Математическое моделирование услуг Интернет (стр. 9 из 26)

С тех пор она активно проникает на рынок высокоскоростных соединений. ADSL обеспечивает доступ в Интернет на скоростях, в десятки раз превышающих скорости обычных аналоговых модемов. Правда, внедрялась технология существенно медленнее тех оптимистичных прогнозов, которые высказывали ведущие аналитические агентства и исследующие рынок компании. По данным Dataquest, уже к концу 99-го года число xDSL-линий должно было достигнуть отметки в 6 миллионов. Это был весьма скромный прогноз, поскольку всего в мире насчитывалось около 800 миллионов телефонных пар - цифры несоизмеримые. Однако даже он не сбылся. На сегодняшний день среди всех провайдеров интернет-услуги связи посредством ADSL предоставляют лишь единицы. Тем не менее, постепенно зона охвата ADSL расширяется и экономичная цифровая технология медленно, но верно вступает на широкополосный рынок услуг [25].

ADSL является лишь одним представителем из целого семейства стандартов DSL, но только данная услуга имеет популярность на томском рынке телекоммуникаций. Условно ADSL подразделяют на три группы, включающие в себя ADSL/RADSL/ADSL G.lite/ADSL2, HDSL/SDSL/SHDSL и VDSL.

2.3.3 Основные принципы работы ADSL

Как работает ADSL? За счет, каких технологий ADSL позволяет превратить пару телефонных проводов в широкополосный канал передачи данных? Давайте попробуем разобраться в данном вопросе.

Для создания соединения ADSL требуются два ADSL модема - один у провайдера и еще один у конечного пользования. Между этими двумя модемами - обычный телефонный провод (рис.2.5). Скорость соединения может варьироваться в зависимости от длины "последней мили" - чем дальше от провайдера, тем меньше максимальна скорость пересылки данных.

Рисунок 2.5 – Схема соединение ADSL.

Обмен данными между ADSL модемами идет на трех резко разнесенных между собой частотных модуляциях (рис.2.6).

Рисунок 2.6 – Схема разделения частотных модуляций в телефонной линии

Как видно из рисунка, голосовые частоты (1) совершенно не задействованы в приеме/передаче данных, и используются исключительно для телефонной связи. Полоса частот приема данных (3) четко разграничена с передающей полосой (2). Таким образом, на каждой телефонной линии организуются три информационных канала - исходящий поток передачи данных, входящий поток передачи данных и канал обычной телефонной связи. Технология ADSL резервирует полосу частот шириной в 4 КГц для использования обычной телефонной связи или POTS - Plain Old Telephone Service (простая старая телефонная связь). Благодаря этому телефонный разговор реально можно вести одновременно приемом/передачей не снижая скорости пересылки данных. И при отключении электроэнергии телефонная связь никуда не исчезнет, как это бывает при использовании ISDN на выделенном канале, что, безусловно, является преимуществом ADSL.

Рисунок 2.7 – Схема организации связи по технологии ADSL.

Чтобы сделать цифровую высокоскоростную линию, к окончаниям «медной пары» подключаются специальные цифровые устройства (сплиттеры или микрофильтры) — один на АТС, другой в квартире абонента– которые обеспечивают одновременную работу в линии телефона и Интернета. Один выход станционного сплиттера подключен с АТС, а другой к мультиплексору (DSLAM), связанному с Интернетом. Абонентский сплиттер устанавливается у входа в квартиру, от него идут два провода — один к ADSL-модему, а другой ко всем телефонным розеткам. Более удобной для абонента является схема подключения с микрофильтрами, когда модем подключается к линии напрямую, а все телефоны, факсы и пр. аналоговые устройства подключаются к линии через микрофильтры (рис.2.7). Они используются также для повышения надежности телефонной связи. Микрофильтры эффективно разделяют аналоговые и цифровые составляющие связи между собой, не исключая при этом совместной одновременной работы на одной паре проводов.

Но что же происходит в линии? Вся полоса пропускания «медной пары» с помощью сплиттера (микрофильтра) делится на два диапазона: низкочастотный для телефонной связи и высокочастотный для передачи данных.

Высокочастотный диапазон разбивается на 247 отдельных каналов, каждый с пропускной способностью 4 кГц (рис.2.8). Если отвлечься от технических деталей, то это можно представить себе так, как будто между абонентом и зданием АТС проложено 247 независимых телефонных линий. Часть из них служит для приема входящего потока (от Интернета к абоненту), часть — для исходящего потока. Система управления построена так, что все-время идет мониторинг состояния каждого канала, и информация направляется в те из них, которые обладают наилучшими характеристиками.

Рисунок 2.8 – Разделение полосы пропускания на два диапазона.

Технология ADSL является асимметричной. Скорость входящего потока данных в разы больше, чем скорость исходящего потока данных, что логично, так как пользователь всегда больше информации закачивает, чем передает. И скорость передачи, и скорость приема у технологии ADSL значительно выше, чем у ее ближайшего конкурента ISDN. Почему? Казалось бы, что система ADSL работает не с дорогостоящими специальными кабелями, представляющими собой идеальные каналы для передачи данных, а с обычным телефонным кабелем. Но ADSL ухитряется создавать каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю, при этом показывая результаты более высокие, чем ISDN.

Высокая скорость приема/передачи достигается следующими технологическими приемами. Во-первых, передача в каждой из зон модуляции изображенных на рисунке 2 в свою очередь подразделяется еще на несколько частотных полос - так называемый метод разделения полосы пропускания, который позволяет передавать несколько сигналов по одной линии одновременно. Получается, что информация передается или принимается одновременно через несколько зон модуляции, которые называются несущими частотными полосами - метод, давно используемый в кабельном телевидении и позволяющий смотреть несколько каналов по одному кабелю при использовании специальных преобразователей. Этот процесс называют так же частотным уплотнением линии связи (Frequency Division Multiplexing - FDM). При использовании FDM диапазоны приема и передачи делятся на множество низкоскоростных каналов, которые в параллельном режиме обеспечивают прием/передачу данных.

Вторым способом ускорения пересылки данных, особенно при приеме/пересылке больших объемов однотипной информации является использование специальных аппаратно-реализованных алгоритмов сжатия с коррекцией ошибок. Высокоэффективные аппаратные кодеки позволяющие сжимать/разжимать большие массивы информации - вот один из секретов скоростей показываемых ADSL.

В-третьих, ADSL использует на порядок больший диапазон частот по сравнению с ISDN, что позволяет создавать значительно большее количество параллельных каналов передачи информации. Для технологии ISDN стандартным является диапазон частот 100 КГц, тогда как ADSL использует диапазон порядка 1,5 МГц. Разумеется, телефонные линии большой протяженности, особенно отечественные, ослабляют сигнал приема/передачи модулированный в таком высокочастотном диапазоне весьма значительно. Так на расстоянии в 5 километров, что является пределом для данной технологии, высокочастотный сигнал ослабляется на величину до 90 дБ, но при этом все еще продолжает уверенно приниматься аппаратурой ADSL, что требуется по спецификации. Это заставляет производителей оснащать ADSL модемы высококачественными аналого-цифровыми преобразователями и высокотехнологичными фильтрами, которые могли бы в той мешанине хаотических волн, которую принимает модем выловить цифровой сигнал. Аналоговая часть ADSL модема должна иметь большой динамический диапазон приема/передачи и низкий уровень шумов при работе. Все это несомненно сказывается на конечной стоимости ADSL модемов, но все равно, по сравнению с конкурентами затраты на аппаратную часть ADSL для конечных пользователей значительно ниже [26].

2.3.4 Оборудование, используемое при подключении ADSL

Чтобы реализовать технологию ADSL, провайдеру необходимо установить на Вашей АТС (автоматической телефонной станции) специальное оборудование — мультиплексор DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), а пользователю следует приобрести ADSL-модем и Splitter (разделитель, фильтрующий высокочастотный сигнал, который может создавать помехи на линии). После этого, все сигналы, идущие по абонентской телефонной линии, будут разделяться при помощи специальных фильтров-сплиттеров (Splitter) на обычную аналоговую речь и цифровые данные. На стороне телефонной станции аналоговый сигнал пойдет на PSTN-оборудование ATC, цифровой — на мультиплексор DSLAM, а затем — через АТМ-коммуникатор к Интернет-провайдеру. На стороне абонента к сплиттеру соответственно будет подключен с одной стороны аналоговый телефон, а с другой — ADSL-модем (рис.2.9).

Рисунок 2.9 – Схема подключения ADSL-модема у абонента (вид сзади).

На своей стороне провайдер также устанавливает ADSL-модем. В результате образуется три канала связи, как упоминалось ранее, посредством одной телефонной линии, а именно: скоростной канал передачи данных из сети в компьютер со скоростью до 8 мегабайт в секунду, обратный канал передачи данных из компьютера в сеть с невысокой скоростью, достигающей 1 мегабайта в секунду (свойство асимметричности), а также обычный канал телефонной связи, позволяющий осуществлять телефонные разговоры даже во время доступа в Интернет. Последнее свойство является следствием того, что обмен данными между ADSL-модемами идет на трех различных диапазонах частотной модуляции, при этом голосовые частоты остаются незадействованными. Свобода линий наряду с более высокой скоростью - главные достоинства ADSL по сравнению с коммутируемым доступом. Правда, необходимо учитывать, что конкретная скорость передачи данных все же находится в прямой зависимости от длины телефонной линии. Примерная скорость связи в зависимости от расстояния при сечении провода 0,4 мм приведена в таблице 2.2.