Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Хитрость, за счет которой работает xDSL, заключается в том, что ее абоненты подключаются к особому коммутатору, на котором отсутствует описанный выше фильтр. Таким образом, на передачу данных отводится вся полоса пропускания местной линии. Лимитирующим фактором в этом случае становится сама физическая природа линии, а не искусственно вырезанный кусок диапазона в 3100 Гц.

К сожалению, емкость местных линий достаточно быстро падает с увеличением длины линии, и сигнал все более и более ухудшается вдоль провода.

Емкость также зависит от толщины и общего качества витой пары. График зависимости потенциально достижимой пропускной способности от длины линии приведен на рис. 2.29. Здесь предполагается, что все остальные факторы являются оптимальными (новые провода, аккуратные кабели и т. д.).

Реализация такой зависимости создает определенные проблемы для телефонной компании. Когда заявляется определенная скорость работы, автоматически ограничивается радиус, за пределами которого данное предложение не может быть реализовано.

Это означает, что когда приходит клиент, живущий достаточно далеко от телефонной станции, ему говорят: «Спасибо за проявленный интерес, но вы живете на 100 метров дальше от нас, чем нужно для того, чтобы стать нашим абонентом. Не могли бы вы переехать поближе?» Чем ниже предлагаемая скорость, тем больше радиус охвата и количество клиентов. Но, вместе с тем, чем ниже скорость, тем менее привлекательным выглядит предложение и тем меньше абонентов согласится выкладывать свои деньги. Это такой перекресток, на котором встречаются бизнес и технология.

Рис. 2.29.Зависимости пропускной способности от расстояния для DSL по UTP категории 3

Службы xDSL разрабатывались с определенной целью. Во-первых, они должны были работать на существующих местных линиях, представляющих собой витые пары категории 3. Во-вторых, они не должны были влиять на работу аппаратуры абонента вроде телефона и факса. В-третьих, скорость работы должна была быть выше 56 Кбит/с. Наконец, в-четвертых, они должны были предоставлять постоянное подключение, и услуги при этом должны были оплачиваться только в виде фиксированной ежемесячной абонентской платы, но никак не поминутно.

Чтобы удовлетворить техническим целям, доступный спектр на 1,1 МГц на местной линии разделен на 256 независимых каналов 4312,5 Гц каждый. Это распределение показано на рис. 2.30. Первое предложение ADSL исходило от компании AT&T и работало за счет разделения спектра местной линии, который составляет примерно 1,1 МГц, на три частотных диапазона.

Схема OFDM, которую мы рассматривали в предыдущем разделе, посылала данные по этим каналам, поэтому получила, в контексте ADSL, название дискретная мультитональная модуляция, DMT( Discrete MultiTone). Канал 0 используется для POTS( Plain Old Telephone Service— обычной телефонной сети). Каналы с 1 по 5 не используются, чтобы голосовой сигнал не имел возможности интерферировать с информационным. Из оставшихся 250 каналов один занят контролем передачи в сторону провайдера, один — в сторону пользователя, а все прочие доступны для передачи пользовательских данных.

Рис. 2.30. Работа ADSL с использованием дискретной мультитональной модуляции

В принципе, каждый из свободных каналов может быть использован для полнодуплексной передачи, однако из-за помех, взаимной интерференции и так далее практически это не реализуется. Провайдер может самостоятельно определять, сколько каналов использовать для входящего трафика, сколько для исходящего. Технически возможно осуществлять такое разделение в пропорции 50/50, но фактически большинство провайдеров предоставляет 80-90 % пропускной способности для передачи в сторону абонентов, так как большинство пользователей скачивают гораздо больше данных, чем загружают. Обычно под исходящий трафик пользователю отводится 32 канала, по всем остальным информационным каналам он может принимать данные. В целях увеличения пропускной способности можно несколько последних каналов сделать дуплексными, однако это потребует введения в строй дополнительных схем, исключающих образование эха.

В 1999 году был одобрен международный стандарт ADSL, известный как G.dmt. Он позволяет принимать входящий трафик со скоростью 8 Мбит/с и отправлять исходящий со скоростью 1 Мбит/с. Его сменило в 2002 году второе поколение, названное ADSL2, с различными усовершенствованиями, что дало скорость целых 12 Мбит/с для входящего трафика и 1 Мбит/с для исходящего. Теперь существует ADSL2+, который удваивает нисходящую скорость (от провайдера к клиенту) до 24 Мбит/с, удваивая пропускную способность, чтобы использовать полосу 2,2 МГц по витой паре.

Однако числа, приведенные здесь, являются скоростями лучшего случая для хороших линий близко (в пределах 1-2 км) к оконечной телефонной станции. Немного линий поддерживают эти скорости, и немного провайдеров предлагают эти скорости. Как правило, провайдеры предлагают приблизительно 1 Мбит/с к клиенту и 256 Кбит/с от клиента (стандартный сервис), соответственно 4 Мбит/с и 1 Мбит/с (улучшенный сервис) и 8 Мбит/с и 2 Мбит/с (премиум-сервис).

В пределах каждого канала модуляция QAM используется на скорости примерно 4000 символов/с. Качество линии в каждом канале постоянно проверяется, и скорость передачи данных корректируется при использовании большей или меньшей совокупности, как на рис. 2.19. У различных каналов могут быть различные скорости передачи данных, начиная с 15 бит на символ, посланными на канале с высоким отношением сигнал/шум, и снижаться до 2, 1 или 0 бит на символ, посланный на канале с низким отношением сигнал/шум в зависимости от стандарта.

Типичная организация ADSL-линии показана на рис. 2.31. На схеме видно, что телефонная компания установила в помещении у абонента специальное устройство сопряжения с сетью, NID (Network Interface Device). Эта маленькая пластмассовая коробочка маркирует окончание зоны владений телефонной компании и начало частной собственности абонента. Недалеко от этого устройства (а иногда вообще в одном блоке с ним) расположен разветвитель, который представляет собой аналоговый фильтр, отделяющий полосу POTS (0-4000 Гц) от каналов данных. Сигналы, проходящие по POTS, передаются на имеющийся телефон или факс, а все остальные отправляются на ADSL-модем, который использует цифровой сигнальный процессор для выполнения OFDM. Поскольку большинство модемов ADSL — внешние, то требуется организовать высокоскоростное соединение модема с системным блоком компьютера. Обычно это делается с помощью сетевой карты Ethernet, USB-кабеля или 802.11.