Надання послуг IPTV на базі мережі доступу технології сімейства xDSL

На скорость работы ADSL в значительной мере накладывают свои ограничения характеристики сервера Интернет, к которому производится соединение, и величина трафика в сети Интернет. Интернет, в свою очередь, представляет собой сеть разнообразных компьютеров, передающих данные с использованием различных методов и на различных скоростях. Поэтому скорость, с которой вы будете получать данные с помощью ADSL-модема, ограничена именно этими факторами.

ADSL Lite-это версия ADSL (асимметричной цифровой абонентской линии) с более низкой скоростью передачи, предлагаемая UAWG ( ADSL Working Group - универсальная рабочая группа ADSL), возглавляемой Microsoft, Intel и Compaq, в качестве дополнения к стандарту ANSI (Американского национального института стандартов) T1.413. МСЭ-Т ввёл для этой версии ADSL обозначение ADSL G..Lite. Использует ту же схему модуляции, что и ADSL (DMT), но без разделительного фильтра (splitter) на стороне абонента, что приводит к уменьшению пропускной способности линии ADSL G.Lite вследствие повышения уровня помех.

ADSL II представляет собой усовершенствованный вариант ADSL, который имеет такую же скорость передачи данных, что и ADSL, но при этом потребляет меньше энергии и имеет некоторые другие важные технические особенности.

ADSL Lite (или G.Lite) является стандартом МСЭ-Т. Этот тип ADSL обеспечивает скорость передачи данных в сторону пользователя выше 1,5 Мбит/с и скорость передачи данных от пользователя до 384 Кбит/с. Стандарт ADSL позволяет увеличить скорость передачи данных к пользователю до 8,192 Мбит/с и от пользователя до 768 Мбит/с. Последний стандарт является, естественно, является более дорогим. При инсталляции данной системы необходимо установить в помещении пользователя разделительный фильтр (сплиттер), который позволяет разделить сигналы аналогового телефона и высокоскоростной передачи данных.

Основным преимуществом  технологий хDSL является использование существующих абонентских линий местной телефонной сети общего пользования для высокоскоростного доступа к услугам сети. Это позволяет сэкономить затраты на модернизацию сети абонентского доступа, которая является самым дорогостоящим элементом сети электросвязи.

В отличие от других технологий технология DSL не требует предварительного вложения больших средств. Некоторые другие технологии требуют больших предварительных затрат на создание кабельной инфраструктуры и установку станционного оборудования. Часто эти затраты представляют собой очень высокую и, к сожалению, фиксированную сумму, независимо от того, сколько пользователей изначально подключается к системе. Следовательно, такие системы очень критичны к тому, какой процент потенциальных пользователей воспользуется данной услугой.

С технической точки  зрения гибридные коаксиально-оптические кабельные сети (HFC) имеют высокую информационную емкость, но данная емкость разделяется между всеми подключенными пользователями, что означает значительно меньшую скорость передачи данных для каждого отдельного пользователя. Кроме того, большинство кабельных сетей HFC предназначены для кабельного вещания и поэтому имеют возможность только односторонней передачи данных. Поэтому потребуется их модернизация (например, замена усилителей симплексной связи на усилители для дуплексной связи).

Вероятно, не существует таких технологий, внедрение которых  не требовало бы решения определённых проблем Это в полной мере относится и к технологиям xDSL. Традиционные абонентские линии местных телефонных сетей работают, как правило, уже многие десятки лет. Поэтому обязательной является предварительная оценка возможности работы этих линий на высоких частотах, соответствующих рабочим скоростям линий xDSL. В условиях массового внедрения технологий xDSL необходимы автоматизированные методы контроля пригодности существующих абонентских линий для высокоскоростного доступа к услугам сети. Существенной поддержкой в решении этой проблемы является наличие во многих модемах xDSL встроенных функций диагностики параметров используемых абонентских линий (таких, как затухание сигнала, коэффициент ошибок, запас по шумам и т.д.)

Основным приложением  технологий xDSL является высокоскоростной доступ к сети Интернет, когда основной поток информации идет из сети к пользователю, а в сеть передается гораздо меньший объем данных. Решению этой задачи в наибольшей мере отвечает асимметричная цифровая абонентская линия

ADSL, в которой скорость передачи данных в сторону пользователя значительно превышает скорость передачи данных от пользователя. ADSL позволяет передавать данные пользователю со скоростью, по крайней мере на порядок превышающей скорость передачи данных от пользователя. При этом сигнал от пользователя в сеть передаётся на более низких частотах, чем сигнал от сети к пользователю.

На выбор именно такой  асимметричной схемы передачи в  основном влияет наличие переходных помех на ближнем (передающем) конце линии (near-end crosstalk (NEXT)), плотность спектральной мощности (т.е., мощность помех в полосе 1 Гц) которых увеличивается с ростом частоты. Абонентские линии на телефонной станции, находящиеся в больших жгутах станционных кабелей, в значительно большей степени подвержены переходным помехам, чем абонентские линии вблизи помещения пользователя, где они пространственно разнесены. Поэтому наиболее опасны переходные влияния на принимаемый от пользователя слабый сигнал именно на телефонной станции. Эти переходные помехи будут меньшими, если сигнал от пользователя будет передаваться на более низких частотах. Поскольку сторона абонентской линии вблизи помещения пользователя практически некритична к переходным помехам со стороны других абонентских линий, то передача сигнала от сети к пользователю на более высоких частотах, чем передача сигнала от пользователя к сети, практически не отразится на качестве принимаемого пользователем сигнала.

Технологии ADSL2 и ADSL2+ являются модификациями "классической" технологии ADSL. Они разрабатывались с учетом возросших требований провайдеров и конечных пользователей. В ADSL2 и ADSL 2+ при практически той же дальности передачи, что и в ADSL, скорости увеличены до 12 и 25 Мбит/с соответственно. Кроме того, реализована функция адаптивного изменения скорости. Благодаря этим изменениям стала возможной поддержка большого количества новых приложений и дополнительных услуг (видео, мультимедиа и др.).

Использование существующей абонентской кабельной  сети вместе с внедрением новых методов  модуляции и кодирования, которые  реализованы в технологиях xDSL, на сегодня считается основным и эффективным средством решения проблемы организации высокоскоростного канала связи, в том числе от абонента к узлу сети передачи данных, то есть решения вопроса абонентского доступа.

Обозначение xDSL будем понимать как ряд технологий (х), предназначенных для организации цифровых абонентских линий DSL. В качестве среды передачи информации используются медные витые пары существующих местных кабельных сетей. То есть применение технологий xDSL обеспечивает передачу цифровой информации (данных) от компьютера абонента или от сервера локальной сети к узлу глобальной сети передачи данных, или между двумя локальными сетями, используя при этом уже существующие медные жилы абонентских линий. Поэтому иногда говорят, что технологии xDSL — это новое дыхание медных кабельных сетей.

Главная идея технологий xDSL состоит в сжатии спектра цифровых сигналов на передающей стороне и  перенос его в область более  низких частот. Это обеспечивается специальными методами модуляции и  кодирования, которые предназначены для повышения качества передачи данных и увеличения используемой пропускной способности. Отличная особенность xDSL — возможность вести телефонные переговоры при одновременной передаче данных, что не удается делать при использовании обычных модемов для телефонных линий.

Существует  два подхода в достижении такой  возможности. Первый подход реализуется  в модемах с полностью цифровым методом передачи линейного сигнала. Этот подход еще называется «голос + данные». Он реализован в модемах, которые построенные по технологии DSL. Весь цифровой поток (160 кбит/с) разделяется на три составляющие. Первая часть потока (64 кбит/с) предназначается для организации канала передачи данных, то есть выводится на интерфейс пользователя V.24 ли V.35. Вторая часть (64 кбит/с) используется для передачи речи с применением стандартного для телефонии кодирования ИКМ. Третья часть (32 кбит/с) используется для передачи сигналов управления удаленным модемом (для функции централизованного управления сетью) и сигналов телефонной сигнализации.

Второй подход называется Data over Voice (данные над голосом) и базируется на достаточно простой идее переноса спектра, который используется для передачи данных, в высокочастотный участок. То есть спектр данных в частотной плоскости оказывается выше, чем спектр голоса. Эта концепция стала возможной благодаря применению модуляции САР (Carrierless Amplitude and Phase Modulation — амплитудно-фазовая модуляция с подавленной несущей). Поскольку модуляция САР не использует частотный диапазон аналогового телефонного канала, существует возможность с помощью фильтров разделить полосу пропускания телефонной медной линии на две составляющие — высокочастотную использовать для передачи данных, а низкочастотную составляющую — для обычного аналогового телефонного канала. Устройства, которые необходимы для такого разделения, называются разделителями или потс-сплитерами (от английского POTS splitter — разделитель телефонного канала).

Изначально  понятие DSL использовалось только в  связи с передачей данных по симметричным медным линиям и приравнивалось к BRI-ISDN (Basic Rate Interface Integrated Services Digital Network). Со временем варианты радиолиний Wireless Local Loop стали также называть  DSL, например, Wireless DSL, AirDSL, skyDSL. Были введенные сокращения FDSL (Fiber DSL-DSL на ВОЛС) и PDSL (Powerline DSL-DSL на линиях электропитания). На рисунке 2.1 приведена часть классификации технологий xDSL. Далее будем рассматривать только те технологии, в которых в качестве среды передачи используются симметричные медные кабели. Здесь технологии можно разделить по количеству используемых пар и по методу разделения передачи в разных направлениях.

Самое простое  решение — передача в прямом и  обратном направлениях (прямой: от АТС к абоненту, обратный: от абонента к АТС) по разным парам (пространственное уплотнение), то есть каждая пара осуществляет передачу только в одну сторону, отсюда и название — симплекс. Симплексной является технология UDSL (Unidirectional DSL).

Большая же часть  технологий является дуплексной, то есть передача осуществляется по одной паре в прямом и обратном направлениях. Разделение осуществляется с помощью эхо-компенсации или частотного разделения. При полудуплексе передача ведется по одной паре, но не одновременно. В зависимости от времени необходимого для передачи в обоих направлениях возможно разделение по постоянной и переменной сетке. Основными представителями полудуплексных технологий являются VDSL (Very high bitrate DSL) с использованием TDD (Time Division Duplex), японский вариант ISDN с TCM (Time Compression Multiplexing) и EtherLoop (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 Классификации  технологий xDSL

Дуплексные  технологии  xDSL можно разделить  также по соотношению скоростей передачи в прямом и обратном направлениях. Если скорости в прямом и обратном направлениях одинаковые, то говорят о симметричных xDSL. В асимметричных технологиях (ADSL — Asymmetric DSL) скорость передачи в прямом направлении значительно выше, чем в обратном. Есть также Reverse ADSL — обратная ADSL, в которой скорость в обратном направлении больше, чем в прямом.

К симметричным технологиям относятся DSL, IDSL, HDSL, SDSL, MDSL, HDSL2. HDSL (High bitrate DSL) — один из важнейших  представителей симметричных технологий. Эта технология была стандартизирована в ANSI (American National Standards Institute) и ETSI (European Technical Standards Institute). Она может использоваться для работы по одной, двум и трем парам. В ней применяется кодирование 2B1Q или CAP. Все разновидности технологий HDSL нашли всемирное применение.

Наиболее ранними  являются технологии DSL и IDSL, которые реализуют интерфейс BRI-ISDN. Различие между ними состоит в возможности подключения к аналоговой линии.

Поиск возможности  передачи Т1 (1554 кбит/с) по одной паре на максимальное расстояние 3,65 км привел к разработке HDSL2, где были применены различные спектры сигналов в прямом и обратном направлениях. В технологии HDSL2 используется модуляция TC-PAM (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation — импульсная амплитудно-фазовая модуляция с кодированием треллис), которая считается наиболее перспективной.

Технология SDSL (Single Pair DSL) по своей сути является технологией HDSL, но для одной пары. В зависимости  от вида пименяемой модуляции она  обеспечивает скорости от 384 до 2304 кбит/с (с возможным растром 64 кбит/с).

Чаще всего полная скорость (2304 кбит/с) не нужна или на этой скорости необходимая дальность не достигается. Поэтому появились новые системы, которые заполнили «зазоры в скоростях», такие как  MDSL (скорости от 144 кбит/с до 784 кбит/с) и MSDSL (144...2320 кбит/с). MDSL расшифровывают по-разному: Medium speed DSL, Medium bitrate DSL, Mid range DSL, Multiline DSL. MSDSL означает Multi Speed DSL. Для того, чтобы подчеркнуть возможность ступенчатого регулирования скорости, применяют обозначение RADSL (Rate Adaptive DSL). В зависимости от технического выполнения возможное ручное или автоматическое установления оптимального значения скорости, которая зависит от качества линии.

Если симметричные технологии ориентированы на деловой  сектор, то асимметричные — на квартирный. Это обусловлено разными требованиями в этих секторах. Для делового сектора важнейшим является обеспечение высоких скоростей обмена данными; для квартирного сектора более важной является возможность одновременного ведения телефонного разговора и передачи данных, но нет необходимости в высоких скоростях, особенно в обратном направлении.

Асимметричная технология ADSL — самая известная  из всех xDSL обеспечивает скорости 1554–8448 кбит/с в прямом направлении и 16–640 кбит/с в обратном. Для поддержки аналоговой телефонии технология требует установления сплиттера, который разделяет спектры цифровых сигналов (данных) и аналоговых сигналов речи. Первые линии  ADSL могли работать только на постоянных скоростях, теперь существуют решения, которые могут автоматически регулировать скорость передачи в зависимости от качества линии. Применение ADSL на практике показало, что установления сплиттеров требует больших затрат и связано с некоторыми неудобствами. Это привело к поиску технологии ADSL, которая могла бы обходиться без сплиттера. Технологии, которые не требуют установления сплиттера на абонентской стороне (как правило, за счет меньших скоростей), были нормированы ITU-T и получили название G.Lite (или ADSL.Lite ли DSL.Lite).

Оптические  технологии в сетях доступа

В последние годы границы между различными сегментами рынка услуг связи становятся все более прозрачными. Операторы сотовой связи активно выходят на рынок Интернет-услуг, в то время как компании, предоставляющие услуги фиксированной связи (владельцы каналов передачи данных и провайдеры Интернет-услуг) осваивают новые для себя направления в области предоставления услуг телефонии и кабельного телевидения. В свою очередь операторы кабельного телевидения ведут поиск возможностей расширения спектра предлагаемых ими услуг в сфере телефонии и организации доступа Интернет. Дальновидность стратегии развития любого игрока на рынке услуг связи сегодня определяется степенью освоения конвергентных услуг.