Бърз, още по-бърз Интернет

Споровете за това какво точно означава широколентов достъп до Интернет не са от днес. Преди 7 – 8 г. скоростта на преноса на данни към компютъра се сравняваше с възможностите на модемите по стандарта V.90 (с теоретичен максимум 56 Kbps), за които днес почти никой обикновен потребител не си спомня. Днес дори 384 Kbps, предлагани от клетъчните UMTS мрежи, ни се струват доста бавни, измервани с мегабитовите предложения на кабелните и LAN операторите. Някои алтернативни телекоми говорят дори за 100 Mbps Ethernet канал за достъп до Интернет, макар че засега цени не се споменават. На този фон бледнеят даже скоростните характеристики на цифровите абонатни линии и на мрежите за кабелна телевизия. Все пак развитието на xDSL и на CATV не е спирало както по отношение пускането на нови устройства, разгръщане и модернизиране на мрежите, разширяване на абонатната база, така и в плоскостта на самите технологии и тяхното усъвършенстване, което намира отражение в новите стандарти. Ще разгледаме 3 от тях.

В края на азбуката

Дълго време в областта на цифровите абонантни линии вниманието на телекомуникационния бранш бе приковано върху технологията ADSL и нейните разширени варианти ADSL2 и ADSL2+. През последните няколко години обаче съществен напредък постигнаха и други представители на многоликото семейство от DSL стандарти, включително технологията Very High Speed DSL (VDSL).

През първата половина на 2005 г. Международният телекомуникационен съюз (ITU-T) публикува стандарта ITU G.993.2, описващ второто поколение VDSL. В него е предвидена възможност за предаване на данни по телефонна линия със скорост 100 Mbps както по посока на потребителя, така и в обратна посока, към сървъра. Максималната агрегирана пропускателна способност е 250 Mbps. Впрочем тази стойност се отнася до физическата скорост на предаване: достъпната за приложенията реална пропускателна способност е доста по-малка. Освен това нейната големина зависи директно от параметрите на кабела и редица други характеристики на транспортната среда. И накрая, скоростта на пренос спада с нарастване на разстоянието и затова рекордните стойности от 100 Mbps се обезпечават при дължина на „последната миля“ до 350 м. На разстояния до 1 км теоретичният максимум е около 35 Mbps, което е равно на повечето параметри при линиите VDSL1 (вж. фигурата).

Значително увеличение на скоростта при VDSL2 става възможно благодарение на разширението на работната честотна лента с 12 MHz (както е при ADSL2/2+) до 30 MHz. Методът за модулация (Discrete Multitone Modulation, DMT) остава същият, което гарантира обратна съвместимост с оборудването ADSL2/2+. Подобна съвместимост е повече от желателна – при дистанции над 1,6 км пропускателната способност на линиите VDSL2 и ADSL2+ практически съвпада. Следователно в мрежите за достъп на базата на VDSL2 при разстояния 4 – 5 км се поддържа пренос на низходящия трафик със скорост няколко мегабита в секунда. С по-голям диапазон от поддържани разстояния стандартът VDSL2 има сериозно преимущество в сравнение със своя предшественик VDSL1.

Да се върнем към скоростите от десетки мегабити в секунда. Линията VDSL си струва да се разглежда като медно продължение на оптичните канали. Всъщност VDSL позволява да се реализира в пълна степен концепцията FTTN (Fiber To The Node) и FTTC (Fiber To The Curb), която предвижда оптиката да се полага до мрежовия възел в многожилищен блок или до офисен комплекс, а в последните неколстотин метра „раздаването“ на трафика на отделните потребители се осъществява по медни инсталации. Тази топология представлява желаната „златна среда“ (главно заради съотношение „загуби/лента на пропускане“) между монтираните DSL мултиплексори в централния офис и прокарването на оптика до всеки абонат на ШЛ услуги.

Почти четирикратното увеличение на пропускателната способност открива по-широки възможности за предоставяне на нови услуги през телефонната „последна миля“. Става дума за Tripple Play услуги, телевизия с висока резолюция, интерактивни игри и т.н. Това обяснява заинтересованността на оператори от различни страни към разгръщане на мрежи VDSL2. Макар че преходът към новата технология все още не е масов, американската AT&T планира през следващата 2008 г. да пристъпи към нейното внедряване, а в края на 2009 да обхване с линии VDSL2 над 18 млн. домакинства в САЩ. От средата на 2007 г. с разгръщане на линии за достъп на базата на VDSL2 се зае и BellSouth, а през 2008 г. те трябва да стигнат до 1,35 млн. американски семейства.

Не по-малко активни са европейските оператори. В края на миналата година Deutsche Telekom започна да предоставя услуги на базата на VDSL2 линии в 11 германски града. Във Франция технологиите VDSL1 и VDSL2 се внедряват от Erenis, а в Белгия съответното оборудване вече е инсталирано от Belgacom. Активно тестват новата технология холандската компания KPN, а Italia Telecom планира да пристъпи към търговска експлоатация на VDSL2 мрежи за достъп в края на 2007 г.

Тази активност на операторите не би била възможна без поддръжката на доставчиците на оборудване. Практически веднага след публикуване на стандарта редица производители, включително Infineon и Conexant представиха схемни набори за реализацията му. Не се забавиха и производителите на крайно оборудване. Устройства за VDSL2 предлагат Alcatel-Lucent (7302 Intelligent Services Access Manager), NetSys (NV-600L, NV-600R), Siemens (Gigaset SE267), Zyxel (P-870HW, P-872H, P-870MH-C1) и други компании.

Преди около месец SMC показа в София своите нови продукти за VDSL. „Тази технология е подобна на другите DSL, но работи изключително бързо, полезна е за хотелски достъп, тъй като пренася данни по стандартен телефонен чифт, каза Михнеа Росу-Хамзеску, технически директор в поделението на SMC за региона. - 3,4 KHz е достатъчно за гласовия трафик и останалият капацитет на чифта е свободен за данни. Малка лента е запазена за изходящия трафик, а останалата се ползва за входящия трафик. Има значение каква телефонна система се ползва, напр. ISDN ползват друг обхват, затова се поръчва VDSL решение с изместени спрямо ISDN характеристики.“ Според него при VDSL 2 сплитерът е комбиниран с модема, а основните приложения са за хотелски, здравни и училищни системи, метро приложения.

„От гледна точка на инсталация не се изисква много ново познание, каза Хамзеску. - За разлика от VDSL1, при втората версия на стандарта има интегрирана поддръжка за цифрови централи, налично е безжично клиентско оборудване.“ Например новият управляем комутатор SMC 7816M/VSM има вграден сплитер, 2 Gb Ethernet порта, неблокираща матрица 7,2Gbps, нови възможности за списъци за достъп (ACL) в слоеве L2, L3 и L4. В момента се предлага с 16 порта VDSL (цена малко над 3000 лв.), но скоро ще се появят и 24-портови модели.

Универсален DSL

През юни 2004 г. Texas Instruments пусна съобщение за разработката на още една разновидност на цифровите абонатни линии – Uni-DSL (UDSL). Фирмата си постави целта да изведе DSL на качествено ново равнище, за да създаде среда за предаване на сигнали за HD телевизия и реализация на други видеоуслуги. Тук впечатляваща е скоростта на пренос – до 200 Mbps. Съвместимостта със стандартите ADSL и VDSL бе обезпечена практически в същия вариант, който се използва при VDSL2: на неголеми разстояния пропускателната способност може да надхвърли 100 Mbps, но на разстояния над 1,5 км предаването става със скоростта на ADSL2+.

Според шефовете на Texas Instruments, обратната съвместимост дава на операторите две предимства. За разлика от VDSL1 новата технология може да се ползва на разстояния няколко километра (за сметка на съществено понижаване на пропускателната способност). Появява се възможност с едно и също оборудване да се реализират услуги, организирани досега в отделни ADSL и VDSL мрежи. Наистина операторът ще трябва първо да обнови инфраструктурата си, което не е от най-евтините „удоволствия“.

Разглеждайки технологията UDSL като разширение на VDSL2, трябва да отбележим три нейни съществени особености: универсалност, високи скорости на предаване и специални функции. Последните, на свой ред, осигуряват по-голяма производителност, реализация на нови услуги и мрежово управление. Под универсалност се подразбира поддръжка в една микросхема на вариантите за модулации DMT, които се ползват в ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL1 и VDSL2. Вследствие операторът може да включи към новите услуги вече съществуващи абонати на услуги ADSL2/2+ и да предлага на новите клиенти едно устройство за достъп, а това значително опростява управлението на мрежата и понижава оперативните разходи.

Технологията UDSL се отличава от VDSL2 и гарантира скоростен пренос. Разсъждавайки за поддържаната от VDSL2 пропускателна способност на нива 100 Mbps в низходяща и възходяща посока, много не уточняват, че тя трудно се реализира веднага в двете направления. С UDSL нещата стоят по друг начин: съответната услуга може да се конфигурира и като напълно симетрична (100 Mbps в двете посоки), и като асиметрична (по-голяма пропускателна лента за трафика към клиента). Както при VDSL2 толкова високи скорости са достижими при наличие на оптични трасета и инсталиране на оборудването за достъп непосредствено в офисните сгради или в помещение в жилищен блок.

Сред предвидените в UDSL специални функции ще отбележим поддръжката на агрегиране на ATM и Ethernet мрежи в единен DSL канал, а също така на технологии за директно управление на спектъра (DSM). При обединяването на канали сумарната скорост за предаване на данни на получената линия практически е равна на сумата от скоростите на обединените линии с неголяма корекция заради служебния трафик. Технологията DSM позволява да се повиши качеството на услугите, да се оптимизира управлението на мрежата (преди всичко параметрите на DSL линията на физическо ниво), да се увеличи ефективността на използване капацитета на мрежата с помощта на метода за векторизация.

TI не предвижда превръщане на UDSL в патентна разработка. Известно време след споменатия анонс компанията изпрати техническите спецификации за UDSL в стандартизиращите органи, стремейки се да оформи техническите параметри на новата технология като индустриален стандарт, в който е фиксирана поддръжката на ниво чипсети на VDSL2 и други DSL разновидности. Впрочем, доколкото е известно, стандартизацията на UDSL все още не е завършена.

Завидни темпове

На американския пазар за ШЛ услуги дълги години доминират операторите на мрежи за кабелна телевизия. Значително превъзходство по отношение на пропускателната способност на CATV мрежите над традиционните ADSL линии изглежда накара доставчиците на услуги CATV спокойно да почиват на стари лаври. Междувременно десет години след появата на първата версия на стандарта DOCSIS, регламентиращ предаване на данни през мрежите за кабелна телевизия, той за четвърти път се подлага на радикална ревизия. Версия DOCSIS 1.0 се появи през март 1997 г., DOCSIS 1.1 – през април 1999 г., DOCSIS 2.0 – декември 2001 г., а преди година ITU-T ратифицира версия 3.0.

В DOCSIS 2.0 максималната пропускателна способност бе 43 Mbps в права и 31 Mbps в обратна посока (достъпните за крайния потребител скорости не надвишаваха съответно 38 и 27 Mbps). При DOCSIS 3.0 стойностите нараснаха до 160 и 120 Mbps (вж. таблицата). На приложно ниво те, естествено, са по-ниски, но четирикратното увеличение все пак е налице. Ще отбележим, че тези числа се отнасят до американската версия на стандарта, ориентирана към 6 MHz канали. В Европа, където ширината на канала е 8 MHz и се използват стандартите EuroDOCSIS, скоростта на предаване на низходящия трафик се оказва по-голяма с една трета.

На практика пропускателната способност може да се увеличи няколко пъти с помощта на предвидените в стандарта DOCSIS технологии за обединяване на канали. Това групиране на няколко канала открива пред операторите на CATV мрежи перспективата значително да увеличат скоростта на предаване на данни в двете посоки. Експертите говорят за стотици мегабити, дори гигабити в секунда. На фона на днешните параметри на xDSL и мрежите за кабелна телевизия тези числа се възприемат като „свръхестествени“. Още една новост в третата версия на стандарта DOCSIS – съвместимостта с протоколите IPv6.

Оборудването, съответстващо на DOCSIS 3.0, вече е доста широко представено на пазара. През юли 2006 г. консорциумът CableLabs проведе първия етап от тестването на такива продукти, в които взеха участие Broadcom, Casa Systems, Cisco Systems, Conexant Systems, Filtronic Signal Solutions, Netgear и редица други компании. Като цяло изпитанията са били успешни: всички изделия коректно са взаимодействали помежду си на ниво предаване на данни по агрегирани канали в низходяща посока, а освен това е демонстрирана ограничена съвместимост от гледна точка поддръжка на протокола IPv6.

Наличието на готови продукти и невижданото увеличение на пропускателната способност, предвидено в последната версия на DOCSIS, трябваше да станат мощен стимул за прехода на операторите към CATV мрежи от ново поколение, но засега те не бързат да се възползват от откриващите се перспективи. Comcast, най-големият доставчик на кабелна телевизия на територията на САЩ, предлага до 16 Mbps към клиента. При Cox Communications, Cablevision и Time Warner Cable този показател е съответно 15, 30 и 7 Mbps. Аналогична е ситуацията в Канада: Shaw – 25 Mbps, Videotron – 20 Mbps. А в Европа най-големите скорости за пренос на данни към абоната осигуряват Volia - 38 Mbps, LGI (бивша UGC) - 36 Mbps, и Comhem - 24 Mbps. А сингапурската фирма Starhub явно държи световния рекорд - до 100 Mbps. Естествено, клиентите трябва да си вземат специални кабелни модеми, например Motorola SB6100 (Фигура 2).

В миналогодишния доклад на анализаторите от ABI Research пише, че независимо от появата на първите устройства по стандарта DOCSIS 3.0 на пазара, едва през 2011 г. ще бъде достигнато 60-процентово „ниво на проникване“ на новия стандарт в мрежите за кабелна телевизия. Основната причина за „флегматичността“ на пазара е в необходимостта от обновяване на терминиращото оборудване (Cable Modem Termination System, CMTS), инсталирано от операторите, и абонатните кабелни модеми. Очаква се, че през 2011 г. поддръжката на DOCSIS 3.0 ще бъде осигурена поне в 40% от инсталираните клиентски устройства.

Еволюция на DSL достъпа

Преди няколко години се смяташе, че технологиите ADSL и VDSL се конкурират помежду си. В частност появата на ADSL2 някои нарекоха палиативна. Животът обаче се оказа по-мъдър от прибързаните твърдения и днес второто поколение напълно обосновано се разглежда като единно семейство от взаимно допълващи се технологии. Решаваща роля за тази метаморфоза изиграха фактори като използването и в двата случая на кодиране DMT, а също основните принципни решения на стандарта G. 992.3 ADSL2.

Технологията ADSL се описва в препоръката ITU-T G.992.1 (пълна версия) и G.992.2 (опростен вариант G.Lite). В резултат на по-нататъшното й усъвършенстване се появиха два нови варианта:

• технологията ADSL2 по стандарта G.992.3 (развитие на G.992.1) и G.992.4 (развитие на нормата G.992.2);
• технология ADSL2plus по стандарта G.992.5.

И двете технологии обикновено се наричат второ поколение ADSL. Ще споменем някои от предимствата на това второ поколение в сравнение с традиционната технология ADSL.

Увеличаване на пропускателната способност и покриваните разстояния. Модификацията ADSL2 е създадена специално за увеличаване на капацитета и обхвата. Тези подобрения се постигат с помощта на по-съвършени методи за обработка на сигнала, свиване обема на служебната информация в цикъла на предаване и др.

В частност, в ADSL2 се използва модифициран метод за предаване DMT. Високоскоростният сигнал за предаване на данни се преобразува в съвкупност от нискоскоростни потоци данни, които се разпределят по теснолентови подканали на линейния DMT сигнал. Във всеки от тези подканали се използва т.нар. двубитова квадратурно амплитудна модулация QAM. В случая на двубитова QAM честотна лента от 1 Hz на всеки субканал може да транспортира 0 или 2-16 бита/сек. в зависимост от характерното за него съотношение сигнал/шум SNR. По този начин при честотна лента на подканала от 4 kHz той може да пренася 0 бита/сек. или 8-64 Kbps. При такъв QAM метод градацията 1 бит/cек./Hz, при която във всеки канал могат да бъдат предавани още 4 Kbps, се оказва ненужна. Именно тази градация се задейства в модифицираната еднобитова QAM. Такава ситуация често се среща при дълги линии, където голям брой субканали могат да имат доста ниска стойност на SNR и повишаването на пропускателната способност на линията DSL е актуално.

Освен това управлението на избора на носещите честоти на предавателя от страна на приемника позволява да се понижи влиянието на радиосмущенията АМ и да се повиши ползата от кодирането, ако декодерът работи на базата на алгоритъма Витерби. При дълги линии ADSL2, където скоростта на предаване е ниска, ефективното кодиране се постига благодарение на кода Рид-Соломон RS с подобрено формиране на циклите. Обемът служебна информация в стандарта ADSL2 е намален от 32 на 4 Kbps във всеки цикъл с помощта на програмно управление на броя на служебните битове. Това обстоятелство се оказва съществено при дълги линии с пропускателна способност 128 Kbps.

Внедрените подобрения позволиха повишаване на качеството на дългите ADSL линии с пропускателна способност с 50 Kbps за двете посоки на предаване, а по обхват до 200 м (600 фута), благодарение на което зоната на покритие на потенциалните потребители може да се увеличи с 6%.

Разширение на диагностичните възможности. Това нововъведение е едно от най-важните. Съществено е увеличен броят на диагностицираните параметри, стана възможно показването на причините за проблеми в процеса на инсталиране на ADSL устройствата и след това реализиране на мониторинг на производителността на използваното оборудване (вкл. в реално време) и определяне на необходимостта от неговата модернизация. Новите спецификации регламентират измерване на затихването на линията и предаваните сигнали, ниво на сигнала, големина на съотношението сигнал/шум SNR и множество други параметри в двата края на връзката, като задействането на диагностичния режим на линията ADSL може да стане от коя да е страна. При първоначалното пускане на линията DSL е предвиден специален диагностичен режим, който осигурява събиране на необходимата информация, даже ако качеството на абонатната линия е твърде ниско за създаване на нормален широколентов достъп. Тази информация автоматично се интерпретира с помощта на специален софтуер, което позволява обективно контролиране на качеството на системата и прогнозиране на отказите.

Управление на енергопотреблението. ADSL устройствата от първото поколение работят в режим на максимално енергопотребление, даже ако по абонатната линия не се предава трафик. В спецификациите ADSL2 този режим е обозначен като L0. Освен него са предвидени два по-икономични режима: L2 предполага понижаване на енергопотреблението на възела за достъп по статистически начин, т.е. с отчитане на текущата интензивност на предавания трафик, а L3 прехвърля модема по линията ADSL в „спящ“ (sleep) режим в случай на продължителна липса на товар по нея. Преходите между L2 и L0 се осъществяват без прекъсване на връзката и са прозрачни за потребителя. Реинициализацията на съединението и преминаването към постоянна скорост на предаване от състояние L3 отнема около 3 секунди.

• Статистически режим на слабо потребление L2. Захранването на модема ATU-C, монтиран във възела за достъп AN или местната АТЦ, може автоматично да се превключва между режимите на нормално и ниско потребление в съответствие с Интернет трафика през ADSL линията. При зареждане на файл с голям обем модемът работи в режим на нормално потреблениеL0, който позволява максимална скорост на зареждане. Ако трафикът от Интернет се намали (например, когато потребителят чете страница от предварително свален текстови файл), модемът се превключва в режим L2, скоростта на предаване на информация значително спада и съответно потребявана мощност се намалява;
• Режим на слабо потребление L3. Модемите ATU-C и ATU-R се превключват на този режим на захранване, ако в продължение на определен период абонатът не използва установената вече връзка ADSL. Режимът L3 е „дежурен“ (sleep mode), в този случай трафик в ADSL връзката липсва. Когато потребителят отново започне активно да взаимодейства с мрежата, нормалният режим на захранване на модема L0 се възстановява автоматично.

Естествено, всички превключвания между режимите на захранване на модемите не трябва да предизвикват грешки в предаването на данни.

Управление на избора от номинали за носещите и пилотните сигнали от страна на приемника в модема. Тази нова функция позволява да се изключи възможността за прекъсване на синхронизацията - както по време на инициализацията, така и в процеса на нормална работа. Това става с помощта на паралелни отводи и силни теснолентови смущения.

Цялостност на цифровия режим. В стандартите ADSL2 и ADSL2plus е предвиден изцяло цифров режим на предаване, като сигналите за данни се предават в честотната лента, отделена за пренос на PSTN сигнали или за базов ISDN достъп. Това позволява да се увеличи пропускателната способност по посока от потребителя към мрежата до 256 Kbps.

Автоматична настройка на оптимален режим на линията за предаване. Стандартите ADSL2 и ADSL2plus съдържат нова функция Automode. Тя автоматично установява най-добрия режим за работата на линията според резултатите от диагностичния анализ на нейното състояние. Например, по информацията, събрана при инициализацията и обучението на модемите на DSL линията, такъв режим може да се окаже RE-ADSL2.

Автоматично регулиране на изходната мощност на предавателя на модема. В стандартите ADSL2 и ADSL2plus има възможност за постъпково автоматично регулиране на изходната мощност на предавателя в модема (Power Back-Off, PBO) на двата края на линията за намаляване на ехото от близката страна и на нивото на преходните влияния в кабела.

Адаптиране на скоростта на предаване. Нововъведение в стандартите ADSL2 е механизмът за прозрачно адаптиране на скоростта (Seamless Rate Adaptation, SRA) към текущото състояние на абонатната линия, което зависи от нивото на преходните смущения, присъствието на радиостанции в АМ диапазона и др. Подобно адаптиране стана възможно благодарение на въведените в ADSL2 две независими равнища. Едното от тях отговаря за модулацията, а второто — за формиране на циклите. Изменението на скоростта се изпълнява на ниво модулация и не влияе на процеса на синхронизация.

Механизмът SRA използва сложни процедури за взаимна реконфигурация на модемите ADSL в реално време (Online Reconfiguration, OLR). Дадените процедури позволяват да се промени скоростта на предаване, без да се пипат параметрите на синхронизацията. В противен случай това би могло да доведе до увеличаване на грешките в цифровия сигнал или даже до пълна загуба на синхронизация в модемите.

Механизмът SRA работи по следния начин. Откривайки изменение на SNR (например, заради проникване на вода в кабела), приемниците на ADSL модемите определят, че скоростта на предаване трябва да се измени. За целта приемникът в модема изпраща до предавателя в отдалечения модем по вградения експлоатационен канал съобщение EOC, което съдържа всички необходими параметри за предаване на новата скорост - каква е скоростта, брой на модулираните битове и мощност на предаване във всеки субканал. Получавайки това съобщение, предавателят в отдалечения модем започва да предава сигнал Sync Flag; последният служи като маркер за точното време, когато връзката започва да използва новите параметри. Сигналът Sync Flag се открива от приемника на отдалечения модем, след което започва процес на преход към новата скорост на предаване.

Състояние на технологиите за широколентов абонатен достъп

Последни новини

• Стартира проектът „ТОП ИКТ Работодател“
• В 29 общини и 24 малки селища ще се изгражда инфраструктура за ШЛ интернет по проект на ЕСМИС
• Двуобхватен маршрутизатор от новата серия amplifi обяви D-Link
• D-Link вдига HD оборотите с нов двулентов високопроизводителен рутер DIR-857
• Мултимедийните системи Aastra 400 обслужват комуникациите на СМБ

Активни теми във форума

• » Само за родители и кандидат-родители
• » Питай Малинка - сайт за въпроси и отговори
• » Супер Боб
• » въпрос:Как да изградя мрежа
• » Закони за успех във високите доходи.