Глобальные01

В последнее время, все большее распространение получают технологии цифровой абонентской линии (DSL). Спецификации DSL применяются в основном, для скоростного подключения абонентов и провайдеров Internet, либо для соединения разнесенных на небольшие расстояния локальных сетей в единую – корпоративную сеть.

Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия - ЦАЛ). 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. В результате абонент получает круглосуточный доступ в сеть Интернет с сохранением нормальной работы обычной телефонной связи. Благодаря многообразию технологий DSL пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных - от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с.

Современные технологии DSL дают 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. Скорость передачи данных зависит только от качества и протяженности линии, соединяющих пользователя и провайдера. При подключении провайдеры обычно дают возможность пользователю самому выбрать скорость передачи, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.

Рассмотрим принципиальную схему работы указанной технологии. Телефонный аппарат соединяется с оборудованием телефонной станции с помощью витой пары медных проводов. Как известно 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.

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 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.

Рассмотрим существующие типы технологий DSL и основные их характеристики. 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 учитывать 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. Итак, DSL объединяет следующие технологии:

ADSL(Asymmetric DSL - асимметричная ЦАЛ)

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 DSL - ЦАЛ 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.

ADSL Lite. ADSL Lite представляет собой низкоскоростной (относительно) вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость "нисходящего" потока данных до 1 Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 512 Кбит/с. Технология ADSL Lite позволяет передавать данные по более длинным линиям, чем ADSL, более проста в установке и имеет меньшую стоимость, что обеспечивает ее привлекательность для массового пользователя.

IDSL (ISDN DSL - цифровая абонентская линия ISDN)

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 DSL - высокоскоростная ЦАЛ).

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 HDSL II является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.

G.SHDSL - симметричный доступ для предприятий, провайдеров и операторов связи. Технология G.SHDSL позволяет двум устройствам обмениваться данными по обычной телефонной линии со скоростью до 2,3 Мбит/с. Использование системы кодирования TC-PAM и смещения частот для нисходящего и восходящего трафика позволило наиболее оптимальным образом использовать всю полосу частот для передачи трафика. Такой метод модуляции позволяет получить почти предельную скорость передачи информации по линии. В отличие от кодирования 2B1Q или CAP, которые применялись в HDSL, предыдущей модификации симметричной технологии xDSL, спектр сигнала локализован в более узкой полосе частот. Это позволяет избежать перекрестных помех (при совместной работе на одном кабеле) с оборудование функционирующем как по другим xDSL технологиям, так и по технологии G.SHDSL. В технологии G.SHDSL эффективно используется адаптации скорости передачи, которая может изменяться с шагом 8 кбит/с от 192 кбит/с до максимального значения 2,32 Мбит/с, которое соответствует скорости канала E1. Для этого с помощью протокола G.hs.bis в процессе установления соединения модемы на обоих концах линии тестируют условия распространения сигнала и, в результате обмена сообщениями (hs означает handshake, т.е. рукопожатие), определяют максимальную скорость передачи, допустимую при данных условиях. Это особенно важно для определения типа обслуживания передаваемого трафика и формата передаваемых кадров. При этом максимальная длина соединения (7,5 км при скорости 192 кбит/с и более 3 км при 2,32 Мбит/с) оказывается больше, чем у других симметричных xDSL технологий, работающей при тех же скоростях передачи. Применение эхоподавления обеспечивает полностью дуплексную связь при всех значениях

скорости. Одновременная передача данных по двум парам позволяет удвоить скорость передачи и обеспечивает необходимый уровень резервирования. Технология G.SHDSL также стандартизована ITU и все ведущие производители оборудования принимали участие в его разработке.

E-SHDSL — усовершенствованный SHDSL.

Enhanced SHDSL, описанный в стандарте G.991.2.bis, использует тот же метод кодирования сигналов, но вместо 15 возможных состояний их уже 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. Технология ATM (передача в асинхронном режиме) предназначалась на роль единого стандарта сетевого взаимодействия, который должен был прийти на смену всем существующим протоколам нижнего уровня: физического, канального, сетевого. Для передачи нескольких потоков по одному каналу (мультиплексирования) и сокращения времени задержки каждые 48 байт данных упаковываются в так называемую ячейку, пятибайтовый заголовок которой содержит все необходимые сведения для пересылки с учетом 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 все тот же межсетевой протокол (IP), от которого они и должны были, по замыслу создателей, избавиться. Изобретенная телефонистами и не снискавшая особого одобрения инженеров компьютерных сетей, технология ATM так и не проникла на потребительский рынок в своем первозданном виде. Изначально предполагалось, что услуги DSL будут мультисервисными, т.е. используемыми не столько для выхода в Интернет, который в то время всерьез 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 становится ясно, что конечному пользователю гораздо интереснее иметь выход в Интернет с помощью Ethernet-подобной технологии, чем использовать систему 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 стандарте «Ethernet на первой миле» 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 пар с сохранением минимального времени задержки 2—4 мс. При этом между парами может быть четырехкратное различие по скорости, а обрыв одной из них приведет всего лишь к снижению пропускной способности, но не к потере связи. Слово «Base» в названии 2Base-

TL подчеркивает, что в отличие от 10Pass-TS технология SHDSL монопольно использует линию, не работая параллельно с обычным телефоном.

SDSL(Single Line DSL - однолинейная ЦАЛ).

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 все гладко: некоторые производители предлагают сравнительно дешевое оборудование, которое реализует стандартный протокол не полностью, а лишь частично.

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. Вопервых, 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 HDSL II.

VDSL (Very High Bit-Rate DSL - сверхвысокоскоростная ЦАЛ).

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. 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 оптиковолоконный 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.

Использование любой из приведенных выше спецификаций DSL, конечно же отражается на частотной картине внутри абонентского кабеля, что отрицательно сказывается на спектре сигналов рядом расположенных телефонных пар других абонентов. По этой причине, до недавнего времени телефонные операторы, негативно относились к прокладке транзитов xDSL в колодцах телефонной связи, рядом с обычными многопарными телефонными кабелями. Для решения проблемы была разработана следующая спецификация

– VoDSL. VoDSL – это технология передачи смешанного голосового и цифрового трафика по DSL. Это даже не технология, а интегрированное решение, которое объединяет передачу данных и голоса с использованием сервисов ATM и Frame Relay. Как известно, технология ATM является сейчас, пожалуй, единственной

технологией, способной с одинаковой эффективностью передавать голос (синхронный трафик) и данные. Однако высокая стоимость услуг ATM не позволяет использовать подобную технологию непосредственно в сетях доступа, доводя его до каждой локальной сети. Зато эта технология оказалась востребованной теми операторами связи, которые стремятся не ограничиваться предоставлением только услуг канального уровня. Особенно активны в предоставлении сетевых услуг на сегодняшний день альтернативные операторы связи. Для таких операторов предоставление разнообразных сервисов для своей клиентуры является условием коммерческого выживания на рынке связи. Для достижения этих целей технология АТМ является идеальным средством. Традиционные операторы, в первую очередь на Западе, осознали какой огромный кусок прибыли они теряют, ограничиваясь лишь традиционными телефонными услугами. В результате и образовалась новая ниша на рынке устройств доступа, которую стремятся заполнить производители оборудования, выпуская интегрированные устройства доступа нового поколения. В данном случае они ориентируются не на конечных потребителей сетевых услуг, а на операторов связи и провайдеров услуг.

Рассмотрим эволюцию технологий доступа по телефонной линии на примере приведенных ниже схем

1.Модем с тоновой модуляцией

2.ADSL-модем

3.Доступ с использованием технологии VoDSL

Стандартная схема реализации VoDSL предполагает использование нового поколения интегрированных устройств доступа IAD (Integrated Access Device –

интегрированное устройство доступа), которые инкапсулируют потоки данных и голос в пакеты или ячейки и передают их с помощью технологии xDSL на

DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer – мультиплексор цифровой абонентской линии), который разделяет потоки данных и голосовые каналы. Наиболее эффективно он это сделает, если весь трафик уже будет упакован в ячейки, соответствующие своему уровню адаптации (AAL - ATM Adaptation Layer): голос - в AAL-2, данные - в AAL-5. Если ранее VoDSL рассматривалась провайдерами как дополнительная услуга для пользователей xDSL, то в последнее время VoDSL становится основным приложением такого сервиса, особенно при проектировании корпоративных и операторских сетей. В настоящее время существуют различные точки зрения, даже у ведущих производителей, на то, что представляет собой интегрированное устройство доступа. С точки зрения пользователя, IAD должен представлять собой полностью прозрачное устройство, подключающее его оборудование к имеющейся инфраструктуре. С точки зрения провайдера - это мультисервисное устройство, которое одинаково хорошо работает как на местных телефонных линиях, так и на каналах E1.

Таким образом, на данный момент нами рассмотрены теоретические основы построения глобальных сетей, типы линий связи, используемых для организации взаимодействий в глобальных сетях. Кроме этого, приведены физические протоколы основных сетевых технологий глобальных сетей, применяемых для подключения конечных пользователей либо для организации более производительных соединений предназначенных для передачи трафика между телекоммуникационными операторами и провайдерами информационных услуг. В ходе описания сетевых технологий применяемых в глобальных сетях, определена тенденция видоизменения трафика глобальной сети, а именно – чем дальше развиваются технологии глобальных сетей, тем больше информационных и прикладных услуг реализуется в виде цифрового трафика, в отличии от глобальных сетей используемых ранее и обслуживающих разнородный – цифро-аналоговый трафик. Подобного рода гомогенизация трафика глобальных сетей, в будущих информационных технологиях становится неотъемлемым условием их создания и внедрения. Таким образом, цифровая форма передачи информации, на сегодняшний день является универсальной, и рекомендуемой для применения не только в локальных сетях, но и в сетях содержащих широкий спектр предоставляемых услуг (интегрированных сетях) для пользователей, а так же в сетях обеспечивающих возможность существования такой интеграции – сетях телекоммуникационных операторов и магистральных линиях связи.