В последние годы развитие рынка телекоммуникационных услуг, привело к дефициту пропускной ёмкости каналов доступа к существующим сетям провайдеров. Если на корпоративном уровне эта проблема снимается, предоставлением в аренду высокоскоростных каналов передачи данных, то какую альтернативу можно предложить абонентам на существующих линиях, вместо коммутируемого соединения, в квартирном секторе и секторе малого бизнеса?
На сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям - так называемое Dialup соединение. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов, возможность обмена пользователями мультимедийной информацией, поставило задачу об увеличении пропускной способности существующей абонентской линии. Решением данного вопроса, стало развитие ADSL технологии.
Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия), является наиболее перспективной в настоящее время, на данном этапе развития абонентских линий. Она входит в общую группу технологий высокоскоростной передачи данных, объединённых общим термином DSL (Digital Subscriber Line- цифровая абонентская линия).
Основное преимущество данной технологии в том, что нет необходимости прокладывать кабель до абонента. Используются уже проложенные телефонные кабели, на которые устанавливаются сплиттеры для разделения сигнала на "телефонный" и "модемный". Для приёма и передачи данных используются разные каналы: приёмный обладает существенно большей пропускной способностью.
Общее название технологий DSL возникло в 1989году, когда впервые появилась идея использовать аналогово-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 кинтерактивным видеослужбам (видео позапросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям). На сегодняшний день технологии DSL, представлены:
- 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 клокальным 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 1,5Мбит/с до 8Мбит/с искорость "восходящего" потока данных от 640Кбит/с до 1,5Мбит/с. ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6-8Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5км по проводам диаметром 0,5мм.
- 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 посигналу, поступающему от станции
- G . Lite (ADSL.Lite)
Представляет собой более дешёвый и простой в установке вариант технологии ADSL, обеспечивающий скорость "нисходящего" потока данных до 1,5Мбит/с и скорость "восходящего" потока данных до 512Кбит/с или по 256Кбит/с в обоих направлениях.
- 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 (1,544Мбит/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 1,544Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048Мбит/с.) Хотя расстояние, на которое система HDSL передает данные (а это порядка 3,5- 4,5км), 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 удалённых узлов АТС, серверов Интернет, локальных сетей и т.п.
- 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 3км. В пределах этого расстояния технология SDSL обеспечивает, например, работу системы организации видеоконференций, когда требуется поддерживать одинаковые потоки передачи данных в оба направления.
- SHDSL (Simmetric High Speed Digital Subscriber Line - симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия
Наиболее современный тип технологии DSL, нацелен прежде всего на обеспечение гарантированного качества обслуживания, то есть при заданной скорости и дальности передачи данных обеспечить уровень ошибок не хуже 10 -7 даже в самых неблагоприятных шумовых условиях.
Этот стандарт является развитием HDSL, поскольку он позволяет передавать цифровой поток по одной паре. Технология SHDSL имеет несколько важных преимуществ по сравнению с HDSL. Прежде всего, это лучшие характеристики (в отношении предельной длины линии и запаса по шумам) за счет применения более эффективного кода, механизма предварительного кодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров интерфейса. Эта технология спектрально совместима и с другими технологиями DSL. Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с HDSL, то при любой скорости сигнал SHDSL занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал HDSL. Поэтому, создаваемые системой SHDSL, помехи для других систем DSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами от HDSL. Спектральная плотность сигнала SHDSL имеет такую форму, что он оказывается спектрально совместим с сигналами ADSL. В результате этого, по сравнению с однопарным вариантом HDSL, SHDSL позволяет повысить на 35-45% скорость передачи при той же дальности или увеличить дальность на 15-20% при той же скорости.
- 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.
- 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 от13 до 52 Мбит/с, а скорость передачи данных "восходящего" потока в пределах от 1,5 до 2,3 Мбит/с, при чем по одной витой паре телефонных проводов. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26Мбит/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 300метров 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. Технология не стандартизована, у разных производителей оборудования разные значения скоростей.
Так что же такое ADSL? Прежде всего, ADSL
является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных
проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. Линия ADSL соединяет
оборудование доступа на стороне провайдера DSLAM (DSL Access
Multiplexor) и модем клиента, 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 частотного
разделителя фильтра - splitter, и направляет его к обычному телефонному
аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно
с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае
неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель
представляет собой частотный фильтр, который может быть, как
интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.
Рис. 1
Рис. 2
ADSL 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. Такая ассиметрия вводится искусственно, современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента (обмен командами, служебный трафик) вполне достаточно 64-128 Кбит/с. По статистике, входящий трафик в несколько раз, а иногда и на порядок, превышает исходящий. Такое соотношение скоростей обуславливает оптимальную производительность.
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 1МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90дБ. 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 (так же 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).
Рис. 3
При FDM один диапазон выделяется для передачи "восходящего" потока данных, а другой диапазон для "нисходящего" потока данных. Информационный "нисходящий" поток разбивается на несколько информационных каналов - DMT (Discrete Multi-Tone), каждый из которых передается на своей несущей частоте с использованием QAM. QAM это метод модуляции - Quadrature Amplitude Modulation, называемый квадратурно-амплитудной модуляцией (КАМ). Он используется для передачи цифровых сигналов и предусматривает дискретное изменение состояния сегмента несущей одновременно по фазе и амплитуде. Обычно DMT разбивает полосу от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Данный метод по определению решает проблему разделения полосы между голосом и данными (голосовую часть он просто не использует), но более сложен в реализации, чем CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) - амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. DMT утвержден в стандарте ANSI T1.413, а также рекомендован как основа спецификации Universal ADSL. 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 таже 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 ни каких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL.
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".
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).
Максимальная скорость приёма - DS (down stream) и передачи - US (up stream), зависит от многих факторов, зависимость от которых, мы постараемся рассмотреть позднее. В классическом варианте, в идеале скорость приёма и передачи зависит и обусловлена DMT (Discrete Multi-Tone) разбиением полосы пропускания от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц. Эти каналы в свою очередь представляют собой 8 цифровых потоков T1, E1. Для передачи down stream используется 4 T1,E1 потока, общая максимальная пропускная способность которых составляет 6,144Мбит/сек - в случае T1 или 8,192Мбит/сек в случае E1. Для передачи up stream один поток T1 - 1,536 Мбит/с. Указаны предельные максимальные скорости без учёта накладных расходов, в случае классического ADSL. Каждый поток снабжается кодом исправления ошибок (ECC) путём введения дополнительного бита.
Теперь рассмотрим, как происходит реальная передача данных на следующем примере. Информационные IP-пакеты, генерируемые как в локальных сетях клиентов, так и персональными компьютерами, непосредственно подключенными к Internet, будут поступать на вход ADSL модема в обрамлении стандарта Ethernet 802.3. Абонентский модем разбивает и "укладывает" содержимое кадров Ethernet 802.3 в ячейки АТМ, снабжает последние адресом назначения и передает их на выход ADSL-модема. Тот в соответствии со стандартом Т1.413 "инкапсулирует" АТМ-ячейки в цифровой поток E1,T1, а затем трафик по телефонной линии поступает на DSLAM. Станционный концентратор DSL multiplexor - DSLAM, осуществляет процедуру "восстановления" АТМ-ячеек из формата пакетов Т1.413 и направляет их по протоколу ATM Forum PVC (Permanent Virtual Circuit) в подсистему магистрального доступа (АТМ-сеть), которая и доставляет АТМ-ячейки по указанному в них адресу, т. е. на один из центров предоставления услуг. При реализации услуги доступа в Internet, ячейки поступают на маршрутизатор Internet-провайдера, выполняющий функцию терминального устройства в постоянном виртуальном канале (PVC) между абонентским терминалом и узлом Internet-провайдера. Маршрутизатор производит обратное (по отношению к абонентскому терминалу) преобразование: собирает поступающие ячейки АТМ и восстанавливает исходный кадр формата Ethernet 802.3. При передаче трафика из центра предоставления услуг к абоненту осуществляются совершенно аналогичные преобразования, только в обратном порядке. Другими словами, между портом Ethernet абонентского терминала и виртуальным портом маршрутизатора создается "прозрачная" локальная сеть протокола Ethernet 802.3, и все подключенные к абонентскому терминалу компьютеры воспринимают маршрутизатор Internet-провайдера как одно из устройств локальной сети.
Общим знаменателем при оказании услуг доступа в Internet является протокол сетевого уровня IP. Поэтому цепочку протокольных преобразований, осуществляемых в сети широкополосного доступа, можно представить следующим образом: клиентское приложение - пакет IP - кадр Ethernet (IEEE 802.3) - ячейки ATM (RFC 1483) - модулированный сигнал ADSL (T1.413) - ячейки ATM (RFC 1483) - кадр Ethernet (IEEE 802.3) - пакет IP - приложение на ресурсе в Internet.
Как уже было упомянуто выше, заявленные скорости, возможны только в идеальном варианте и без учёта накладных расходов. Так в потоке E1 при передаче данных один канал (зависит от используемого протокола) используется для синхронизации потока. И в итоге максимальная скорость с учётом накладных расходов составит Down stream - 7936Кбит/сек. Существуют и другие факторы, оказывающие значительное влияние на скорость и стабильность соединения. К таким факторам относятся: протяжённость линии (пропускная способность линии DSL обратно пропорциональна длине абонентской линии) и сечение провода. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. Так же на скорость передачи данных влияет общее состояние абонентской линии, наличие скруток, кабельных отводов. Самыми "вредными", факторами, напрямую влияющими на возможность установки соединения ADSL, является наличие на абонентской линии Пупиновских катушек, а так же большого количества отводов. Ни одна из технологий DSL не может быть использована на линиях, имеющих Пупиновские катушки. Идеально при проверке линии не только определить наличие пупиновских катушек, но и найти точное место их установки (все равно ведь придется искать катушки и снимать их с линии). Пупиновская катушка, используемая в аналоговых системах телефонной связи, представляет собой катушку индуктивности 66 или 88 мГн. Исторически Пупиновские катушки использовались в качестве конструктивного элемента длинной (более 5,5 км) абонентской линии, позволяющего улучшить качество передаваемых звуковых сигналов. Под кабельным отводом обычно понимается участок кабеля, который подключен к абонентской линии, но не входит в прямое соединение абонента с телефонной станцией. Кабельный отвод обычно подключен к основному кабелю и образует разветвление в форме буквы "Y". Часто бывает так, что кабельный отвод идет к абоненту, а основной кабель идет дальше (при этом данная пара кабеля должна быть разомкнута на конце). Однако на пригодность конкретной абонентской линии для использования технологии DSL влияет не сколько сам факт наличия подключения, сколько длина самого кабельного отвода. До определенной длины (порядка 400 метров) кабельные отводы не оказывают значительного влияния на xDSL. Кроме того, кабельные отводы по-разному воздействуют на разные технологии xDSL. Например, технология HDSL допускает наличие кабельного отвода до 1800 метров. Что касается ADSL, то кабельные отводы не препятствуют самому факту организации высокоскоростной передачи данных по медной абонентской линии, но могут сузить полосу пропускания линии и, соответственно, снизить скорость передачи.
В плюсах высокочастотного сигнала, дающего возможность цифровой передачи данных, лежат его же минусы, а именно подверженность к воздействиям внешних факторов (различные наводки от сторонних электромагнитных приборов), а так же возникающие физические явления в лини при передаче. Увеличение ёмкостных характеристик канала, возникновение стоячих волн и отражений, изоляционные характеристики линии. Все эти факторы приводят к возникновению постороннего шума на линии, и более быстрому затуханию сигнала и как следствие к уменьшению скорости передачи данных и уменьшение протяжённости линии пригодной для передачи данных. Некоторые значения характеристик линии ADSL, по которым напрямую можно судить о качестве телефонной линии способен дать сам ADSL модем. Почти во всех моделях современных ADSL модемов, содержится информация о качестве соединения. Чаще всего вкладка Status->Modem Status. Примерное содержание (может меняться в зависимости от модели и производителя модема) следующее:
Modem Status
Connection Status Connected
Us Rate (Kbps) 511
Ds Rate (Kbps) 2042
US Margin 26
DS Margin 31
Trained Modulation ADSL_2plus
LOS Errors 0
DS Line Attenuation 30
US Line Attenuation 19
Peak Cell Rate 1205 cells per sec
CRC Rx Fast 0
CRC Tx Fast 0
CRC Rx Interleaved 0
CRC Tx Interleaved 0
Path Mode Interleaved
DSL Statistics
Near End F4 Loop Back Count 0
Near End F5 Loop Back Count 0
Поясним некоторые из них:
Connection Status Connected - статус соединения
Us Rate (Kbps) 511 - скорость исходящего потока Up Stream
Ds Rate (Kbps) 2042 - скорость нисходящего потока Down Stream
US Margin 26 - Уровень шума исходящего соединения в db
DS Margin 31 - Уровень шума нисходящего соединения в db
LOS Errors 0 -
DS Line Attenuation 30 - Затухание сигнала в нисходящем соединении в db
US Line Attenuation 19 - Затухание сигнала в исходящем соединении в db
CRC Rx Fast 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Tx Fast 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Rx Interleaved 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
CRC Tx Interleaved 0 - кол-во нескорректированных ошибок. Есть еще и FEC (скорректированные) и HEC - ошибки
Path Mode Interleaved - Режим коррекции ошибок включен (Path mode Fast - выключен)
По этим значениям можно судить, а так же контролировать самостоятельно, о состоянии линии. Значения:
Margin - SN Margin (Signal to Noise Margin or Signal to Noise Ratio). Уровень шума помех, зависит от множества различных факторов-намокания, количества и протяжённости отводов, синхронность линии, "распаренность-битость" кабеля, наличие скруток, качество физических соединений. При этом происходит снижение сигнала исходящего потока ADSL (Upstream) вплоть до его полного отсутствия и, как следствие, потерей ADSL модемом синхронизации
Line Attenuation - величина затухания (чем больше расстояние от DSLAMa, тем больше величина затухания. Чем больше частота сигнала, а следовательно скорость соединения тем больше величина затухания).
ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) - модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Выделяют две группы факторов, которые влияют на параметры качества ADSL:
Влияние оконечных устройств и DSLAM на АТС
Технология ADSL предусматривает технологическую независимость параметров ADSL модема и оборудования провайдера (DSLAM). Устройства являются разными, поэтому любые варианты нестыковки сказываются на качестве доступа ADSL. Фактор нестыковки может проявиться в том, что модем и DSLAM могут установить не самый эффективный режим работы. Нарушения в процессе согласования схем кодирования и сбои в алгоритме диагностики SNR могут привести к ухудшения качества подключения ADSL.
Влияние параметров абонентской линии
Самым значимым для эксплуатации фактором, влияющим на параметры качества ADSL, являются параметры абонентской кабельной пары. Так как абонентский кабель и его параметры в большинстве случаев не модернизируются, а уже имеется у провайдера в том виде и состоянии, в котором он дожил до наших дней, то здесь содержится самый слабый элемент технологической цепи ADSL. Ни для кого не секрет что износ абонентских линий крайне высок, особенно в сельской местности.
Рассмотрим какие из параметров являются самыми критичными для качества ADSL.
Базовые параметры абонентских кабелей — это параметры, которые используются для паспортизации кабельной системы оператора:
Cпециализированныe параметры:
Распространенные проблемы с кабелем
Неоднородность в кабеле негативно сказывается на передаче данных. Отпайка очень распространенное явление в российской проводке. Передаваемый сигнал через отпайку разветвляется, а затем отражается от несогласованного конца отпайки. В результате на стороне приемника оказывается 2 сигнала: прямой и отраженный. Отраженный в данном случае может рассматриваться как шум, поэтому его влияние на качество передачи весьма ощутимо.
Взаимное влияние абонентских кабелей друг на друга характеризуется переходными помехами. Влияние на качество передачи очень сложно и носит фактор случайности. Например, взаимное влияние одной пары на другую может существовать потенциально, но никак не проявляться. Но при подключение еще одного пользователя ADSL может отразиться на качестве обоих подключений.
Основные проблемы, возникающие при использовании ADSL модема
Разрывы соединения
Это самая распространенная и очень часто встречающаяся проблема. Характер разрывов может быть различным: логические разрывы, при которых ADSL модем разрывает подключение к серверу, при этом физическое соединение с АТС не пропадает. И физические разрывы — при которых обрывается физическая связь с АТС.
При логических разрывах
необходимо проводить проверку модема, обновление программного обеспечения (прошивки) модема до последней версии, в некоторые случаях для выявления источника проблемы поможет проверка подключения с другим модемом. Если все эти рекомендации не помогли решить проблему, возможна она заключается на стороне провайдера.
При физических обрывах
связи в первую очередь необходимо проверять схему подключения, качество соединения и состояние телефонных кабелей.
Самостоятельно мы можем проверить параметры соединения модема на линии через web-интерфейс модема. Для этого необходимо зайти по адресу http://192.168.1.1 (в некоторых марках модема 192.168.0.1, 192.168.10.1) указав логин admin, пароль admin (логин/пароль может быть другим если при настройке модема его меняли).
Обычно информация о параметрах соединения находится в разделах системной информации. Информативность параметров зависит от марки и модели модема и версии программного обеспечения (прошивки), например в модемах D-link серии 25хх это выглядит так:
Основные параметры на которые следует обратить внимание:
Параметры для диагностики
Отношение сигнал/шум (SNR)
— используется в качестве критерия оценки состояния линии и определяет минимальный предел, при котором уровень сигнала выше уровня шума:
6dB и ниже — плохая линия, присутствуют проблемы синхронизации;
7dB-10dB — возможны сбои;
11dB-20dB — хорошая линия, без проблем с синхронизацией;
20dB-28dB — очень хорошая линия;
29dB и выше — отличная линия.
Затухание сигнала (Line Attenuation)
— показывает затухание сигнала в линии в момент синхронизации модема с DSL-коммутатором. Этот параметр зависит от длины кабеля между модемом и DSL-коммутатором:
до 20 dB - отличная линия
от 20 dB до 40 dB - рабочая линия
от 40 dB до 50 dB - возможны сбои
от 50 dB до 60 dB - периодически пропадает синхронизация
от 60 dB и выше - работа оборудования невозможна
Методика диагностики проблемы с разрывами соединения
Проверяем схему подключения ADSL модема к телефонной линии. Определенный процент проблем возникает именно из-за неправильной собранной схемы подключения модема к телефонной линии.
Правильная схема подключения
Проверяем телефонные провода на предмет некачественного соединения (скрутки, «лапша», плохая опрессовка коннекторов).
Для исключения вероятности влияния соединительных кабелей, сплиттера на качество соединения, необходимо проверить качество соединения напрямую, т.е. подключить ADSL модем напрямую в телефонную розетку.
Пробуем проверить соединение при помощи другого ADSL модема. Особенно это стоит сделать, если ADSL модем эксплуатируется более 3-4 лет.
Если вышеприведенные действия не исправили положения, то необходимо обратиться к вашему провайдеру для проведения детальной проверки телефонной линии.
Низкая скорость
Технология ADSL является устаревшей и не самой скоростной по сравнению с FTTB (оптика в дом), но существуют районы, территории где из-за отсутствия альтернативных схем подключения, данный вид связи является единственно возможным. В частный сектор на смену ADSL подключения начинает внедряться новая технология GPON. Подробнее о ней можно прочить .
Проблема низкой скорости может проявляться в различных ситуациях. Условно проблемы можно разделить на несколько видов:
физические
— неверная схема подключения, проблема с телефонной линией, удаленность серверов, расстояние от АТС до модема и прочее,
программные
— проблемы с программным обеспечением на компьютере, неверно настроенные межсетевые экраны, антивирусы, peer-to-peer клиенты.
аппаратные
— слабый передатчик wi-fi, проблемы с сетевой картой, проблема с роутером и т.д.
В каждом отдельном случае решение проблемы будет разным, соответственно и методы поиска неисправности тоже будут отличаться.
При использовании ADSL модема пользователю без специальных технических знаний под силу самому посмотреть на какой скорости соединяется его ADSL модем. Как было озвучено ранее, для этого достаточно зайти по адресу http://192.168.1.1. Например на модеме D-link серии 25хх мы можем увидеть следующее:
Обращаем внимание на значения параметра Attainable rate (максимально возможная скорость на линии)
. В нашем примере это — 26712 Kbps (26 мбит/с), и Downstream rate (текущая скорость соединения)
— это 6141 Kbps (6 мбит/с)
Данные цифры говорят нам о том, что модем соединен на скорости до 6 мбит/с из 25 мбит/с возможных. Скорость равная 6 мбит/с — это величина скорости установленная на порту DSLAM и может быть изменена сотрудником технической поддержки.
Если вы изменили тариф с 6 мбит/с на большую скорость, например 15 мбит/с, то по факту скорость останется прежней 6 мбит/с до тех пор, пока на станционном оборудовании (DSLAM), к которому вы подключены, не изменят настройки порта.
Важное значение при использовании технологии ADSL играет расстояние до АТС, к которой вы подключены. Чем дальше вы находитесь от АТС, тем меньшую скорость соединения вы сможете получить.
Например, при расстоянии до АТС 4-4,5 км, учитывая состояние проводки, получить стабильный интернет на скорости больше 2-3 мбит/с вряд ли получится.
Обычно для проверки скорости пользователи используют speedtest.net , 2ip.ru или первый попавшийся ресурс в результатах поисковых систем. И если показатели скорости не соответствуют заявленной по тарифу начинают обращаться с жалобами по низкой скорости.
В данной ситуации многие пользователи не учитывают множество факторов: от местоположения выбранного сервера, используемого для теста до сетевой активности на компьютере, с которого производится тест.
Результаты тестирования будут объективным если:
- отключить все приложения которые могут использовать интернет канал
- убедится в том, что во время тестирования не происходит обновления операционной системы, антивирусов, других программ в которых выбран режим автообновления
- выгрузить peer-to-peer клиенты (transmission, utorrent, skype и прочее)
- временно отключить антивирус (особенно если это avast, kaspersky)
- проверить правильность указанных DNS-серверов
- попробовать проверить подключение без использования прокси-сервера
Если показатели скорости на тесте соответствуют выбранному тарифному плану, но страницы загружаются крайне медленно, можно попробовать перезагрузить оборудование: модем, роутер, свитч, компьютер.
Низкая исходящая скорость
Так как технология ADSL является ассиметричной, то еще одно значение скорости — исходящая скорость (Upstream rate) будет намного меньше чем входящая скорость (Downstream rate). Асимметричность ADSL подразумевает передачу больших объемов информации к пользователю и небольших объемов от пользователя. Обычно в договоре с провайдером прописано, что исходящая скорость не может превышать 800 Kbps. В реальных условиях — 600-700 Kbps.
В зависимости от настроек порта на DSLAM и ADSL модема, состояния телефонной линии и удаленности от АТС, исходящая скорость может достигать до 1,5-2 Мбит/с.
Поэтому если мы видим Upstream rate 636 Kbps (0,6 Мбит/с), а Attainable rate для upstream 1218 Kbps (1,2 Мбит/с), то есть вероятность увеличения исходящей скорости в большую сторону.
Не загружаются страницы при использовании ADSL модема
При возникновении проблем с открытием страниц, индикация на ADSL модеме поможет максимально быстро диагностировать и определить проблему. Например:
Некоторые производители ADSL модемов заменяют надписи под индикаторами на графические обозначения. Для того, чтобы узнать что означает индикация необходимо обратиться к руководству пользователя на устройство.
Технологии и стандарты ADSL2 и ADSL2+
Технологии ADSL2 и ADSL2+, обеспечивающую возможность реализации истинных решений. Для новых видеоприложений, таких как IPTV и VoD, требуются высокие скорости передачи (свыше 10 Мбит/с) в направлении к пользователю, а технология ADSL2+ может их обеспечить. Скорости передачи по ADSL2+ достигают 24 Мбит/с.
Преимущества
Технология ADSL2+ имеет также ряд новых функций и преимуществ по сравнению с более старым вариантом ADSL. Самые главные отличительные свойства, такие как увеличение дальности действия и скорости передачи, диагностика линии, управление мощностью передачи, быстрое установление соединений и улучшенное взаимодействие, уже с начального этапа интегрированы на новых абонентских платах узлов BAN, mBAN и ipBAN. Технология ADSL2+ отлично годится также для замены VDSL в среде домашних абонентов с более взыскательными требованиями к доступу. С использованием ADSL2+ провайдеры видеоуслуг смогут предложить пользователям даже 3 одновременные видеопрограммы на одном широкополосном порте.
Основные отличительные особенности и преимущества
Улучшенные параметры скорости и дальности передачи
В ADSL2 и ADSL2+ применяется улучшенная модуляция, обеспечивающая уменьшение количества служебной информации в заголовках кадров (framing overhead), более высокий выигрыш от кодирования, а также предоставляющая усовершенствованные механизмы инициализации и алгоритмы обработки сигналов. ADSL2 позволяет увеличить скорость передачи данных в направлении к пользователю до более 12 Mбит/с, по сравнению с приблизительно 8 Mбит/с в случае ADSL. ADSL2 позволяет увеличить длину шлейфа приблизительно на 200 м, или увеличить скорость передачи данных примерно на 50 кбит/с на том же расстоянии для абонентских линий большой протяженности.
Стандарт ADSL2+ позволяет в два раза увеличить максимальную частоту, используемую для передачи данных в направлении к пользователю - 2,2 МГц вместо 1,1 МГц. Это позволяет увеличить максимальную скорость передачи в нисходящем направлении до 25 Mбит/с на телефонных линиях длины до 1500 м.
Диагностика и автоматическая регулировка
Функции мониторинга в реальном масштабе времени предоставляют в масштабе реального времени информацию о качестве линии и шуме на обоих концах линии. Поставщики услуг могут использовать эти данные для мониторинга качества ADSL-соединения и предотвращения ухудшений обслуживания. Кроме того, с помощью этих данных поставщики смогут определить, можно ли конкретному пользователю предоставить услуги с более высокой скоростью передачи. SELT (тестирование линии без подключения удаленного конца) и DELT (тестирование линии с подключением удаленного конца) предоставляют возможность определить перед эксплуатацией длину линии, наличие короткозамкнутых и разомкнутых цепей, сечение проводов и предполагаемую пропускную способность. В случае изменения условий в канале используется новая возможность, которая называется плавной регулировкой скорости передачи (SRA- seamless rate adaptation). Эта возможность позволяет системе ADSL2 изменять скорость передачи данных соединения без прерывания обслуживания или возникновения битовой ошибки.
Расширенные возможности управления питанием
Наличие двух режимов управления питанием позволяет сократить расход энергии, одновременно поддерживая функцию постоянного подключения ADSL для пользователей. Режим питания L2 предназначен для режима низкой скорости передачи, который не требует наличия полного ширины полосы пропускания, а режим питания L3 предназначен для режима ожидания или "спящего" режима. Эта функция позволяет сократить расход энергии более чем на 50 % для каждой линии.
Быстрый запуск
Режим быстрого запуска сокращает время инициализации от приблизительно 10 секунд до менее 3 секунд.
Полностью цифровой режим
Эта дополнительная опция отводит "телефонную" полосу частот под передачу данных. При этом случае скорость передачи данных в восходящем направлении (от пользователя к сети) вырастает на 256 кбит/с, что может являться привлекательным решением для предприятий, у которых услуги голосовой связи предоставляются по разным телефонным линиям и для которых возможность увеличения скорости восходящего потока данных представляет особый интерес. Эта возможность может также заинтересовать поставщиков услуг, которые могут арендовать абонентские линии у телекоммуникационных компаний на основе разделения абонентских линий (LLU).
Улучшенные возможности взаимодействия оборудования
Новые процедуры инициализации модема позволяют решить проблемы совместимости оборудования и обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристики, когда соединяются ADSL-трансиверы различных поставщиков микросхем.
Другие функции и возможности
Каналообразование
Возможности каналообразования ADSL2 обеспечивают поддержку технологии передачи таким способом образованных голосовых каналов по линиям DSL (CVoDSL), метод прозрачной транспортировки голосового трафика TDM по линиям DSL. CVoDSL передает голосовой трафик на физическом уровне, позволяя помещать аналоговые телефонные "линии" в DSL-канал и передавать их параллельно с трафиком данных, поддерживая как аналоговую телефонную сеть (POTS), так и высокоскоростной доступ в Internet.
Объединение нескольких линий для более высоких скоростей передачи
Новые стандарты поддерживают инверсное мультиплексирование для ATM (IMA), разработанное АТМ Форумом для сетей с традиционной архитектурой АТМ. Благодаря IMA, интегральные схемы ADSL2 могут объединить нескольких медных пар в единый канал ADSL. В результате обеспечивается скорость передачи данных по существующим медным линиям, сравнимая с оптоволоконными линиями.
Поддержка услуг пакетных сетей
Услуги пакетных сетей (например, Ethernet) могут передаваться поверх ADSL2 в качестве дополнения к ATM.
В наши дни доступ в интернет нужен практически всем. Будь то работа, развлечения, общение – глобальная сеть повсеместно вошла в нашу жизнь. Для обеспечения доступа в интернет дома или в офисе необходим модем, который позволит подключить к сети все необходимые устройства. В крупных городах провайдеры предлагают оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы, которые позволяют получить быстрое и стабильное соединение. Однако для проведения таких кабелей необходимо, чтобы количество пользователей позволяло заполнить всю полосу пропускания кабеля – иначе это просто не выгодно. Поэтому возможность подобного соединения предоставляется бизнесом далеко не везде. Особенно это касается небольших городов, посёлков и деревень. А что делать, если такие услуги не предоставляются, а интернет всё равно нужен?
Существуют разные варианты, и один из лучших – использование витой пары абонентских телефонных проводов. Многие с ужасом вспомнят неработающий телефон во время использования интернета. Однако технологии уже давно ушли далеко вперёд. Сегодня наиболее распространены и эффективны технологии xDSL. DSL переводится как цифровая абонентская линия (digital subscriber line). Эта технология позволяет добиться довольно высокой скорости передачи данных по медным парам телефонных проводов, при этом не занимая телефон. Дело в том, что для передачи голоса используется диапазон частот от 0 до 4 кГц, в то время как по медному телефонному кабелю можно передать сигналы с частотой до 2,2 МГц, и именно участок от 20 кГц до 2,2 МГц использует технология xDSL. На скорость и стабильность такого соединения влияет длина кабеля, то есть чем дальше от вашего модема находится телефонный узел (или другой модем в случае создания сети), тем ниже будет скорость передачи данных. Стабильность сети обусловлена тем, что поток данных идёт от пользователя напрямую к узлу, на его скорость не влияют другие пользователи. Важный фактор: для предоставления xDSL соединения не нужно проводить замену кабелей, что делает теоретически возможным подключение интернета везде, где есть телефон (зависит от наличия такой услуги у провайдера).
Модем xDSL станет связующим звеном между телефонным кабелем и вашими устройствами (или маршрутизатором), однако при выборе конкретной модели нужно учитывать целый ряд характеристик, которые подойдут именно вам.
Чем различаются модемы xDSL
Технологии xDSL
В аббревиатуре xDSL буква «x» подразумевает первую букву технологии DSL. Технологии xDSL различаются по расстоянию передачи сигнала, скорости передачи данных, а также по разнице в скоростях передачи входящего и исходящего трафиков.Технология ADSL переводится как асимметричная цифровая абонентская линия. Это значит, что скорость передачи входящих и исходящих данных различается. В данном случае скорость приёма данных равна 8 Мбит/с, а передачи – 1,5 Мбит/с. При этом максимальное расстояние от телефонного узла (или другого модема в случае создания сети) равно 6 км. Но максимальная скорость возможная лишь на минимальном расстоянии от узла: чем дальше, тем она ниже.
Технология ADSL2 гораздо лучше использует пропускную способность провода. Главное его отличие – возможность распределять информацию по нескольким каналам. То есть он использует, к примеру, пустующий исходящий канал, когда входящий перегружен, и наоборот. Благодаря этому его скорость приёма данных равна 12 Мбит/с. Скорость передачи осталась такой же, как в ADSL. При этом максимальное расстояние от телефонного узла (или другого модема) – уже 7 км.
Технология ADSL2+ удваивает скорость входящего потока данных благодаря увеличению используемого диапазона частот до 2,2 МГц. Таким образом, скорость приёма данных уже равна 24 Мбит/с, а передачи – 2 Мбит/с. Но такая скорость возможна лишь на расстоянии менее 3 км от узла – дальше она становится аналогичной технологии ADSL2. Преимущество оборудования, работающего с технологией ADSL2+, заключается в том, что оно совместимо с предыдущими стандартами ADSL.
Технология SHDSL - стандарт высокоскоростной симметричной передачи данных. Это значит, что скорости приёма и отдачи одинаковы – 2,3 Мбит/с. При этом эта технология может работать с двумя медными парами – тогда скорость удваивается. Максимальное расстояние от телефонного узла (или другого модема) равно 7,5 км.
Технология VDSL обладает максимальной скоростью передачи данных, но существенно ограничена расстоянием от узла. Она работает как в ассиметричном, так и в симметричном режимах. В первом варианте скорость приёма данных доходит до 52 Мбит/с, а передачи – 2,3 Мбит/с. В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с. Однако высокие скорости доступны на расстоянии не более 1,3 км от узла.
При выборе xDSL модема необходимо ориентироваться на расстояние до телефонного узла (или другого модема). Если оно небольшое, можно смело ориентироваться на VDSL, если же узел далеко – стоит выбрать ADSL2+. При наличии двух медных пар проводов можно обратить внимание и на SHDSL.
Стандарты Annex
Annex - разновидность стандартов ADSL для передачи высокоскоростных данных совместно с аналоговой телефонией (обычным телефоном).Стандарт Annex A - использует для передачи данных частоты с 25кГц до 138кГц, и для получения данных - с 200кГц до 1,1МГц. Это обычный стандарт для технологии ADSL.
Стандарт Annex L позволяет увеличить максимальное расстояние связи до 7 км благодаря увеличению мощности на низких частотах. Но этот стандарт используют не все провайдеры из-за создания помех.
Стандарт Annex M позволяет увеличить скорость исходящего потока до 3,5 Мбит/с. Но на практике скорость соединения колеблется от 1,3 до 2,5 Мбит/с. Для бесперебойного соединения этот стандарт требует телефонную линию без повреждений.
DHCP-сервер
Аббревиатура DHCP переводится как протокол динамической настройки узла. DHCP-сервер - это программа, позволяющая провести автоматическую настройку локальных компьютеров для работы в сети. Она выдаёт клиентам IP-адреса (уникальные идентификаторы устройства, подключённого к локальной сети или интернету), а также дополнительные параметры, необходимые для работы в сети. Это позволит вам не прописывать IP вручную, что облегчит работу в сети. Однако нужно учесть, что для таких устройств, как сетевые принтеры, и для постоянного удалённого доступа к компьютеру с помощью специальных программ будет желателен статистический, а не динамический IP, так как постоянная смена IP вызовет сложности.
Порты USB
На сегодняшний день существует два варианта организации подключения к сети интернет по ADSL-технологии: через USB-порт и через Ethernet-порт.Внешний USB ADSL-модем подключается к компьютеру посредством USB-порта. Питание он получает от компьютера. Преимущества таких модемов: низкая стоимость и простота использования. Минусами можно назвать совместимость не со всеми компьютерами, необходимость регулярной переустановки драйверов, работа только с одним устройством.
ADSL-модем, подключаемый к устройству через Ethernet-порт, будет работать стабильнее. Но для использования с несколькими устройствами он должен обладать функцией маршрутизатора или технологией Wi-Fi.
Настройка и управление
Настройка и управление модемами чаще всего осуществляется посредством трёх технологий: Web-интерфейс, Telnet и SNMP.
Web-интерфейс – это функция, позволяющая осуществлять настройку и управление через браузер компьютера. Этого варианта будет достаточно для домашнего использования модема.
Telnet – это сетевой протокол для удалённого доступа к компьютеру с помощью командного интерпретатора. С его помощью настраивать модем можно с не подключенных к нему устройств. Это удобно для небольших цепей из модемов дома и в офисе.
SNMP - стандартный интернет-протокол для управления устройствами в IP-сетях, функционирующих на базе архитектуры TCP/IP (средство для обмена информацией между устройствами, объединенными в сеть). С помощью протокола SNMP программное обеспечение для управления сетевыми устройствами может получать доступ к информации, которая хранится на управляемых устройствах. Благодаря этому он наиболее часто применяется при построении офисных сетей.
Критерии выбора
Модемы xDSL различаются по целому ряду характеристик, наиболее важные среди которых – максимальное расстояние от телефонного узла, скорость приёма и передачи данных, наличие симметричной или асимметричной передачи. Понимая, в каких условиях и как именно будет использоваться модем, можно подобрать подходящее именно вам устройство.Напомним, что при выборе xDSL-модема важно знать характеристики телефонной сети: длину кабеля до телефонного узла, количество медных пар кабеля и его качество, предложения и возможности провайдера. Важно отсутствие помех на линии, которые обусловлены пересечением пар кабеля или его низким качеством.