Технология VDSL — соединяем сети. Широкополосное соединение по двухпроводному кабелю

VDSL

Технология VDSL (сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) является результатом естественной эволюции технологии ADSL в сторону увеличения скорости передачи данных и использования еще более широкой полосы частот. Технология VDSL является наиболее высокоскоростной 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 рассматривается как экономически эффективная альтернатива прокладыванию волоконно-оптического кабеля до конечного пользователя (абонентов жилого сектора). Такая архитектура известна как FFTC (Fibre to the Cabinet, т.е. волоконно-оптический кабель до шкафа). Однако максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 до 1300 метров. Технология VDSL может использоваться с теми же целями, что и ADSL; кроме того, она может использоваться для передачи сигналов телевидения высокой четкости, видео по запросу и т.п.

Рис. 5 Схема VDSL

IDSL

ISDN DSL -- низкоскоростная недорогая технология, работающая по одной паре на базе технологии ISDN. Она отличается линейным кодированием 2B1Q, обеспечивает пропускную способность двух каналов B и одного D, что позволяет передавать данные со скоростью 144 Кбит/с в обоих направлениях на расстояние до 10,8 км (при использовании повторителей). Толчком для дальнейшего развития IDSL послужила необходимость в одновременной передаче голоса и данных. Для этого пропускная способность канала разделяется между голосовым модулем и цифровым интерфейсом. В отличие от сети ISDN, которая обеспечивает связь абонентов через коммутируемые цифровые каналы, технология IDSL предназначена для фиксированных соединений «точка-точка» по одной медной паре. Абоненты могут подсоединяться к линиям IDSL с помощью имеющихся терминальных адаптеров ISDN, маршрутизаторов и мостов. По характеристикам IDSL аналогична каналу ISDN. 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 xDSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line)

Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия. Технология xDSL, обеспечивающая самую высокую скорость передачи данных по одной витой паре телефонных проводов. VDSL поддерживает скорость передачи данных до 52 Мбит/с по направлению к пользователю и до 2,3 Мбит по направлению от пользователя при небольшом расстоянии передачи (от 300 до 1300 метров). Данная технология идеально подходит для передачи видеосигнала, но также поддерживает все услуги ADSL.

Технология VDSL (сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) является результатом естественной эволюции технологии ADSL в сторону увеличения скорости передачи данных и использования еще более широкой полосы частот. Данная технология может быть успешно внедрена путем сокращения эффективной длины абонентской линии за счет расширения сети волоконно-оптических линий и их внедрения в существующую сеть доступа. Концепция VDSL показана на Рис. 14.

Рис. 14 концепция VDSL

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 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 VDSL использует модуляцию квадратурною амплитудную модуляцию QAM, количество точек на символ от 4 до 256.

Новая технология VDSL-DMT позволяет передавать информацию со скоростью 28 Мбит/с. Она соответствует Plan 998 - стандарту использования радиочастот для передачи данных по телефонному кабелю. Технология VDSL-DMT еще не выбрана в качестве стандарта VDSL, но решение должно быть принято в ближайшее время. Технология VDSL-DMT совместима с существующей ADSL и может поддерживать современные DSL-модемы там, где невозможны более высокие скорости VDSL.

Модемы VDSL должны иметь порты как ATM (телекоммуникационный протокол передачи голоса и данных), и Ethernet порты, особенно в приложениях уровня центрального офиса. Со временем Ethernet может стать предпочтительным стандартом для задач этого типа, так как он хорошо знаком и дешев в реализации. Однако многие воплощения ближайшего будущего, особенно в Европе, будут использовать АТМ».

Стандарт организации ЛВС, используемых для соединения со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с устройств, находящихся на небольшом удалении друг от друга (например, в одном здании или группе зданий). В модели OSI (Open Systems Interconnection model) Ethernet относится к первому уровню (физический) и второму уровню (канальный - канал передачи данных). Базируясь на методе доступа CSMA/CD (Carrier sense multiple access/collision detection - множественный доступ к среде с обнаружением конфликтов и детектированием несущей), Ethernet просто проверяет провода перед передачей данных. Иногда две станции осуществляют передачу абсолютно в одно и то же время. В этом случае Ethernet обнаруживает конфликт и обеспечивает повторную передачу данных.

Стандарт организации ЛВС, используемых для соединения со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с устройств, находящихся на небольшом удалении друг от друга (например, в одном здании или группе зданий). В модели OSI (Open Systems Interconnection model) Fast Ethernet относится к первому уровню (физический) и второму уровню (канальный - канал передачи данных). Как и Ethernet, базируется на методе доступа CSMA/CD (Carrier sense multiple access/collision detection - множественный доступ к среде с обнаружением конфликтов и детектированием несущей).

1.5.5.4. Технология VDSL

Принципы передачи сигналов для технологий ADSL и VDSL очень похожи друг на друга . Интересны - с точки зрения затронутых в монографии вопросов - их основные различия в области применения соответствующего оборудования. Их проще всего рассматривать в категориях ”длина - скорость передачи”.

Очевидно, что областью потенциального применения технологии ADSL может стать практически вся абонентская сеть. Это связано с тем, что для российской ТФОП характерны достаточно короткие АЛ. Важно отметить, что на практике могут возникать сложности с оборудованием ADSL даже на очень коротких АЛ. Проблема заключается в эксплуатационных характеристиках абонентской сети, которые могут существенно отличаться от ожидаемых . Но в любом случае скорость передачи, обеспечиваемая оборудованием ADSL, не превысит значений, приведенных в таблице 1.5.

Таким образом, для скоростей передачи свыше 10 Мбит/с необходимо ориентироваться на технологию VDSL. Но такое решение ограничивает число потенциальных абонентов из-за того, что допустимо использовать только весьма короткие АЛ. В частности, скорость передачи 52 Мбит/с достигается для АЛ, длина которой примерно равна 300 м. По этой причине технологию VDSL обычно рассматривают в комбинации с другими методами построения АЛ. Как правило, практический интерес вызывают решения типа FTTOpt+VDSL . Один из возможных сценариев, основанных на подобном компромиссе, показан на рисунке 1.16.

Пример использования технологии VDSL

Рисунок 1.16

Для этого сценария выделено пять вариантов использования технологии VDSL. В четырех случаях предполагается совместное использование ОК и абонентского кабеля с медными жилами. Для всех пяти вариантов линии максимальной протяженности обозначены как Li. Эти значения могут различаться, но всегда должно соблюдаться условие Li £ Lmax - предельной длины физической цепи, которая может быть использована для установки оборудования VDSL.

Первый вариант иллюстрирует возможность применения оборудования VDSL в АЛ, расположенных в зоне прямого питания. В этом случае среда распространения сигналов остается однородной. Очевидно, что подобное решение будет весьма экономичным.

Второй вариант предусматривает совместное использование абонентского кабеля с медными жилами и ОК. В данном случае ОК располагается между кроссом коммутационной станции и мультиплексором. К мультиплексору подключаются АЛ разной длины, максимальная из которых обозначена как L2. По этим линиям может передаваться цифровая информация с использованием технологии VDSL.

Аналогичное решение, но основанное на установке концентратора, представлено третьим вариантом. Существенной особенностью этого решения может считаться возможность более эффективного использования ОК на участке между концентратором и кроссом коммутационной станции.

Четвертый вариант подразумевает использование УПАТС. Это решение, с точки зрения технологии VDSL, эквивалентно третьему варианту. УПАТС, как правило, поддерживает более широкий спектр услуг по сравнению с тем коммутационным оборудованием ТФОП, которое обслуживает абонентов квартирного сектора. Это обстоятельство позволяет прогнозировать широкое применение технологии VDSL владельцами УПАТС.

Пятый вариант иллюстрирует применение технологии VDSL для выхода на устройство, названное в мультиплексором доступа к услугам (Service Access Multiplexer - SAM). Подобные устройства могут подключаться не только к коммутационным станциям, но и к каким-либо серверам. Характерным примером такого мультиплексора служит оборудование, обеспечивающее подключение клиентов к серверу, поддерживающему услугу “Видео по заказу”.

Таким образом, существует несколько вариантов применения технологии VDSL. Соответствующие сценарии, как правило, ориентированы на совместное использование эксплуатируемых абонентских кабелей с медными жилами и ОК, обеспечивающих передачу широкополосных сигналов на большое расстояние.

Когда работа над окончательной редакцией монографии была почти завершена, мне довелось принять участие в работе семинара «Лаборатории Белла - Прошлое. Настоящее. Будущее», организованного известной компанией Lucent Technologies. В докладах были изложены результаты новых работ, проведенных авторитетным исследовательским центром, известным практически всем российским ученым - Bell Labs. В докладе, который прочитал Джон Амос (John Amoss), сотрудник Подразделения передачи данных Bell Labs, я услышал о новой технологии, называемой U-ADSL. Под буквой «U» скрывается слово Universal, то есть универсальная или всеобщая.

Основные цели, ради которых разрабатывается технология U-ADSL, заключаются в решении следующих задач:

Упростить монтаж оборудования, максимально используя концепцию «Plug and Play», что можно перевести как девиз «Подключай и работай»;

Предложить вариант реализации, предусматривающий размещение аппаратных средств в персональном компьютере, о чем практически договорились такие известные поставщики вычислительной техники как Compaq, Intel и ряд других крупных компаний;

Ввести в следующую версию Microsoft Windows программное обеспечение для поддержки оборудования U-ADSL;

Обеспечить возможность работы оборудования U-ADSL практически при любых (в пределах допустимых для ТФОП норм) параметрах АЛ.

Естественно, что такие требования определяют относительно низкие скорости обмена информацией: в направлении к терминалу эта величина оценивается уровнем 1,5 Мбит/с, а в направлении к сети - 512 кбит/с. Если такие скорости будут приемлемы для большой группы потенциальных пользователей, то эта новая технология сможет найти достойную нишу на рынке оборудования xDSL.

Технология VDSL

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 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 (табл. 2.1). 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.

Таблица 2.1 - Расстояния и скорости VDSL

Преимущества технологий xDSL

Ключевые преимущества технологий xDSL:

1. использование существующей абонентской линии;

2. значительное увеличение скорости передачи данных по медной паре телефонных проводов без необходимости их модернизации;

3. передача по этой единственной абонентской линии (АЛ) всего разнообразного трафика массового пользователя -- от традиционного телефонного разговора до доступа в Internet;

4. передача всего трафика данных пользователя (включая и трафик Internet) в обход коммутируемых сетей ТСОП (телефонная сеть общего пользования) или ISDN непосредственно в транспортную сеть передачи данных;

5. набор технологий DSL обеспечивает скорость передачи данных от 32 Кбит/с до 50 Мбит/с, так что пользователь может сделать выбор в зависимости от собственных потребностей;

6. как средство передачи данных оборудование xDSL занимает промежуточное положение между дешевыми аналоговыми модемами и дорогими выделенными линиями. Высокие скорости передачи при сравнительно небольших затратах делают технологии хDSL практически идеальным средством передачи данных для представителей малого и среднего бизнеса;

7. существует возможность одновременно использовать и аналоговую телефонную связь, и цифровую высокоскоростную передачу данных по одной и той же линии, разделяя спектры этих сигналов. Использование DSL позволяет разговаривать по телефону, не отключаясь от Internet.

Вывод к разделу

хDSL (англ. digital subscriber line, цифровая абонентская линия) -- семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL обозначает цифровую абонентскую линию DSL (англ. Digital Subscriber Line -- цифровая абонентская линия; также есть другой вариант названия -- Digital Subscriber Loop -- цифровой абонентский шлейф). Технологии хDSL позволяют передавать данные со скоростями, значительно превышающими те скорости, которые доступны даже лучшим аналоговым и цифровым модемам. Эти технологии поддерживают передачу голоса, высокоскоростную передачу данных и видеосигналов, создавая при этом значительные преимущества как для абонентов, так и для провайдеров. Многие технологии хDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре. Существующие типы технологий хDSL различаются в основном по используемой форме модуляции и скорости передачи данных.

Технология VDSL (Very Hight Bit-Rate DSL) – цифровая технология высокоскоростного соединения ассиметричной связи по абонентcкой линии. Она обеспечивает работу в синхронном режиме и подключения высокой скорости: 10-50 Мбит/с, при этом входящее соединение до 8 Мбит/с. Выделенный канал характерен относительно небольшой протяженностью (300-1200 метров). Скорость снижается по мере увеличения расстояния.

Особенности технологии

VDSL является новым стандартом типа xDSL проводных коммуникаций широкополосного типа. Основное предназначение стандарта – эффективная поддержка широкого развертывания набора услуг Triple Play: передача видео высокого разрешения (HDTV), голосовых сообщений и других типов данных.

С помощью VDSL можно легко играть в интерактивные компьютерные игры. Технология позволила поставщикам интернет-соединения в значительной степени модернизировать оборудование и предоставлять абонентам более качественные услуги. В 2006 году в феврале протокол получил стандарт ITU G.993.1.

Пропускная способность на определенных отрезках кабеля имеет следующие значения:

• 56 Мбит/сек до 300 метров (в практической деятельности не более 200 метров);
• 25 Мбит/сек от 300 до 900 метров;
• 10 Мбит/сек до 1500 метров.

При превышении 1500 метров кабельного соединения VDSL обеспечивает скорость ниже, чем при подключении простого ADSL. По этой причине использовать подобные расстояния для реализации подключения крайне невыгодно. Возможную пропускную способность можно увеличить при использовании расширения – VDSL2. Оно подразумевает мультиплексирование, работающее совместно с делением параметра частоты сигналов. За основу берется полный диапазон до 30 МГц.

Пропускная способность в этом случае имеет следующие значения:

• 200 Мбит/сек до 300 метров;
• 100 Мбит/сек до 500 метров;
• 50 Мбит/сек до 1000 метров.

Эксперты прогнозирует довольно высокие перспективы развития заданных стандартов. Считается, что в скором времени они полностью вытеснят ADSL-соединения. Однако работа технологии обеспечивается лишь в случае применения кабеля высшей категории. Он должен четко соответствовать вверенным параметрам и обеспечивать стабильную проходимость сигналов.

Основные преимущества VDSL

Популярность VDSL возрастает, благодаря возможности работы в условиях уже проведенных кабельных коммуникаций в виде медных пар проводов абонентских телефонных линий. Это особенно выгодно для предприятий, имеющих несколько зданий, где уже проведены необходимые соединения, нуждающиеся в модернизации.

Для осуществления подключения достаточно обратиться к опытным специалистам. Технология VDSL предоставляется Ростелеком.

Абоненты в полной мере смогут ощутить все преимущества стандарта:

• одновременная передача речи и цифровых данных;
• дешевая альтернатива Ethernet-соединению;
• применение широкой полосы частот (до 30 МГц) позволяет добиться скорости, сопоставимой с технологией Fast-Ethernet;
• возможность использование различных диапазонов частоты;
• приоритет при передаче данных;
• устойчивость к помехам;
• управление задержками.

VDS эффективно раскрывает свои преимущества в случаях, где обычное соединение Ethernet оказывается неприемлемым. Поддержка работы множества сетевого программного обеспечения позволяет внедрить стандарт не только для обеспечения домашних нужд, но и для бизнеса. Технологию поддерживают производственные предприятия, организации сферы услуг и консалтинговые компании.

Производители сетевого активного и пассивного оборудования поддерживают серийное производство устройств, осуществляющих подключение по представленной технологии. К ним относятся модемы Zyxel, Dynamix и другие. Инженеры могут реализовывать VLAN и другие типы соединения по локальной вычислительной сети. Это позволяет легко организовать защищенную сеть любого предприятия.

Выбор оборудования VDSL

На сегодняшний день одним из самых популярных видов оборудования, поддерживающих соединение по VDSL, является модем марки Netgear D6400. Модель поддерживает эффективное подключение и позволяет легко организовать соединение для домашних и рабочих нужд. На задней панели расположены 4 Ethernet порта и модуль Wi-Fi встроенного типа, поддерживающий передачу данных до 1600 Мбит/сек. Высокоскоростное подключение к Интернету осуществляется через встроенный WAN порт.

Если есть потребность организации ЛВС или Интернет-подключения без встроенного модуля беспроводного соединения и проводного маршрутизатора, специалисты рекомендуют обратить внимание на более простую модель типа ZyXEL P871M. В него встроена опция ADSL2.

Существует выгодный вариант от менее известного производителя, по рейтингу стоящего между Netgear и ZyXEL. Им является качественный модем Planet VC200, обеспечивающий подключение к Всемирной паутине по телефонной линии. На его задней панели расположены 4 порта Ethernet. Это позволяет организовать небольшую локальную вычислительную сеть для дома или маленького офиса.

Выбор в пользу того или иного устройства должен быть обусловлен масштабом сети. Для больших предприятий рекомендуется организовать целую серверную с активным и пассивным оборудованием, установленным в стойку и телекоммуникационный шкаф. Оно нуждается в тонкой настройке и сопровождении. В большинстве случаев этим занимаются штатные системные администраторы и сетевые специалисты.

Настройка оборудования VDSL

Перед тем, как приступить к наладке устройства, обеспечивающего соединение по технологии VDSL, необходимо проверить комплектацию. К примеру, в случае с модемом Netgear D6400, в поставку входят следующие компоненты:

• преобразователь переменного тока в постоянный (блок питания);
• фильтр, разделяющий сигнал телефона и различных частот ADSL2 (сплиттер);
• кабель соединение ADSL2, идущий к модему;
• шнур телефонный;
• кабель типа «витая пара» для подключения ЛВС (подключается к компьютеру).

Чтобы обеспечить качественное соединение, необходимо закрепить сплиттер, подключить к нему кабель DSL и в порт на устройстве, присоединить кабель питания и подключить к электрической сети и подключить Ethernet-кабель к ПК или ноутбуку.