобрен более прогрессивный SHDSL.

SHDSL

Дальнейшим развитием идей SDSL и HDSL2 стала технология SHDSL (стандарт ITU-T G.991.2). Для её работы также достаточно одной пары проводов, а за счёт использования двух пар желающие могли удвоить пропускную способность (рис. 1г). Стало возможным устанавливать скорость соединения, отличную от максимальной, как по заказу, так и в зависимости от состояния линии. Это позволяет увеличить радиус действия с 2 км при скорости 2320 кбит/с (полезная нагрузка 2304 кбит/с) до 6 км при скорости 192 кбит/с. Сигнал кодируется так же, как в HDSL2, что снижает влияние на соседние линии.

Как уже отмечалось выше, симметричные DSL-подключения в первую очередь предназначены для передачи голоса. Каждая пара проводов, работающая на максимальной скорости, гарантирует передачу 36-ти стандартных телефонных каналов со временем задержки не более 0,5 мс — сравните с подключением ADSL, у которого восходящий поток хоть и позволяет вместить десяток каналов, но задержка минимум в 30 раз выше и никак не регламентируется. Конечно, минимизация задержки трафика желательна для любых данных, а не только голоса. Поэтому в SHDSL появилась возможность выбора низкоуровневого служебного протокола, исходя из потребностей клиента. Нечто похожее было позже сделано для VDSL , который оптимизировался для передачи Ethernet- и Интернет-трафика. Подробнее об этом мы поговорим при рассмотрении E-SHDSL.

Названия SHDSL и SDSL часто используют как синонимы, но это разные технологии. Ключевым моментом SHDSL является стандартизация и сопряжение с другими DSL-соединениями в том же кабеле, тогда как SDSL — всего лишь общее название несовместимых друг с другом продуктов. Впрочем, на практике и с SHDSL не всё гладко: некоторые производители предлагают сравнительно дешёвое оборудование, которое реализует стандартный протокол не полностью, а лишь частично.

E-SHDSL

Enhanced («усовершенствованный») SHDSL, описанный в стандарте G.991.2.bis, использует тот же метод кодирования сигналов, но вместо 15-ти возможных состояний использует 16 или 32. Плюс к этому увеличена символьная скорость (число отдельных сигналов в единицу времени). Фактически, пропускная способность может удвоиться или даже утроиться: до 3840 кбит/с при 16-позиционном кодировании и до 5696 кбит/с при 32-позиционном. На расстояниях до 3 км оба метода проявляют примерно одинаковую живучесть, а до 1 км эффективнее, конечно, высокоскоростной вариант.

Какой детектив обходится без погони? Какая статья о DSL, претендующая на глубину раскрытия темы, не начинается с упоминания ATM? Чтобы не перегружать техническими подробностями начало главы, мы оставили этот рассказ на десерт для самых любознательных читателей. Технология ATM («передача в асинхронном режиме») предназначалась на роль единого стандарта сетевого взаимодействия, который должен был прийти на смену всем существующим протоколам нижнего уровня модели OSI : физического, канального, сетевого. Для передачи нескольких потоков по одному каналу (мультиплексирования) и сокращения времени задержки каждые 48 байт данных упаковываются в т. н. ячейку , 5-байтный заголовок которой содержит все необходимые сведения для пересылки с учётом срочности данных. Идея, может, и неплохая, но ATM-решения обходились в копеечку и, главное, не могли самостоятельно обеспечить совместимость с огромным парком уже существующих систем — для этого им требовался всё тот же межсетевой протокол (), от которого они и должны были, по замыслу создателей, избавиться. Изобретённая телефонистами и не снискавшая особого одобрения инженерами компьютерных сетей, технология ATM так и не проникла на потребительский рынок в своём исконном обличии. Однако каждый из нескольких десятков миллионов произведённых DSL-модемов несёт в себе её частичку. Изначально предполагалось, что услуги DSL будут мультисервисными, то есть использоваться не столько для выхода в Интернет, который в то время всерьёз не воспринимался, сколько для цифровой телефонной связи и передачи высококачественного видео. Для мультиплексирования всех этих потоков в одном абонентском подключении был выбран принцип ATM. Сейчас уже всем ясно, что конечному пользователю гораздо интереснее иметь выход в Интернет с помощью Ethernet-подобной технологии, чем городить огород со сложными узкоспециализированными протоколами. Поэтому для VDSL и SHDSL стало возможным выбирать способ группировки данных, отличный от ATM. Среди таких способов, в частности, почти прозрачная пересылка кадров Ethernet.

В ранее упомянутом стандарте «Ethernet на первой миле» (EFM), интерфейс 10Pass-TS, основанный на VDSL, предлагается для высокоскоростного доступа при небольших расстояниях (до 1,5 км), в то время как 2Base-TL, основанный на SHDSL, выступает в роли симметричного канала большого радиуса действия. Даже на расстоянии 5-6 км SHDSL обеспечивает устойчивую связь с гарантированной симметричной полосой пропускания, а в непосредственной близости от АТС скорость E-SHDSL может достигать 5,7 Мбит/с в каждой паре. Допускается объединение до 32-х пар с сохранением минимального времени задержки 2-4 мс. При этом между парами может быть четырёхкратное различие по скорости (в зависимости от состояния каждой из них), а обрыв одной из пар всего лишь приведёт к снижению пропускной способности, но не к потере связи. Слово «Base» в названии 2Base-TL подчёркивает, что, в отличие от 10Pass-TS, технология SHDSL монопольно использует линию, не работая параллельно с обычным телефоном и другими сигналами.

IDSL

ISDN DSL, как нетрудно догадаться, является способом предоставления услуг DSL по линии ISDN. Эта технология отличается от прочих видов DSL-подключений низкими скоростями. Более подробно IDSL будет рассмотрена в главе про ISDN .

Самсонов А.

Статью "Виды подключения к Интернету. Симметричные DSL (2005-10-19)" Вы можете обсудить на

Міністерство освіти та науки України

Кафедра КСС

з дисципліни: «Периферійні пристрої»

на тему: «Технология xDSL . Применение технологий

ADSL и HDSL- 2»

Виконав ст. гр. ІОТ – 613

Чепіков О.С

Прийняв Рибін В.О

м. Запоріжжя

1 . Судьба медной абонентской линии в цифровом мире: переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети …………………………....3

2. Технологии DSL…………………………………………………………….8

2.1 Так что же такое технология DSL?.................................................8

2.2 Как работает DSL ? ………………………………………………..9

2.3 Различные типы технологий DSL и краткое

описание их работы……………………………………………………………9

3. Общее описание технологии ADSL………………………………………12

4. Область применения и особенности технологии HDSL2……………….16

4.1 Структурная схема модема HDSL2……………………………...18

5 . Литература…………………………………………………………………21

1 . Судьба медной абонентской линии в цифровом мире: переход от аналоговой к цифровой абонентской кабельной сети

Современный мир характеризуется наличием глобальных деловых связей, поэтому соединение компьютерных сетей между собой, а также с сетью Интернет, является настоятельной необходимостью. Традиционные технологии, которые были до настоящего времени разработаны для высокоскоростной передачи данных или доступа в сеть Интернет, достаточно дороги, причем не только на этапе внедрения, но и при эксплуатации, в то время как эффективные с экономической точки зрения технологии не обеспечивали необходимой пользователям скорости передачи данных. Большинство пользователей все еще вынуждены использовать для получения доступа в сеть Интернет аналоговые модемы, предназначенные для использования на телефонных линиях.

Телефонные компании начали «аналого-цифровое преобразование» своих магистральных сетей еще в 1960-е годы. Начав с использования относительно простых трактов передачи Т1/Е1 (обеспечивалась скорость передачи до 1,5 Мбит/с) на медных соединительных линиях между телефонными станциями, телефонные компании в наши дни пришли к организации оптико-волоконных систем передачи, объединяющих, например, телефонные сети разных городов и обеспечивающих передачу со скоростью до нескольких гигабит в секунду. Те же технологии, которые раньше использовались только для соединения телефонных станций между собой, теперь используются для соединения этих станций с абонентами, которым необходима высокая скорость передачи данных.

Эти возможности, однако, долгие годы не распространялись на миллионы представителей мелкого бизнеса и частных абонентов, которые по понятным экономическим соображениям не могут себе позволить содержать выделенную оптико-волоконную линию. И хотя потребность этих групп абонентов в технологиях цифровой передачи постоянно росла и растет, до последнего времени им оставалось полагаться только на те средства передачи данных, которые используют линии телефонной сети общего пользования. Технологии DSL являются одним из главных средств решения проблем такого рода.

Медная абонентская телефонная линия находится в стадии эволюционного перехода от аналоговой сети, предназначенной только для обеспечения телефонной связи, к широкополосной цифровой сети, способной обеспечить передачу голоса, высокоскоростную передачу данных, а также работу других не менее важных коммуникационных служб. Поддержание работы такой сети требует не только наличия соответствующего современного оборудования, но и совершенно нового подхода к управлению работой кабельной абонентской телефонной сети.

Медная абонентская двухпроводная линия становится цифровой. Сеть, состоящая из пар витых проводов, которая изначально предназначалась только для обеспечения телефонной связи между различными абонентами (рисунок 1), постепенно превращается в сеть широкополосных каналов, способных поддержать высокоскоростную передачу данных и другие широкополосные телекоммуникационные службы. До наших дней абонентская телефонная линия была тем препятствием, которое не позволяло индивидуальным абонентам дотянуться до магистральной сети высокоскоростной передачи данных. Разработанная для аналоговых телефонных линий технология (аналоговые модемы, предназначенные для передачи по телефонным линиям) имеет очень ограниченную скорость передачи данных - до 56 Кбит/с. Но, благодаря использованию на абонентской кабельной сети современных технологий, разработанных специально для витых пар проводов, те же самые линии, которые ранее использовались для традиционной телефонной связи и передачи данных со скоростью до 56 Кбит/с (в лучшем случае, причем с доступом по коммутируемой линии, т.е. с обязательным набором номера для установки соединения) могут поддерживать экономически эффективную высокоскоростную передачу данных, при этом сохраняя возможность одновременного использования абонентской линии и для традиционной телефонной связи. Новую ступень развития удалось преодолеть благодаря использованию технологий

Рисунок 1

Рисунок 2

Для конечных пользователей технологии DSL обеспечивают высокоскоростное и надежное соединение между сетями или с сетью Интернет, а телефонные компании получают возможность исключить потоки данных из своего коммутационного оборудования, оставляя его исключительно для традиционной телефонной связи.

Обеспечение высокоскоростной передачи данных по медной двухпроводной абонентской телефонной линии достигается установкой оборудования DSL на абонентском конце линии и на «конечной остановке» магистральной сети высокоскоростной передачи данных, которая должна находится на телефонной станции, к которой подключена данная абонентская линия. Если на абонентской линии с использованием технологии DSL организована высокоскоростная передача данных, информация передается в виде цифровых сигналов в полосе гораздо более высоких частот, чем та, которая обычно используется для традиционной аналоговой телефонной связи. Это позволяет значительно расширить коммуникационные возможности существующих витых пар телефонных проводов.

Использование технологий DSL на абонентской телефонной линии позволило превратить абонентскую кабельную сеть в часть сети высокоскоростной передачи данных. Телефонные компании получили возможность увеличить свои прибыли, используя существующую кабельную телефонную сеть для предоставления своим абонентам возможности высокоскоростной передачи данных по доступной цене.

Кроме обеспечения высокоскоростной передачи данных, технологии DSL являются эффективных средством организации многоканальных служб телефонной связи. С помощью технологии VoDSL (голос по DSL) можно объединить большое количество каналов телефонной (голосовой) связи и передать их по одной абонентской линии, на которой установлено оборудование DSL.

Обычно многоканальные службы телефонной связи организуются с использованием технологии временного разделения каналов. В таких системах существует жесткое закрепление каналов и, если какой-либо из каналов не используется, полоса частот, отведенная для работы данного канала, не может быть использована для передачи данных. Технология VoDSL позволяет реализовать передачу данных и голосовые службы на базе одной медной линии. Получается, что та же самая линия, которая обычно обеспечивает один канал голосовой связи, может обеспечить работу гораздо большего количества телефонных каналов и плюс к этому высокоскоростную передачу данных. Кстати, данную технологию можно использовать и тогда, когда на телефонной станции имеется свободная номерная емкость, а каким-то абонентам необходимо обеспечить телефонную связь. Прокладывать новый кабель до этих абонентов достаточно дорого, но если имеется хотя бы одна свободная пара проводов, ее можно использовать для организации нужного количества телефонных каналов.

Более того, широкополосные сети, построенные на базе технологии DSL, не ограничены только организацией многоканальной голосовой связи или высокоскоростной передачи данных. Они представляют собой базовую сеть для внедрения других служб, непременно требующих для своей работы широкой полосы частот.

Приведем лишь несколько примеров.

Обеспечение доступа в сеть Интернет является одной из основных функций современных цифровых сетей. Ширина используемой полосы частот зависит от применяемой технологии высокоскоростной передачи данных.

Организация видеоконференций требует симметричной передачи данных. Так как при организации видеоконференций необходимо передавать и голос и видеосигнал, то такая служба требует наиболее широкой частотной полосы по сравнению с другими службами. При этом минимальная задержка в передаче или потеря части информации могут быть замечены немедленно.

Организация службы видео по запросу требует установки асимметричного соединения. Восходящий поток передачи данных (от пользователя в сеть) используется для передачи пользователем сигналов управления (таких, как воспроизведение, остановка, пауза, перемотка и т.п.). Нисходящий поток передачи данных используется для передачи пользователю запрошенного видеосигнала.

Сетевые игры обычно требуют использования не очень большой полосы частот (обычно это зависит от используемой игры), но при этом выдвигают достаточно жесткие требования к задержке. При этом очень часто все операции, необходимые для ведения игры, выполняются на компьютере одного из пользователей, а между сетью и другими участниками передается только та информация, которая касается именно этих участников.

Для обеспечения возможности организации новых служб сеть абонентских двухпроводных телефонных линий должна пройти определенный этап развития от аналоговой узкополосной сети, предназначенной для передачи только телефонных разговоров, до цифровой широкополосной сети, предназначенной не только для передачи голоса, но и для передачи данных и видеосигналов.

Традиционная аналоговая сеть абонентских линий позволяет передавать аналоговые сигналы между абонентами и коммутационным оборудованием телефонных станций (входящих в состав коммутационной телефонной сети общего пользования). Данная сеть оптимизирована для передачи сигналов голоса и имеет ограниченную полосу пропускания (рисунок 3).

Рисунок 3

Со стороны абонента сигналы голоса передаются в линию как стандартные аналоговые сигналы традиционной телефонной связи. Данные подаются в ту же самую линию через модем DSL, позволяющий передавать их в виде высокочастотных цифровых сигналов. Эти сигналы передаются от абонента к оборудованию, установленному на телефонной станции.

На телефонной станции сигналы проходят через сплиттер и оборудование, позволяющее обеспечить контроль и управление использованием абонентской линии, и затем попадают на мультиплексор доступа цифровой абонентской линии (DSLAM). Сплиттер представляет собой фильтр, выделяющий сигналы обычной телефонной связи и направляющий их на коммутационное оборудование телефонной станции. Высокочастотные цифровые сигналы направляются на мультиплексор доступа, который объединяет трафик большого количества абонентских телефонных линий. Оборудование управления и контроля абонентской линии может находиться как до сплиттера, так и после него. Оно обеспечивает защиту коммутационного оборудования, физический доступ, тестирование телефонного оборудования и тестирование широкополосного цифрового оборудования, что необходимо для организации данной системы, ее обслуживания, поиска и устранения неисправностей. С мультиплексора доступа трафик подается на маршрутизатор, направляющий его в сеть Интернет.

Для организации на одной абонентской линии нескольких каналов телефонной связи и канала высокоскоростной передачи данных в сеть должно быть интегрировано дополнительное оборудование (рисунок 4).

Рисунок 4

На абонентской стороне линии, идущие от телефонных аппаратов и, например, компьютеров, подключаются к устройству интегрированного доступа, позволяющего преобразовать аналоговый сигнал телефонной связи в цифровую форму, объединить его с данными, поступающими от компьютеров, и все это передать в виде цифрового высокочастотного сигнала на телефонную станцию.

На телефонной станции сигнал проходит через оборудование, позволяющее обеспечить контроль и управление использованием абонентской линии, и попадает на мультиплексор доступа цифровой абонентской линии. Мультиплексор доступа цифровой абонентской линии объединяет трафик большого количества абонентских телефонных линий. С мультиплексора доступа данные в виде пакетов передаются в сеть Интернет и поступают по назначению.

В цифровой сети абонентских линий характеристики трафика, передаваемого между абонентом и коммутационной станцией, отличаются от характеристик узкополосной аналоговой абонентской сети. Трафик передается в спектре более высоких частот и занимает значительно более широкую частотную полосу. Информация, относящаяся к различным службам, например, многоканальной телефонной связи, высокоскоростной передачи данных или передачи видеосигнала, передается в виде цифрового сигнала. Для эффективного управления такой сетью телефонным компаниям (провайдерам) необходимы новые средства и совершенно новые стратегии управления сетью.

Постепенный переход от аналоговой абонентской телефонной линии к цифровой абонентской линии рождает несколько новых аспектов управления.

Прежде всего, это ускорение ввода системы в действие и ее обслуживания. Настоятельная потребность в высокоскоростной передаче данных привела к созданию технологий и соответствующего оборудования DSL. Для обеспечения должного уровня обслуживания, например, в городах, оборудование доступа должно быть установлено на сотнях телефонных станций. Только после установки необходимого оборудования можно предлагать данную услугу потенциальным пользователям. Предоставление абонентам услуги высокоскоростной передачи данных включает в себя установку необходимого оборудования у абонента, правильное подключение и подготовку линии, соединяющей оборудование пользователя с тем оборудованием, которое установлено на телефонной станции, и начало обслуживания. При этом существует и потребность в подготовке кадров, обладающих умением работать с оборудованием и технологиями DSL, для всех организаций, участвующих в предоставлении данной услуги. Время, которые техники затратят на перемещения между станцией и абонентом для установки оборудования и подготовку линии, может задержать начало обслуживания абонента, а для провайдера - задержать получение прибыли и налаживание весьма доходной службы. Время, которое уходит на подготовку физических линий, т.е. на их тестирование и ремонт, также замедляет предоставление данной услуги. Значительно снизить затраты и ускорить сроки предоставление услуги позволит использование оборудования, обеспечивающего автоматическое тестирование линий и устранение на них всех обнаруженных повреждений.

Технология DSL предусматривает передачу высокочастотного сигнала по абонентской кабельной сети, состоящей из медных двухпроводных физических линий, которая, как уже говорилось выше, изначально оптимизирована для передачи низкочастотных аналоговых сигналов. Поэтому необходимо иметь приборы, позволяющие анализировать характеристики линии именно в области высоких частот и искать не только явные неисправности, но и те неисправности, которые оказывают отрицательное влияние именно на высокоскоростную передачу данных. Не все линии поддерживают технологии DSL. Технические специалисты телефонных компаний должны уметь квалифицировать линии не только с точки зрения возможности их использования для высокоскоростной передачи данных с использованием технологии DSL, но и для определения конкретной технологии DSL, которая может использоваться на данной абонентской линии. Идеально, если хотя бы проверка линий потенциальных пользователей будет проведена заранее, что позволит после поступления от любого из этих пользователей запроса на обслуживание практически без задержки предоставить ему требуемую услугу.

Провайдеры должны иметь физический доступ к абонентским линиям и проверочное оборудование, позволяющее дистанционно анализировать цифровые высокочастотные сигналы и состояние физической линии, что позволит контролировать работу абонентской линии, искать и устранять появляющиеся неисправности.

При использовании стандартной аналоговой телефонной службы абонент набирает номер, который позволяет коммутационному оборудованию телефонной сети установить соединение с другим абонентом или модемом. В случае неисправности, например, модема провайдера, происходит разъединение и для установки соединения абонент должен снова набрать телефонный номер. Соединение DSL является постоянно включенным соединением, которое соединяет оборудование пользователя с мультиплексором доступа. В случае повреждения на станции оборудования, обеспечивающего соединение с данным пользователем, последний не будет получать обслуживание до устранения провайдером неисправности в своем оборудовании. Поэтому на случай повреждения оборудования обеспечения доступа провайдер должен иметь возможность быстро переключить пользователя на резервное оборудование и устранить неисправность.

Гонка предоставления услуг нового поколения по абонентской телефонной линии началась. Провайдеры вкладывают средства в технологии DSL, позволяющие значительно расширить полосу пропускания абонентских линий и передавать по этим линиям не только высокоскоростные потоки данных, но и видеосигналы. Для успешного развертывания и управления новыми широкополосными цифровыми абонентскими линиями необходимо оборудование и приборы, позволяющие дистанционно квалифицировать абонентскую телефонную линию с точки зрения проверки ее способности поддерживать работу технологии DSL, обеспечить физический доступ к абонентской линии и анализ высокочастотных сигналов с поиском неисправностей и изолированием повреждений, дают возможность переключения физической линии абонента на другое оборудование в случае неисправности оборудования доступа, а также обеспечивают возможность переключения физической линии абонента при изменении обслуживания.

Существующая на настоящий момент ситуация с поиском и устранением неисправностей с помощью того оборудования, которое предназначено для работы на аналоговых узкополосных телефонных линиях, не отвечает потребностям современных провайдеров, основная задача которых заключается в быстром развертывании широкополосной сети цифровых абонентских линий и эффективном управлении этой сетью.

По мере того, как сеть становятся все более сложными с точки зрения предоставляемых услуг и выполняемых функций, системы управления также должны развиваться. Усовершенствованные средства и инструменты управления снижают общие расходы на контроль состояния сети и управление. Такие операции, как контроль частотного спектра кабельной сети для определения ее совместимости с технологией DSL, а также определение уровня ошибок для конкретного соединения, могут быть автоматизированы.

Обеспечение спектральной совместимости является очень важной задачей для поддержания работоспособности служб, базирующихся на технологии DSL. По мере возрастания количества пар кабелей, используемых для высокоскоростной передачи данных по технологии DSL, возрастает и уровень помех. Линии, используемые другими системами передачи, а также внешние источники помех, такие как радиопередатчики, а также другие источники радиочастотных помех, могут снизить отношение сигнал-шум отдельных линий DSL. Тестирование уровней помех на кабельной сети на постоянной или регулярной основе является очень важным фактором предотвращения появления повреждений, потому что позволяет идентифицировать изменение уровня помех до того, как они приведут к прерыванию обслуживания. Возможность контроля уровня ошибок в линиях DSL также может использоваться для выявления обстоятельств, приводящих к ухудшению работы кабельной сети.

В наши дни технологии, обеспечивающие высокоскоростной доступ в сеть Интернет и соединение сетей между собой, доступны как никогда. Технологии DSL позволяют расширить использование таких услуг на те сегменты рынка, которые ранее не были охвачены. Однако широкомасштабное внедрение новых технологий приводит к постепенному переходу от аналоговой абонентской сети к цифровой абонентской сети. Переход на новую ступень развития приводит не только к созданию оборудования нового поколения, но и требует использования соответствующих приборов, обучения обслуживающего персонала новым методам работы и совершенно другого подхода к вопросам управления сетью абонентских телефонных линий.

2 . Технологии DSL

Современный мир созрел для использования технологий DSL. Увеличение потоков информации, передаваемых по сети Интернет компаниями и частными пользователями, а также потребность в организации удаленного доступа к корпоративным сетям, породили потребность в создании недорогих технологий цифровой высокоскоростной передачи данных по самому «узкому» месту цифровой сети - абонентской телефонной линии. Технологии DSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам телефонных проводов без необходимости модернизации абонентских телефонных линий. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий в высокоскоростные каналы передачи данных и является главным преимуществом технологий DSL.

2.1 Так что же такое технология DSL?

Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия). DSL является достаточно новой технологией, позволяющей значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Любой абонент, пользующийся в настоящий момент обычной телефонной связью, имеет возможность с помощью технологии DSL значительно увеличить скорость своего соединения, например, с сетью Интернет. Следует помнить, что для организации линии DSL используются именно существующие телефонные линии; данная технология тем и хороша, что не требует прокладывания дополнительных телефонных кабелей. В результате вы получаете круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Никто из ваших друзей больше не пожалуется, что часами не может к вам прозвониться. Благодаря многообразию технологий DSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Данные технологии позволяют также использовать обычную телефонную линию для таких широкополосных систем, как видео по запросу или дистанционное обучение. Современные технологии DSL приносят возможность организации высокоскоростного доступа в Интернет в каждый дом или на каждое предприятие среднего и малого бизнеса, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. Причем скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.

2.2 Как работает DSL ?

Телефонный аппарат, установленный у вас дома или в офисе, соединяется с оборудованием телефонной станции с помощью витой пары медных проводов. Традиционная телефонная связь предназначена для обычных телефонных разговоров с другими абонентами телефонной сети. При этом по сети передаются аналоговые сигналы. Телефонный аппарат воспринимает акустические колебания (являющиеся естественным аналоговым сигналом) и преобразует их в электрический сигнал, амплитуда и частота которого постоянно изменяется. Так как вся работа телефонной сети построена на передаче аналоговых сигналов, проще всего, конечно же, использовать для передачи информации между абонентами или абонентом и провайдером именно такой метод. Именно поэтому вам пришлось прикупить в дополнение к вашему компьютеру еще и модем, который позволяет демодулировать аналоговый сигнал и превратить его в последовательность нулей и единиц цифровой информации, воспринимаемой компьютером.

При передаче аналоговых сигналов используется только небольшая часть полосы пропускания витой пары медных телефонных проводов; при этом максимальная скорость передачи, которая может быть достигнута с помощью обычного модема, составляет около 56 Кбит/с. DSL представляет собой технологию, которая исключает необходимость преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую форму и наоборот. Цифровые данные передаются на ваш компьютер именно как цифровые данные, что позволяет использовать гораздо более широкую полосу частот телефонной линии. При этом существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов.

2. 3 Различные типы технологий DSL и краткое описание их работы

DSL представляет собой набор различных технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию. Для того, чтобы понять данные технологии и определить области их практического применения, следует понять, чем эти технологии различаются. Прежде всего, всегда следует держать в уме соотношение между расстоянием, на которое передается сигнал, и скоростью передачи данных, а также разницу в скоростях передачи «нисходящего» (от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в сеть) потока данных.

DSL объединяет под своей крышей следующие технологии.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия)

Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленного соединения» (когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения), делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в сеть Интернет, доступа к локальным сетям (ЛВС) и т.п. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6 - 8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам диаметром 0,5 мм.

R-ADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения)

Технология R-ADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов. При использовании технологии R-ADSL соединение на разных телефонных линиях будет иметь разную скорость передачи данных. Скорость передачи данных может выбираться при синхронизации линии, во время соединения или по сигналу, поступающему от станции.

G . Lite (ADSL.Lite) представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость «нисходящего» потока данных до 1,5 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных до 512 Кбит/с или по 256 Кбит/с в обоих направлениях.

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия IDSN)

Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL, также как и ISDN, использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является «постоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line - высокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Благодаря скорости передачи (1,544 Мбит/с по двум парам проводов и 2,048 Мбит/с по трем парам проводов) телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. (Линии Т1 используются в Северной Америке и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5 - 4,5 км), меньше, чем при использовании технологии ADSL, для недорогого, но эффективного, увеличения длины линии HDSL телефонные компании могут установить специальные повторители. Использование для организации линии HDSL двух или трех витых пар телефонных проводов делает эту систему идеальным решением для соединения УАТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п. Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line - однолинейная цифровая абонентская линия)

Также как и технология HDSL, технология SDSL обеспечивает симметричную передачу данных со скоростями, соответствующими скоростям линии Т1/Е1, но при этом технология SDSL имеет два важных отличия. Во-первых, используется только одна витая пара проводов, а во-вторых, максимальное расстояние передачи ограничено 3 км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления. В определенном смысле технология SDSL является предшественником технологии HDSL2.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия)

Технология VDSL является наиболее «быстрой» технологией xDSL. Она обеспечивает скорость передачи данных «нисходящего» потока в пределах от 13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных «восходящего» потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, причем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Технология VDSL может рассматриваться как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя. Однако, максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 метров до 1300 метров. То есть, либо длина абонентской линии не должна превышать данного значения, либо оптико-волоконный кабель должен быть подведен поближе к пользователю (например, заведен в здание, в котором находится много потенциальных пользователей). Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV), видео по запросу и т.п.

Во-первых, технологии DSL обеспечивают высокую скорость передачи данных. Различные варианты технологий DSL обеспечивают различную скорость передачи данных, но в любом случае эта скорость гораздо выше скорости самого быстрого аналогового модема.

Во-вторых, технологии DSL оставляют вам возможность пользоваться обычной телефонной связью, несмотря на то, что используют для своей работы абонентскую телефонную линию. Используя технологии DSL вам больше не надо беспокоиться о том, что вы не получите вовремя важное известие, или о том, что для обычного телефонного звонка вам прежде потребуется выйти из сети Интернет.

И, наконец, линия DSL всегда работает. Соединение всегда установлено, и вам больше не надо набирать телефонный номер и ждать установки соединения, каждый раз, когда вы хотите подключиться. Не придется больше беспокоиться о том, что в сети произойдет случайное разъединение, и вы потеряете связь именно в тот момент, когда загружаете из сети данные, которые вам просто жизненно необходимы. Электронную почту вы будет получать в момент поступления, а не тогда, когда решите ее проверить. В общем, линия будет работать всегда, а вы будете всегда на линии.

3 . Общее описание технологии ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line - Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line - Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line - Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.

Общее название технологий DSL возникло в 1989 году, когда впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).

Так что же такое ADSL? Прежде всего, ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет два модема ADSL, которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля (смотрите рисунок 1). При этом организуются три информационных канала - «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (смотрите рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL

DSL является асимметричной технологией - скорость «нисходящего» потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость «восходящего» потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Фактически же она также значительно выше, чем ISDN (Integrated Services Digital Network - Интегральная цифровая сеть связи).

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста - создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing - FDM) (смотрите рисунок 3). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS - Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в «простую» (Plain), но и в «старую» (Old); получилось что-то вроде «старой доброй телефонной связи». Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная «старая добрая» телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас никаких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL. Даже одна эта возможность дает системе ADSL значительное преимущество перед ISDN.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, «наложенную сеть». При этом дорогостоящей и отнимающей много времени модернизации коммутационного оборудования (как это необходимо для ISDN) не требуется.

ADSL является технологией высокоскоростной передачи данных, но насколько высокоскоростной? Учитывая, что буква «А» в названии ADSL означает «asymmetric» (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: «нисходящий» поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и «восходящий» поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 - 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Общая тенденция развития данной технологии обещает в будущем увеличение скорости передачи данных, особенно в «нисходящем» направлении.

Для того, чтобы оценить скорость передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с на канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 144 Кбит/с (IDSL), 1,544 и 2,048 Мбит/с (HDSL), «нисходящий» поток 1,5 - 8 Мбит/с и «восходящий» поток 640 - 1500 Кбит/с (ADSL), «нисходящий» поток 13 - 52 Мбит/с и «восходящий» поток 1,5 - 2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с (при этом следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к данной линии, поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них). Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.

При использовании технологии ADSL полоса пропускания той линии, с помощью которой конечный пользователь связан с магистральной сетью, принадлежит этому пользователю всегда и целиком. Нужна ли вам линия ADSL? Решать вам, но для того, чтобы вы приняли правильное решение, рассмотрим некоторые преимущества ADSL.

Прежде всего, скорость передачи данных. Цифры были указаны двумя абзацами выше. Причем эти цифры не являются пределом. В новом стандарте ADSL 2 реализованы скорости 10 Мбит/с «нисходящего» и 1 Мбит/с «восходящего» потока при дальности до 3 км, а в технологии ADSL 2+, стандарт которой должен быть утверждён в 2003 году, фигурируют скорости «нисходящего» потока в 20, 30 и 40 Мбит/с (соответственно по 2,3 и 4 парам).

Для того, чтобы подключиться к сети Интернет или к ЛВС, не нужно набирать телефонный номер. ADSL создает широкополосный канал передачи данных, используя уже существующую телефонную линию. После установки модемов ADSL вы получаете постоянно установленное соединение. Высокоскоростной канал передачи данных всегда готов к работе - в любой момент, когда вам это потребуется.

Полоса пропускания линии принадлежит пользователю целиком. В отличие от кабельных модемов, которые допускают разделение полосы пропускания между всеми пользователями (что в значительной мере оказывает влияние на скорость передачи данных), технология ADSL предусматривает использование линии только одним пользователем.

Технология ADSL позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.

Многофункциональность данной системы является не самым последним аргументом в ее пользу. Так как для работы различных функций выделены различные частотные каналы полосы пропускания абонентской линии, ADSL позволяет одновременно передавать данные и говорить по телефону. Вы можете звонить по телефону и отвечать на звонки, передавать и принимать факсы, одновременно с этим находясь в сети Интернет или получая данные из корпоративной сети ЛВС. Все это по одной и той же телефонной линии.

ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).

Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером.

Не следует забывать и о затратах. Технология ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. То есть, если у вас дома или в офисе есть подключенный телефонный аппарат, вам не нужно прокладывать дополнительные провода для использования ADSL. (Хотя есть и ложка дегтя. Компания, обеспечивающая вам возможность обычной телефонной связи, должна при этом предоставлять и услугу ADSL.)

Для того, чтобы линия ADSL работала, необходимо не так уж много оборудования. На обоих концах линии устанавливаются модемы ADSL: один на стороне пользователя (дома или в офисе), а другой на стороне сети (у провайдера Интернет или на телефонной станции). Причем пользователю совсем не обязательно покупать свой модем, но достаточно взять его у провайдера в аренду. Кроме того, пользователю для того, чтобы модем ADSL работал, необходимо иметь компьютер и интерфейсную плату, например, Ethernet 10baseT.

По мере того, как телефонные компании постепенно вступают на еще неосвоенное поле передачи данных форматов видео и мультимедиа конечному пользователю, технология ADSL продолжает играть большую роль. Разумеется, через какое-то время широкополосная кабельная сеть охватит всех потенциальных пользователей. Но успех этих новых систем будет зависеть от того, какое количество пользователей будет вовлечено в процесс использования новых технологий уже сейчас. Принося кинофильмы и телевидение, видеокаталоги и Интернет в дома и офисы, ADSL делает данный рынок жизнеспособным и прибыльным как для телефонных компаний, так и для других компаний, предоставляющих услуги в различных областях.

4 . Область применения и особенности технологии HDSL2

В середине 90-х годов на основе уже накопленного опыта работы систем HDSL операторы связи поставили перед разработчиками оборудования xDSL задачу создания новой системы, получившей в дальнейшем название HDSL2. Основные требования к этой новой системе были сформулированы следующим образом:

Та же длина РУ (рабочего участка), что и в двухпарной HDSL;

Физическая линия того же качества (величина затухания, число и длина параллельных перемычек, величина переходных влияний, продольная асимметрия линии и др.), что и в двухпарной HDSL;

Поддержка услуг, обеспечиваемых двухпарной HDSL;

Обеспечение столь же высокой отказоустойчивости, что и в случае двухпарной HDSL;

Снижение стоимости услуг по сравнению с двухпарной HDSL.

Поставленная задача оказалась весьма сложной, в первую очередь из-за резко выраженной неоднородности физических линий местной сети (наличия в пределах одной абонентской линии пар с жилами разного диаметра, а также сильных отражений в местах соединения кабелей с жилами разного диаметра. Кроме того, условия работы линий местной сети также часто резко ухудшаются во времени из-за наличия множества переходных влияний, величины которых изменяются во времени и поэтому реально их трудно учесть. В итоге трёх лет работы комитетом T1E1.4 ANSI был разработан временный стандарт T1.E1.4/99-006, определивший первую версию технологии HDSL2, обеспечившей транспортирование потока Т1 1,544 Мбит/с по одной абонентской паре.

Поставленные перед разработчиками задачи были решены, и благодаря применению специальных корректирующих линейных кодов и методов коррекции были получена система передачи, близкая к теоретическому пределу пропускной способности.

Недавно на рынке технологий xDSL появилась новая разработка, получившая название HDSL2. Следует отметить, что HDSL2 - это не второе поколение HDSL и не замена HDSL с кодом 2B1Q, а скорее дополнение существующей HDSL, которое позволяет передать первичный цифровой поток T1 по одной паре, а также используется в тех случаях, когда, например, требуется перекрыть большую длину линии без применения промежуточных регенераторов.

В оборудовании HDSL2 применены новейшие концепции формирования спектра и коды с коррекцией ошибок, что позволяет приблизиться к теоретическому порогу пропускной способности по Шэннону.

Технология HDSL2 имеет следующие преимущества по сравнению с HDSL типа 2B1Q:

1. Лучшие характеристики (большую длину линии и больший запас по шумам за счёт применения более эффективного кода, механизма предкодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров аналогового интерфейса).

2. Спектрально совместима с другими технологиями xDSL. Поскольку система HDSL2 использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал HDSL2 занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому помехи от систем HDSL2 на другие системы xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами, создаваемыми HDSL типа 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала HDSL2 имеет такую форму, которая обеспечивает его спектральную совместимость с сигналами ADSL.

Рассмотрим более детально особенности оборудования HDSL2.

Для обеспечения работы по одной паре в режиме Т1/Е1 необходимо расширение полосы частот относительно HDSL. Однако только расширение полосы с некоторым повышением мощности сигнала не может обеспечить требуемых характеристик из-за влияния других систем HDSL2, работающих в том же кабеле, или других систем типа xDSL (например, ADSL) . Как известно, такое взаимное влияние однотипных систем на ближнем конце в соответствии с принятой терминологией называют self NEXT. Повышение мощности сигнала не передаче естественно увеличит мощность сигнала на приёме. Однако пропорционально возрастёт не только величина self NEXT, но и величина переходного влияния на ближнем конце на системы другого типа (например, HDSL или ADSL).Напомним, что это последнее влияние на ближнем конце между системами разного типа, работающими в одном кабеле, обычно называют NEXT.

Как известно, в системах xDSL используются два способа передачи - способ передачи с эхокомпенсацией и способ передачи с частотным разделением сигналов противоположных направлений передачи (FDM). При первом способе величина перекрываемого затухания ограничена self NEXT. В противоположность методу эхо-компенсации метод FDM снимает ограничения, связанные с переходным влиянием self NEXT. Однако такой сигнал подвержен влиянию сигналов других систем (например, HDSL или ADSL) и в свою очередь может влиять на эти системы из-за более широкой занимаемой полосы частот. Поэтому способ передачи FDM в некоторых случаях даже менее желателен, чем способ эхокомпенсации.

В связи с этим для системы HDSL2 был принят новый способ передачи OPTIS (Overlapped Pulse Amplitude Modulated (PAM) Transmission with Interlocked Spectra). В основе этого способа лежит 16-и уровневая амплитудно-импульсная модуляция, причём спектры мощности сигналов каждого из направлений передачи при одинаковой скорости передачи, имеют различную ширину и форму частотного спектра. Можно сказать, что в HDSL2 по существу используется комбинированный метод передачи, представляющий собой сочетание метода эхо компенсации и метода частотного разделения сигналов. Первоначально предполагалось использовать линии HDSL-2 в основном для передачи речи, в связи с чем максимально допустимое время передачи линии было ограничено величиной 500 мкс. Именно поэтому в качестве метода модуляции был выбран метод амплитудно-импульсной модуляции PAM (Pulse Amplitude Modulation).

Рисунок 5. Структурная схема линии HDSL2

Система HDSL2 транспортирует сигналы T1(E1) между узлом доступа, который обычно совпадает с местной АТС, и помещением пользователя. Модем узла доступа (по аналогии с прототипом HDSL) обозначается H2TU-C, а модем пользователя - H2TU-R. При необходимости между узлом доступа и помещением пользователя может быть установлен промежуточный регенератор R. На узле доступа модемы H2TU-C множества систем HDSL-2 располагаются в конструктиве мультиплексора доступа DSLAM, т.е., пространственно сближены, в отличие от пространственно разнесённых модемов пользователей H2TU-R. Поэтому переходное влияние на ближнем конце NEXT, которое является определяющим типом помех в системах типа HDSL, использующим метод эхо компенсации, будет практически проявляться только в узле доступа. При этом сигнал нисходящего направления передачи (от сети к пользователю) D/S (downstream) будет основной помехой для сигнала восходящего направления передачи U/S (upstream) на приёме H2TU-C от пользователя. Таким образом, при прочих равных условиях мощность переходных помех, действующих на HTU-C, больше мощности помех, которые влияют на работу HTU-R. Именно поэтому сигналы D/S и U/S системы HDSL2, представленные на рис.2, имеют различную ширину и форму частотного спектра. Тем самым учитывается наихудший случай применения модемов HDSL-2, который может иметь место в реальных условиях.

Рисунок 6 . Спектр мощности сигналов HDSL-2

В диапазоне частот А примерно до 200 кГц, в котором переходное влияние минимально, спектральные плотности PSD (Power Signal Density) сигналов D/S и U/S одинаковы. В диапазоне частот В, занимающем полосу частот (200 -250) кГц, спектральная плотность сигнала D/S выбрана меньше спектральной плотности этого сигнала в диапазоне А, чтобы уменьшить величину переходного влияния NEXT на сигнал U/S в этой области частот. Благодаря этому переходные влияния NEXT в диапазонах частот А и В оказываются одинаковыми. В свою очередь PSD сигнала U/S в диапазоне частот В уменьшена по сравнению с PSD этого сигнала в диапазоне А. Это даёт дальнейшее улучшение отношения сигнал/помеха в области частот В. Следует отметить, что уменьшение PSD сигнала U/S в диапазоне В практически не ухудшает отношения сигнал/помеха сигнала D/S на входе модема H2TU-R по двум причинам: во-первых, полоса частот сигнала D/S увеличена по сравнению с полосой частот сигнала U/S, что уменьшает чувствительность сигнала D/S к переходному влиянию со стороны сигнала U/S, и во-вторых, модемы H2TU-R пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи. В диапазоне частот С спектральная плотность сигнала D/S максимальна, поскольку сигнал U/S в этой области практически равен нулю. Поэтому отношение сигнал/помеха для сигнала D/S на входе модема H2TU-R пользователя оказывается высоким. Показанная на рис.2 форма спектра сигнала HDSL2 является оптимальной в том случае, когда все системы xDSL, работающие в данном кабеле, также являются системами типа HDSL2, т.е., когда определяющей помехой является переходная помеха типа selfNEXT. Она будет оптимальна и в том случае, когда в этом пучке кабеля вместе с системами HDSL-2 работают системы ADSL, поскольку спектр сигнала U/S HDSL-2 выше частоты 250 кГц, где сосредоточена основная мощность составляющих нисходящего (D/S) потока ADSL, практически подавлен. Предварительные расчёты также показывают, что помехи от системы HDSL2 в нисходящем тракте системы ADSL (от сети к пользователю) меньше помех от системы HDSL, работающей по двум парам, и существенно меньше помех от системы HDSL, использующей код 2B1Q и работающей по одной паре на полной скорости Т1. Спектральная совместимость систем ADSL и HDSL2 позволяет оператору связи максимально использовать инфраструктуру его местной телефонной сети, а также размещать станционные платы модемов обоих типов на одном мультиплексоре доступа DSLAM.

Заметим, что именно такая своеобразная форма спектров сигналов в области частот 200 - 250 кГц, когда спектральная плотность сигнала U/S поднята, а спектральная плотность сигнала D/S опущена по сравнению с соседними частотами, и послужила причиной появления в названии этой достаточно экзотической системы слова «interlocking», что можно перевести как «сцепленный» или «сблокированный» спектр.

4.1 Структурная схема модема HDSL2

Структурная схема модема HDSL2, которая является общей для модемов H2TU-C и H2TU-R, представлена на рис.

Рисунок 7

Модем H2TU состоит из трёх основных частей: - формирователя цикла (Framer), формирователя битового потока (Bit Pump) и внешнего аналогового интерфейса (Analog front End - AFE).

Формирователь цикла (Framer)

Формирователь цикла принимает стандартный цифровой поток T1 1544 кбит/с и передаёт формирователю битового потока (Bit Pump) сигнал 1544 кбит/с плюс служебный цифровой поток HDSL2 8 кбит/с с суммарной скоростью 1552 кбит/с. Сигнал Т1 может быть структурированным или неструктурированным и содержать данные или речь в цифровой форме. Формирователь цикла может работать также в в прозрачном режиме и использовать всю нагрузку 1544 кбит/с как один канал передачи данных. Служебные биты HDSL2 позволяют формирователю цикла формировать цикл сигнала, выполнять контроль ошибок, управление системой и её измерения, цикловую синхронизацию и цифровое выравнивание (стаффинг) скорости цифрового сигнала.

Формирователь битового потока (Bit Pump)

Функции передачи

Формирователь битового потока (BP) принимает последовательно циклы HDSL-2 от формирователя цикла и преобразует каждые три бита принимаемого сигнала в одиночные символы, называемые кортежами (tupples). В «решётчатом» (trellis) кодере (TCM Encoder) к трём битам каждого кортежа добавляется избыточный бит и в результате операции свёртки образуется «решётчатый» код, представляющий собой 16-и уровневый сигнал. Этот избыточный бит используется далее приёмником сигнала для уменьшения ошибок при декодировании. Таким образом, каждый 16-и уровневый сигнал с амплитудно-импульсной модуляцией передаёт три информационных бита.

Далее логика предкодера комбинирует информацию в передатчике в соответствии с состоянием корректора с решающей обратной связью (Decision Feedback Equalizer - DFE) приёмника удалённого конца системы HDSL2. Благодаря этому приёмник удалённого конца становится менее чувствительным к любому эффекту размножения ошибок, который может ухудшить параметры DFE. Информация, загружаемая в предкодер, выбирается в процессе запуска системы HDSL2. Логика предкодера местного передатчика запускает его собственный DFE и оптимизирует его параметры. В конце процесса запуска модемы H2TU-R и H2TU-C обмениваются информацией о параметрах каждого из них. Таким образом местный предкодер может работать с информацией о DFE удалённого конца.

Фильтр передатчика Tx Filter (TxF) gпринимает символы с выхода предкодера и формирует сигнал в соответствии со стандартной маской спектральной плотности HDSL2, представленной на рис. 2

Наконец, внешний аналоговый интерфейс AFE формирует аналоговый сигнал, передаваемый по линии HDSL-2. Он содержит цифроаналоговый блок и усилитель мощности линейного сигнала на передаче, а также аналого-цифровой блок на приёме.

Функции приёма

Из-за перекрытия спектров сигналов противоположных направлений передачи и использования метода полного дуплекса по двухпроводной линии модем HDSL-2 должен подавлять компоненты сигнала передачи в принимаемом сигнале. Часть этой задачи выполняет интегральная дифференциальная система внешнего аналогового интерфейса AFE. Большую же часть отражённого сигнала передачи компенсирует на приёме эхо компенсатор (ЕС). Сигнал приёмника после эхо компенсации поступает на устройство цифровой автоматической регулировки усиления DAGC, которое компенсирует медленные колебания уровня принимаемого сигнала. Причиной этих колебаний обычно являются температурные изменения затухания абонентской линии.

Далее межсимвольные искажения (МСИ) принятого сигнала компенсируются логикой корректора. В результате прохождения широкополосного сигнала через медную линию он оказывается размытым во временной области, причём типичный принимаемый сигнал содержит энергию до и после точки его правильного временного положения. Поэтому МСИ могут служить причиной нарушения надёжной связи, если они не корректируются на приёме. Корректор принимаемого сигнала обычно выполняется как адаптивный фильтр, поскольку помехи и состояние абонентской линии изменяются во времени, а также от линии к линии. Корректор состоит из предварительного корректора (Feed Forward Equalizer - FFE) и корректора с решающей обратной связью (Decision Feedback Equalizer - DCE), работающих совместно. Корректор также помогает минимизировать мощность переходных помех NEXT на его выходе.

После того как сигнал откорректирован, квантователь выполняет пробную идентификацию принятых символов 16-и уровневой амплитудно-импульсной модуляции.

Декодер ТСМ обеспечивает существенные преимущества HDSL2 по сравнению со стандартом HDSL. Выигрыш кодирования зависит от кодеров передачи дальнего конца и декодеров приёма, использующих одинаковый свёрточный код (т.е., трёхбитовые кортежи с одним дополнительным кодированным избыточным битом). Рекомендованный ANSI код обеспечивает выигрыш в 5 дБ, что позволяет иметь большую длину линии HDSL2 или обеспечить работу линии HDSL2 при худших шумовых условиях.

Декодирование TCM выполняется с помощью алгоритма Витерби. TCM сравнивает разрешённые символы с принятыми и выявляет точку сигнального созвездия, минимизирующую коэффициент ошибок. Без использования алгоритма Витерби модем принимает решение при приёме одного символа. Алгоритм Витерби позволяет модему принять решение на основе последовательности символов, называемой «путём слежения» и минимизирующей вероятность ошибочного решения.

Литература

1. Материалы сайта http://www.xdsl.ru

2. Материалы сайта http://ixbt.com

3. Михаил Гук « Аппаратные средства IBM PC »

1. Идея HDSL

2. Технологии кодирования, применяемые в HDSL

3. Кодирование 2B1Q

4. Кодирование CAP

5. Литература

"Медь закопана в землю, но далеко еще не мертва" Поговорка разработчиков HDSL

За последние 120 лет по всему миру были проложены миллионы километров линий телекоммуникаций из доброй старой меди. Приход цифровой эры, оптоволокна, казалось, положил конец медному кабелю. Однако жизнь распорядилась по-другому. Технологии DSL (Digital Subscriber Loop), разработанные для организации высокоскоростной цифровой связи по существующим медным линиям, доказали, что уложенный в землю кабель - ценнейший капитал, который еще не время списывать в утиль.

Идея HDSL

С разработкой концепции DSL значительно изменилась идеология развития сетей связи. Если раньше широко бытовало мнение, что довести "цифру в каждый дом" можно лишь с помощью массового внедрения оптических кабелей, то после практической апробации технологий DSL, особенно HDSL (см. ниже), у операторов связи появилась уверенность в том, что существующая сеть медных кабелей связи еще долго останется той основой, на которой строится вся телекоммуникационная инфраструктура.

На рис. 1 показана эволюция медно-кабельных линий как среды передачи цифровой информации от азбуки Морзе (10 бит/с) до технологий VDSL (51 Мбит/с). Технологии цифровых абонентских линий, обычно называемые HDSL, начавшие свое развитие в 70-х годах созданием устройств доступа Basic Rate ISDN (160 кбит/с) и обещающие в недалеком будущем массовое внедрение оборудования VDSL, позволяют достичь на медном кабеле скоростей передачи, ранее доступных лишь на волоконно-оптических линиях (ВОЛС).

Рис.1. Рост скорости цифровой передачи по медным линиям связи

Первой из HDSL является технология U-интерфейса ISDN, обеспечивающая дуплексную передачу со скоростью 160 кбит/с по одной витой паре. Эта технология широко распространена и, кроме сетей ISDN, применяется для создания оборудования уплотнения абонентских линий и модемов на ограниченную дистанцию (short-range).

Следующей технологией в ряду DSL (и наиболее распространенной в настоящее время) является высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Loop). Технология HDSL обеспечивает полный дуплексный обмен на скорости 2048 кбит/с. Для передачи используются две или три кабельных пары. Дальнейшим развитием технологии HDSL стало появление устройств симметричной высокоскоростной цифровой абонентской линии, работающих по одной паре SDSL (Single Pair Symmetrical Digital Subscriber Loop).

В последние годы были разработаны еще более высокоскоростные технологии DSL, например, такие, как ADSL и VDSL. Технология асимметричной цифровой абонентской линии ADSL (Asymmetrical DSL) обеспечивает передачу до 8 Мбит/с в направлении "от сети к абоненту" и до 1 Мбит/с в направлении "от абонента к сети" и обещает быть весьма перспективной для доступа к сети Интернет. Вместе с тем ADSL вряд ли найдет широкое применение в телефонии, где, как правило, необходима симметричная дуплексная передача. Применение ADSL как средства доступа сдерживается в настоящее время также ограниченной пропускной способностью магистральных сетей. Например, Интернет-провайдер с пропускной способностью магистральной сети 155 Мбит/с (STM-1) сможет подключить на скорости 8 Мбит/с всего около 20 абонентов (155: 8). Что касается VDSL (Very High-bit-rate Digital Subscriber Loop), то эта технология пока не вышла из лабораторий, хотя ряд производителей анонсировал появление оборудования с использованием VDSL в 1998г.

Все технологии HDSL рассматривались изначально как технологии абонентского доступа (отсюда и название), предназначенные для использования на абонентских линиях, то есть на медных кабельных парах, проложенных от телефонной станции до месторасположения абонента. На практике сфера применения технологий HDSL оказалась существенно шире. Например, ведущий производитель оборудования HDSL в США, компания PairGain Technologies, добилась наибольшего объема поставок систем HDSL для проведения модернизации межстанционных цифровых соединительных линий Т1. По данным ведущего европейского производителя HDSL, фирмы Schmid Telecom AG (Швейцария), модернизация существующих и организация новых трактов Е1 для межстанционной связи (функциональный аналог Т1 по европейскому стандарту) остается одним из основных приложений систем HDSL в Европе. Об этом же говорит и опыт внедрения оборудования HDSL в России.

Тем не менее, для лучшего объяснения идеи разработки технологии HDSL и типовой дистанции или дальности работы оборудования, приведем типовые параметры абонентских линий. По имеющимся данным ("Электросвязь", Nl, 1997, с. 13), на городских телефонных сетях России средняя длина абонентских линий (АЛ) составляет 1280 м (коэффициент вариации - 0,59), при этом 100% абонентских линий не превышает по длине 5 км. По другим данным (Schmid Telecom AG), учитывающим сельские и пригородные сети, более 60% АЛ в странах Восточной Европы не превышают по длине 6 км, а 95% укладываются в 12 км. Технология HDSL, предназначенная первоначально для "цифровизации" именно абонентских линий, разрабатывалась таким образом, чтобы обеспечить работу на подавляющем большинстве существующих АЛ. В результате "базовая дальность" для систем HDSL оказывается равной 5-6 км (по паре с жилой диаметром 0,4-0,5 мм). Так как абонентские линии часто выполняются составным кабелем, участки которого имеют разное сечение жил (от 0,35 до 0,9 мм), технологии HDSL должны быть работоспособны на линиях самых "сложных" топологий. И наконец, поскольку в кабеле, как правило, несколько десятков (а то и сотен) жил, аппаратура HDSL должна "сосуществовать" с оборудованием, работающим по соседним парам, будь то другая система HDSL, ISDN или обычный аналоговый телефон. О том, как решаются столь сложные задачи, и пойдет речь ниже.

Технологии кодирования, применяемые в HDSL

Наиболее широко сейчас применяется (за исключением BR ISDN) технология HDSL, поэтому о ней будет рассказано наиболее подробно. Как уже отмечалось, главной идеей технологии HDSL является использование существующего металлического (чаще всего медного) кабеля для безрегенераторной передачи цифровых потоков 2 Мбит/с на большие расстояния. Оборудование HDSL применимо для работы по кабелю любого типа - симметричному городскому (ТПП и аналогичный), магистральному (КСПП, ЗКП) и даже коаксиальному (после некоторой переработки линейных согласующих блоков).

Главные факторы, влияющие на качество работы оборудования HDSL - параметры линии связи. Ниже перечислены ключевые для технологий HDSL характеристики.

1. Ослабление сигнала. Затухание сигнала в кабельной линии зависит от типа кабеля, его длины и частоты сигнала. Чем длиннее линия и выше частота сигнала, тем выше затухание.

Технология HDSL

HDSL - симметричная высокоскоростная абонентская линия - первоначально появилась, как альтернатива существующим первичным ЦСП типа T1 и E1 при организации выделенных линий передачи данных, а в дальнейшем получила широкое распространение на соединительных линиях местных сетей благодаря возможности отказа от промежуточных регенераторов при одновременном обеспечении величины коэффициента ошибок достигающем, при соблюдении ряда условий, величины 10-10, что соответствует качеству передачи по волоконно-оптическим линиям (поэтому технологию HDSL часто называют “медной оптикой”).

Технология HDSL заключается в преобразовании исходного бинарного сигнала в многоуровневый и его передачу по 4-х или 2-проводной абонентской или соединительной линии. Технологию HDSL можно использовать для передачи цифровой информации при соблюдении следующих условий:

при разделении входящего и исходящего информационных сигналов уровень подавления сигнала противоположного направления (в технической литературе часто используется термин «эхосигнал») должен превышать 60 дБ даже в условиях составной линии;

организуется адаптивная предкоррекция сигнала, которая выражается в ограничении частотного диапазона и нормализации формы импульсов и способствует обеспечению нормированного уровня качества передачи;

используются специальные методы кодирования сигнала.

Подавление эхосигнала осуществляется вычитанием передаваемого сигнала из суммарного сигнала на входе приёмника после его фильтрации в режиме реального времени. Этот метод доказал свою эффективность.

Дефекты канала определяются путём ввода в передаваемый сигнал испытательной импульсной последовательности и последующего контроля её прохождения.

В технологии HDSL чаще всего используется алгоритм преобразования сигнала 2B1Q. При этом две позиции исходного бинарного сигнала передаются при помощи четырёх уровней (позиций) линейного сигнала. В ряде случаев цифровой поток 2 Мбит/с разделяется на два потока по 1 Мбит/с путём его демультиплексирования и передачи по двум парам в каждом направлении. Результирующая скорость передачи линейного сигнала в этом случае составит 512 кБит, а длину регенерационного участка можно увеличить более, чем в 3 раза. Кроме того, введение в структуру группового сигнала специальных коротких заголовков позволяют обеспечить поиск и обнаружение ошибок при формировании потоков 1 Мбит/с.

Другим, также широко распространённым линейным кодом технологии HDSL, является код CAP. CAP расшифровывается, как Carrierless Amplitude/Phase modulation, то есть амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей. В основу CAP положен метод квадратурной амплитудно-фазовой модуляции (QAM), основанный на одновременной модуляции несущей частоты по амплитуде и фазе. При передаче сигнала в линию из него удаляется несущая частота (carrier), отсюда и название. Цифровой поток разделяется на два потока, каждый из которых модулируется отдельно, после чего сигналы складываются. Наибольшее распространение получили модификации этого кода САР-64, при которой в одном тактовом интервале сигнала САР передаются 6 бит информации исходного бинарного сигнала, и САР-128, в котором в одном тактовом интервале сигнала САР передаются 7 бит исходной информации. В этом случае в группе, состоящей из 6-ти или 7-ми бит, все биты, кроме одного, являются информационными, а один бит - служебным. САР позволяет существенно уменьшить скорость передачи сигнала. Стандартный поток Е1 при использовании САР-128 занимает полосу, не превышающую 293 кГц. При такой ширине полосы значительно увеличивается допустимая длина абонентской линии за счёт уменьшения её рабочего затухания и увеличения переходного затухания. Кроме того, уменьшается чувствительность системы передачи как к высокочастотным, так и к низкочастотным наводкам, которые оказываются лежащими вне полосы частот информационного сигнала.

Пропускная способность системы, обеспечиваемая технологией HDSL, по сравнению с ИКМ-30 возрастает настолько, что позволяет организовать передачу сигналов синхронной цифровой иерархии (см. гл.1), в частности, виртуальных контейнеров VC-12 и компонентных (трибутарных) блоков TU-12 при сохранении структуры линейного тракта (в частности, длины регенерационных участков) существующей первичной системы передачи. (Известно, что скорость передачи TU-12 равна 2304 кбит/с).

К недостаткам метода HDSL можно отнести то, что его использование ограничивается абонентами, которые располагают приходящими к ним двумя скрученными парами медного кабеля. Опыт внедрения технологии HDSL показал, что на линиях, построенных телефонными кабелями с неэкранированными парами, резко возрастают помехи, наводимые на пары кабеля, уплотнённые другими системами передачи особенно при увеличении длины линий или если последние имеют какие-либо дефекты, связанные с нарушением симметрии пар.

Следующим шагом в развитии технологии HDSL стала технология HDSL2, предназначенная для передачи группового цифрового потока по одной паре проводов. Существенное отличие HDSL2 от HDSL состоит в использовании различных спектральных плотностей мощности при передаче в прямом и в обратном направлении. В HDSL2 используется 16-уровневая амплитудно-импульсная модуляция и так называемое решётчатое кодирование. Такое кодирование позволяет уменьшить задержку сигнала при его обработке и улучшить соотношение сигнал/шум на 3 дБ, а в ряде случаев даже на 6 дБ. Первоначально технология HDSL2 предназначалась для передачи потока Т1 (1552 кбит/с), не входящего в европейскую иерархию. Дальнейшим этапом совершенствования HDSL2 стала разработка технологии SDSL, рассчитанной на передачу сигналов 64·n кбит/с. Более подробно об указанной технологии рассказывается ниже.

Устройства HDSL до сих пор совершенствуются фирмами-разработчиками. Так, для их разработки стали составлять математическую модель медной линии, применяя так называемые адаптивные алгоритмы.

Перспективным направлением развития технологии HDSL стал переход от четырехпроводных модемов к двухпроводным. Модификация HDSL, предусматривающая использование только двух проводов, получила названиеSDSL (Single Line DSL). Понятно, что для многих пользователей такое решение является единственно доступным, несмотря на некоторую сложность его технических решений.

Основные области применения устройств HDSL/SDSL - мосты между сегментами корпоративных сетей, соединение базовых станций мобильной связи. В качестве массового решения проблемы "последней мили" устройства HDSL/SDSL распространения не получили.