Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 2.31. Типичная конфигурация оборудования ADSL

На противоположном конце кабеля, на оконечной коммутационной станции, также установлен разветвитель. Здесь голосовая составляющая сигнала отделяется от информационной и пересылается на обычный телефонный коммутатор. Сигнал, передающийся на частотах, превышающих 26 кГц, отправляется на устройство нового типа, которое называется мультиплексором доступа к DSL, DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), в состав которого в качестве ADSL-модема входит сигнальный процессор того же типа, что и у абонента. По мере восстановления по цифровому сигналу битовой последовательности формируются пакеты, отсылающиеся провайдеру.

Полное разделение голосовой связи и системы передачи данных позволило телефонным компаниям без особых проблем внедрить ADSL. Требуется всего лишь приобрести DSLAM и разветвитель и подсоединить абонентов ADSL к этому разветвителю. Прочие системы с высокой пропускной способностью (например, ISDN) требуют гораздо больших усилий для их внедрения и согласования с имеющимся коммутационным оборудованием.

Одним из недостатков представленной на рис. 2.31 системы является наличие NID и разветвителя в жилище пользователя. Установить это оборудование может только технический специалист телефонной компании, что выражается, прежде всего, в высокой стоимости выездных услуг. По этой причине был стандартизован другой вариант комплектации, неофициально названный G.lite, в котором отсутствует разветвитель. Фактически это та же самая показанная на рис. 2.31 схема, но без разветвителя у пользователя. Имеющаяся телефонная линия используется как есть. Единственное, что пользователю необходимо сделать, это вставить в разъем каждого телефонного аппарата специальный микрофильтр, который в итоге должен оказаться в схеме между телефоном или ADSL-модемом и телефонной линией. Телефонный микрофильтр вырезает сигналы, частоты которых превышают 3400 Гц. Что же касается фильтра для ADSL-модема, то он, напротив, пропускает только высокие частоты, вырезая диапазон от 0 до 26 кГц. Однако система с разветвителем является более надежной, поэтому максимальная скорость работы G.lite — только 1,5 Мбит/с (против 8 Мбит/с в системах с разветвителем). Более подробно об ADSL можно узнать в Starr (2003).

Волокно до дома

Развернутые медные местные линии ограничивают производительность ADSL и телефонных модемов. Чтобы позволить им обеспечивать более быстрый и качественный сетевой сервис, телефонные компании обновляют местные линии при любой возможности, устанавливая оптоволокно на всем пути до зданий и офисов. Результат называют FTTH( Fiber To The Home— Волокно до дома). Хотя технология FTTH была уже доступна в течение некоторого времени, развертывание только начало расти в 2005 году с ростом спроса на высокоскоростной Интернет у клиентов, привыкших к DSL и кабелю, которые хотели загрузить фильмы. Приблизительно 4 % американских зданий теперь соединены с FTTH со скоростями доступа к Интернету до 100 Мбит/с.

Существуют несколько разновидностей форм «FTTX» (где X — это подвал, бордюр или окрестности). Они используются, чтобы отметить, что волокно может приблизиться к дому. В этом случае медь (витая пара или коаксиальный кабель) обеспечивает достаточно быструю скорость на последнем коротком отрезке. Выбор того, как далеко положить волокно, — экономический, необходимо балансировать стоимость и ожидаемый доход. В любом случае дело в том, что оптоволокно пересекло традиционный барьер «последней мили». Мы сосредоточимся в нашем обсуждении на FTTH.

Как медные провода перед этим, волоконный кабель местной линии пассивен. Это означает, что не требуется никакое оборудование с электропитанием для усиления или какой-либо иной обработки сигналов. Волокно просто переносит сигналы между домом и оконечной станцией. Это, в свою очередь, уменьшает стоимость и улучшает надежность.

Обычно волоконные кабели из зданий объединены так, чтобы для группы до 100 зданий только один кабель достигал оконечной станции. В исходящем направлении оптические разделители делят сигнал из оконечной станции так, чтобы он достигал всех зданий. Шифрование необходимо для безопасности, если только один дом должен быть в состоянии расшифровать сигнал. Во входящем направлении оптические объединители сливают сигналы из зданий в единственный сигнал, который получает оконечная станция.

Эту архитектуру называют PON( Passive Optical Network — пассивная оптическая сеть), она показана на рис. 2.32. Обычно всеми зданиями совместно используется одна длина волны для исходящей передачи и другая для входящей.

Даже с разделением огромная пропускная способность и низкое ослабление волокна означают, что PON может предоставить пользователям высокие скорости на расстояниях до 20 км. Фактические скорости передачи данных и другие детали зависят от типа пассивной сети. Распространены два вида. Сети GPON( Гигабитные PON) пришли из мира телекоммуникаций, поэтому они определены стандартом ITU. Сети EPON( Ethernet PON) больше соответствуют миру сетей, они определены стандартом IEEE. Оба вида имеют скорость около гигабита и могут перенести трафик для различных сервисов, включая Интернет, видео и голос. Например, GPON предоставляют 2,4 Гбит/с исходящего и 1,2 или 2,4 Гбит/с входящего потока.

Рис. 2.32. Пассивная оптическая сеть для Волокна до дома

Для того чтобы несколько зданий могли совместно использовать пропускную способность единственного волокна оконечной станции необходим некий протокол. В исходящем направлении это легко. Оконечная станция, может послать сообщения в каждый дом в любом порядке, в котором захочет. В обратном направлении, однако, сообщения из различных зданий нельзя послать в одно время, иначе различные сигналы столкнутся. Здания также не могут услышать передачи друг друга, таким образом, они не могут слушать перед передачей. Решение состоит в том, что оборудование в зданиях запрашивает и получает время, когда оно может использовать оборудование оконечной станции. Чтобы эта система заработала, используется процесс ранжирования, позволяющий настроить время передачи так, чтобы все сигналы, полученные в оконечной станции, были синхронизированы. Этот способ подобен кабельным модемам, которые мы рассмотрим позже в этой главе. Для получения дополнительной информации о будущем пассивных оптоволоконных сетей см. работу (Grobe и Elbers, 2008).