Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — это одна из разновидностей технологий xDSL, предоставляющих пользователям по приемлемой цене широкополосную среду передачи между относительно близко расположенными друг к другу узлами сети.
Исследования и разработки в области ADSL стимулировались за счет вложений телефонных компаний, которые в отличие от обычного широковещательного телевидения хотели поставлять пользователям видеопрограммы по требованию. Прогресс в разработке технологии ADSL сделал ее пригодной не только для цифрового телевизионного вещания, но и для множества других высокоскоростных интерактивных приложений, например таких, как доступ к Интернет, доставка корпоративной информации в удаленные офисы и филиалы, а также аудио- и видеоинформации по требованию. При наилучших условиях эксплуатации и приемлемых расстояниях с помощью технологии ADSL можно передавать данные на скоростях до 6 Мбит/с в прямом направлении (по некоторым версиям, до 9 Мбит/с) и 1 Мбит/с в обратном.
Аппаратура ADSL передает данные приблизительно в 200 раз быстрее, чем обычные аналоговые модемы, у которых средняя устойчивая скорость передачи около 30 Кбит/с, причем в той же физической среде распространения.
Сотрудники журнала Network Computing провели в лаборатории MCI Developers Lab, тестирование ADSL-модемов производства фирм Amati Communications (ATU-C и ATU-R), Aware (Ethernet Access Modem) и Paradyne (5170/5171 ADSL Modem) и по их работе оценили преимущества и недостатки технологии ADSL.
В итоге при испытаниях устройств ADSL с довольно большой нагрузкой не было выявлено каких-либо значительных недоработок, так что с инженерной точки зрения эта технология готова к внедрению. Если учесть, что стоимость оборудования и услуг любой технологии уменьшается по мере ее внедрения, то имеет смысл уже сейчас начинать переговоры с телефонными компаниями.
Основное преимущество технологии ADSL заключается в том, что она использует повсеместно применяемую сегодня витую пару медных проводов. Кроме того, в этом случае отсутствует необходимость в дорогой модернизации коммутаторов, прокладке дополнительных линий и их терминировании, как это имеет место в случае с ISDN. Технология ADSL также позволяет работать с уже существующим оконечным телефонным оборудованием. В отличие от ISDN, которая опирается на коммутируемые соединения (ее тарифы зависят от продолжительности сеанса связи и степени использования канала) ADSL является службой с выделенными каналами.
Сигналы передаются по паре проводов между двумя ADSL-модемами, установленными на удаленном узле сети и на местной АТС. Сетевой ADSL-модем преобразует цифровые данные от компьютера или какого-либо другого устройства в аналоговый сигнал, пригодный для передачи по витой паре. Для контроля четности в передаваемую цифровую последовательность вставляются избыточные биты. Это гарантирует надежность доставки информации до телефонной станции, где эта последовательность демодулируется и проверяется на наличие ошибок.
Однако совсем необязательно доводить сигнал до телефонной станции. Например, если офисы филиалов расположены в пределах небольшого городка, используют проложенные между ними пары проводов. При этом "удаленный" ADSL-модем, работающий в режиме приема, и "центральный", передающий ADSL-модем можно соединить медным проводом без каких-либо дополнительных промежуточных элементов между ними. Соединение офисов, разнесенных на большие расстояния один от другого при условии, что каждый из них расположен сравнительно близко от "своей" АТС, осуществляется с помощью предоставляемых телефонными компаниями магистральных линий.
Применение технологии ADSL позволяет пересылать несколько типов данных на различных частотах одновременно. Мы имели возможность выбирать наилучшую частоту передачи для каждого конкретного приложения (для данных, речи и видео). В зависимости от метода кодирования, применяемого в конкретной реализации ADSL, на качество сигнала влияют длина соединения и электромагнитные наводки.
При совокупном использовании линии для передачи данных и телефонии последняя будет работать и без дополнительного электропитания, как это необходимо в случае с ISDN. При сбоях в электропитании обычная телефония продолжит работу, получая ток, подаваемый в линию телефонной компанией. Однако для передачи данных ADSL-модемы необходимо подключить к сети переменного тока.
Большинство ADSL-устройств рассчитаны на совместную работу с устройством разделения полосы частот, применяемым в обычной телефонии (Plain Old Telephone Service — POTS) и называемым расщепителем (splitter) частот. Эти функциональные особенности ADSL создают ей репутацию надежной технологии. Она к тому же является и безвредной, поскольку в случае аварии не оказывает никакого влияния на работу телефонии. ADSL кажется довольно элементарной технологией, в сущности таковой она и является. Установка и запуск ее — дело нетрудное. Просто подключите устройство к сети и телефонной линии, а все остальное предоставьте сделать телефонной компании.
Тем не менее эта технология имеет некоторые особенности, которые нужно учитывать при создании и эксплуатации вашей сети. Так, например, на устройства ADSL могут повлиять отдельные физические факторы, присущие передаче сигналов по паре проводов. Наиболее важный из них — затухание в линии. Кроме того, на надежности и пропускной способности канала передачи данных могут отразиться значительные электромагнитные наводки на кабель, особенно со стороны сети самой телефонной компании.
В модемах ADSL применяются три типа линейного кодирования, или модуляции: дискретная многотональная модуляция (Discrete Multitone — DMT), амплитудно-фазовая модуляция без несущей (Carrierless Amplitude/Phase — CAP) и редко используемая квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation — QAM). Модуляция необходима для установления соединения, передачи сигналов между двумя ADSL-модемами, согласования скорости, идентификации канала и коррекции ошибок.
Лучшей считается модуляция DMT, так как с ее помощью обеспечивается более гибкое управление шириной полосы и реализовать ее проще. По этой же причине Американский национальный институт по стандартизации (American National Standards Institute — ANSI) принял ее в качестве стандарта для линейного кодирования ADSL-каналов.
Однако многие не согласны, что модуляция DMT лучше CAP, поэтому мы решили испытать их обе. И хотя использованные в наших тестах модемы являлись ранними реализациями, все они работали превосходно. В итоге мы убедились в следующем: ADSL-модемы на базе DMT действительно более устойчивы при передаче сигнала и могут работать на больших расстояниях (до 5,5 км).
Следует заметить, что пользователям беспокоиться о методе линейного кодирования канала нужно только на участке между модемами (например, от вашего офиса до АТС поставщика услуг). Если эти устройства используются в сетях коммутации пакетов, например в Интернет, забота о возможных конфликтах между узлами сетей не ваше дело.
Для тестирования мы использовали медную пару с проволокой калибра 24, у которой затухание сигнала равно 2—3 дБ на каждые 300 м. По спецификации, длина ADSL-линии не должна превышать 3,7 км (затухание около 20 дБ), но хорошие ADSL-модемы могут надежно функционировать и на гораздо больших расстояниях. Мы также выяснили, что фактическая дальность действия большинства модемов превышает 4,6 км (26 дБ). ADSL-модемы на базе DMT работали на максимально возможном в наших условиях расстоянии — 5,5 км — на скоростях 791 Кбит/с в прямом и 582 Кбит/с в обратном направлении (измеренное затухание сигнала в линии равно 31 дБ).
Оба ADSL-модема на базе CAP работали на скоростях 4 Мбит/с в прямом и 422 Кбит/с в обратном направлении на расстоянии 3,7 км. При меньшей скорости (2,2 Мбит/с) на расстоянии 4,6 км работал только один модем.
Кроме только что описанных, мы проводили тесты, в которых воспроизводили реальные условия на линиях, например проверяли работу с мостами-ответвлениями (bridge taps), часто используемыми в телефонии. Мост-ответвление — это разомкнутая телефонная линия, отходящая в сторону от основной. Как правило, эта дополнительная линия не используется и, следовательно, не создает дополнительных перекрестных помех в основной линии, но существенно увеличивает затухание в ней. Поэтому удивительно, что некоторые тестируемые модемы нормально работали при длине ответвления 1,5 км и длине основной линии 3,7 км. При увеличении длины основной линии до 4,6 км надежность передачи сигнала становилась ниже допустимого уровня лишь в случае увеличения длины ответвления до 300 м.
Электромагнитные наводки на ближнем и дальнем концах (Near-End Crosstalk — NEXT; Far-End Crosstalk — FEXT) линии являются формами электромагнитной интерференции, искажающими сигнал в ADSL-канале и таким образом отрицательно влияющими на его декодирование. Наводки такого типа могут возникать на любом конце соединения, если рядом с линией ADSL проходит какая-либо линия, несущая посторонние сигналы, например T1 или другая линия ADSL.
Электромагнитное поле, излучаемое одними проводами, наводит помехи в других проводах и вызывает ошибки передачи данных. Для протестированных нами модемов воздействие смежной загруженной линии T1 на поток данных, передаваемый по линии ADSL, оказалось минимальным, а качество передачи сигналов по линиям ADSL и T1 не ухудшилось. Такое воздействие на АТС, вероятнее всего, усилится в том случае, если несколько линий T1 и несколько линий ADSL будут перемежаться друг с другом. При прокладке ADSL-каналов телефонная компания должна учитывать такое взаимное влияние линий.
Еще одна помеха, возникающая при передаче сигнала по ADSL-линии, — шум амплитудной модуляции (Amplitude Modulation — AM). Он аналогичен шуму, который возникает на линии, проходящей вблизи мощных электрических приборов, в частности таких, как холодильники и лазерные принтеры, или вблизи мощных моторов, установленных в шахте лифта. Инженеры MCI, проводившие тесты модемов, прикладывали импульсное напряжение с амплитудой до 5 В к витой паре, протянутой параллельно нашей ADSL-линии, однако уровень битовых ошибок оставался на приемлемом уровне. Фактически таким воздействием на модемы в наших тестах можно было пренебречь.
По нашему мнению, до широкого внедрения технологии ADSL в сетях общего пользования осталось около года. Пока же она находится в стадии разработки и оценивается возможность ее применения. Однако уже сейчас технология ADSL используется в сетях корпораций и небольших городков. Многие фирмы начали выпускать продукты для ADSL. Широкая полоса пропускания и устойчивость к шуму первых версий ADSL-модемов, участвовавших в наших испытаниях, подтвердили их высокую надежность. Теперь при модернизации вашей сети и увеличении числа пользователей уже нельзя пренебречь технологией ADSL
