АДСЛ

Эта статья о технологии передачи данных. Чтобы узнать о гене, см. ADSL (ген) .

Шлюз . обычно используется для подключения ADSL

Асимметричная цифровая абонентская линия ( ADSL ) — это тип технологии цифровой абонентской линии (DSL), технология передачи данных, которая обеспечивает более быструю передачу данных по медным телефонным линиям , чем может обеспечить обычный модем голосового диапазона . ADSL отличается от менее распространенной симметричной цифровой абонентской линии (SDSL). В ADSL полоса пропускания и скорость передачи данных считаются асимметричными, то есть больше в сторону помещения клиента ( нисходящий поток ), чем в обратном направлении ( восходящий поток ). Провайдеры обычно позиционируют ADSL как услугу доступа в Интернет, предназначенную главным образом для загрузки контента из Интернета, а не для обслуживания контента, к которому имеют доступ другие лица.

Обзор

Современный фильтр/сплиттер ADSL (слева) и фильтр (справа)

ADSL работает, используя спектр выше диапазона, используемого для голосовых телефонных звонков . С помощью фильтра DSL , часто называемого сплиттером , полосы частот изолируются, что позволяет использовать одну телефонную линию как для услуги ADSL, так и для телефонных звонков одновременно. ADSL обычно устанавливается только на небольших расстояниях от телефонной станции ( последняя миля ), обычно менее 4 километров (2,5 мили). но, как известно, превышает 8 километров (5 миль), если первоначально проложенный провод допускает дальнейшее распределение.

На телефонной станции линия обычно заканчивается мультиплексором доступа к цифровой абонентской линии голосового диапазона (DSLAM), где другой частотный делитель разделяет сигнал для обычной телефонной сети . Данные, передаваемые по ADSL, обычно передаются по сети передачи данных телефонной компании и в конечном итоге достигают обычной сети Интернет-протокола .

Существуют как технические, так и маркетинговые причины, по которым ADSL во многих местах является наиболее распространенным типом, предлагаемым домашним пользователям. будет больше перекрестных помех С технической стороны, вероятно , на стороне DSLAM (где провода от многих местных шлейфов расположены близко друг к другу) от других цепей, чем на территории клиента. Таким образом, сигнал загрузки самый слабый в самой шумной части локального шлейфа, а сигнал загрузки самый сильный в самой шумной части локального шлейфа. Поэтому имеет технический смысл иметь передачу DSLAM с более высокой скоростью передачи данных, чем модем на стороне клиента. Поскольку типичный домашний пользователь на самом деле предпочитает более высокую скорость загрузки, телефонные компании решили сделать это преимуществом по необходимости, отсюда и ADSL.

Маркетинговые причины асимметричного подключения заключаются в том, что, во-первых, большинству пользователей интернет-трафика потребуется выгружать меньше данных, чем скачивать. Например, при обычном просмотре веб-страниц пользователь посещает несколько веб-сайтов, и ему необходимо загрузить с сайта данные, включающие веб-страницы, изображения, текст, звуковые файлы и т. д., но он загружает только небольшое количество данные, поскольку единственные загружаемые данные используются для проверки получения загруженных данных (в очень распространенных TCP- соединениях) или любых данных, введенных пользователем в формы и т. д. Это дает поставщикам интернет-услуг основание предлагать более дорогая услуга, предназначенная для коммерческих пользователей, которые размещают веб-сайты и которым, следовательно, нужна услуга, позволяющая загружать столько же данных, сколько и скачивать. Приложения для обмена файлами являются очевидным исключением из этой ситуации. Во-вторых, интернет-провайдеры, стремясь избежать перегрузки своих магистральных соединений, традиционно пытались ограничить такие виды использования, как обмен файлами, которые генерируют большое количество загрузок.

Операция

DSL- система на кристалле

В настоящее время большая часть связи ADSL является полнодуплексной . Полнодуплексная связь ADSL обычно достигается по паре проводов с помощью дуплекса с частотным разделением каналов (FDD), дуплекса с эхоподаванием (ECD) или дуплекса с временным разделением каналов (TDD). FDD использует два отдельных диапазона частот, называемые восходящим и нисходящим диапазонами. Восходящий диапазон используется для связи между конечным пользователем и телефонным центральным офисом. диапазон Нисходящий используется для связи из центрального офиса с конечным пользователем.

Частотный план для ADSL Приложение A с частотным мультиплексированием . Красная область — это диапазон частот, используемый обычной голосовой телефонией ( PSTN ), зеленая (восходящая) и синяя (нисходящая) области используются для ADSL.

При обычном использовании ADSL через POTS (Приложение A) полоса частот от 26,075 кГц до 137,825 кГц используется для восходящей связи, а 138–1104 кГц используется для нисходящей связи. В обычной схеме дискретной многотональной модуляции (DMT) каждый из них дополнительно делится на более мелкие частотные каналы по 4,3125 кГц. Эти частотные каналы иногда называют интервалами . Во время первоначального обучения для оптимизации качества и скорости передачи модем ADSL тестирует каждый из интервалов, чтобы определить соотношение сигнал/шум на частоте каждого интервала. Удаленность от телефонной станции , характеристики кабеля, помехи от AM-радиостанций , а также местные помехи и электрические шумы в месте расположения модема могут отрицательно повлиять на соотношение сигнал/шум на определенных частотах. Элементы разрешения для частот, демонстрирующих пониженное отношение сигнал/шум, будут использоваться с более низкой пропускной способностью или не будут использоваться вообще; это снижает максимальную пропускную способность канала, но позволяет модему поддерживать адекватное соединение. Модем DSL составит план использования каждой ячейки, иногда называемый распределением «битов на ячейку». Те элементы разрешения, которые имеют хорошее соотношение сигнал/шум (SNR), будут выбраны для передачи сигналов, выбранных из большего числа возможных закодированных значений (этот диапазон возможностей соответствует большему количеству отправленных битов данных) в каждом основном тактовом цикле. Число возможностей не должно быть настолько большим, чтобы приемник мог неправильно декодировать, какая из них предназначена, при наличии шума. Шумные элементы могут содержать всего лишь два бита (выбор только из одного из четырех возможных шаблонов) или только один бит на элемент в случае ADSL2+, а очень шумные элементы не используются вообще. Если структура шума в зависимости от частот, слышимых в бункерах, изменяется, модем DSL может изменить распределение битов на ячейку в процессе, называемом «заменой битов», когда контейнеры, которые стали более шумными, должны нести только меньшее количество битов и других каналов. будут выбраны для получения более высокого бремени.

Таким образом, пропускная способность передачи данных, которую сообщает модем DSL, определяется суммой распределений битов на ячейку всех объединенных ячеек. Более высокие отношения сигнал/шум и большее количество используемых ячеек дают более высокую общую пропускную способность канала, в то время как более низкие отношения сигнал/шум или меньшее количество используемых ячеек дают низкую пропускную способность канала. Общая максимальная емкость, полученная в результате суммирования битов на ячейку, сообщается модемами DSL и иногда называется скоростью синхронизации . Это всегда будет вводить в заблуждение: истинная максимальная пропускная способность канала для скорости передачи пользовательских данных будет значительно ниже, поскольку передаются дополнительные данные, которые называются накладными расходами протокола , причем обычно уменьшенные цифры для соединений PPPoA составляют максимум около 84–87 процентов. Кроме того, некоторые интернет-провайдеры будут иметь политики трафика, которые ограничивают максимальную скорость передачи данных в сетях за пределами биржи, а перегруженность трафика в Интернете, большая нагрузка на серверы, а также медлительность или неэффективность компьютеров клиентов - все это может способствовать снижению скорости ниже максимально достижимого уровня. . При использовании точки беспроводного доступа низкое или нестабильное качество беспроводного сигнала также может привести к снижению или колебанию фактической скорости.

В режиме с фиксированной скоростью скорость синхронизации предварительно определяется оператором, а модем DSL выбирает распределение битов на ячейку, которое дает примерно одинаковую частоту ошибок в каждой ячейке. В режиме переменной скорости количество битов на ячейку выбирается таким образом, чтобы максимизировать скорость синхронизации с учетом допустимого риска ошибок. Эти варианты могут быть либо консервативными, когда модем выбирает выделять меньше битов на ячейку, чем это возможно, выбор, который приводит к более медленному соединению, либо менее консервативным, когда выбирается больше битов на ячейку, и в этом случае существует больший риск. В случае ошибки в будущем соотношение сигнал/шум ухудшится до такой степени, что выбранное распределение битов на элемент окажется слишком высоким, чтобы справиться с большим присутствующим шумом. отношения сигнал/шум Этот консерватизм, включающий выбор использования меньшего количества битов на элемент в качестве защиты от будущего увеличения шума, обозначается как запас или запас SNR .

Телефонная станция может указать предлагаемый запас SNR модему DSL клиента при первом подключении, и модем может соответствующим образом составить свой план распределения битов на ячейку. Высокий запас SNR будет означать снижение максимальной пропускной способности, но большую надежность и стабильность соединения. Низкий запас SNR будет означать высокие скорости, при условии, что уровень шума не увеличится слишком сильно; в противном случае соединение придется разорвать и заново согласовать (повторно синхронизировать). ADSL2+ может лучше приспособиться к таким обстоятельствам, предлагая функцию, называемую плавной адаптацией скорости (SRA), которая может приспосабливаться к изменениям общей пропускной способности канала с меньшими нарушениями связи.

Частотный спектр модема по линии ADSL

Поставщики могут поддерживать использование более высоких частот в качестве собственного расширения стандарта. Однако это требует соответствующего оборудования, поставляемого поставщиком, на обоих концах линии и, вероятно, приведет к проблемам перекрестных помех, которые повлияют на другие линии в том же пакете.

Существует прямая зависимость между количеством доступных каналов и пропускной способностью ADSL-соединения. Точная емкость данных на канал зависит от используемого метода модуляции .

ADSL изначально существовал в двух версиях (аналогично VDSL ), а именно CAP и DMT. CAP был фактическим стандартом для развертываний ADSL до 1996 года и в то время использовался в 90 процентах установок ADSL. Однако DMT был выбран для первых стандартов ADSL ITU-T, G.992.1 и G.992.2 (также называемых G.dmt и G.lite соответственно). Поэтому все современные установки ADSL основаны на схеме модуляции DMT.

Чередование и быстрый путь

Интернет-провайдеры (но пользователи редко, за исключением Австралии, где это используется по умолчанию). ) имеют возможность использовать чередование пакетов для противодействия воздействию пакетного шума на телефонной линии. Перемежающаяся строка имеет глубину, обычно от 8 до 64, которая описывает, сколько кодовых слов Рида-Соломона накапливается перед отправкой. Поскольку все они могут быть отправлены вместе, их коды прямого исправления ошибок можно сделать более устойчивыми. Чередование увеличивает задержку, поскольку все пакеты сначала должны быть собраны (или заменены пустыми пакетами), и для их передачи, конечно же, требуется время. 8-кадровое чередование увеличивает время прохождения туда и обратно 5 мс , а 64-кадровое чередование добавляет 25 мс. Другие возможные глубины — 16 и 32.

Соединения «Fastpath» имеют глубину чередования 1, то есть за раз отправляется один пакет. Он имеет низкую задержку, обычно около 10 мс (еще добавляется чередование, это не больше, чем чередование), но он чрезвычайно подвержен ошибкам, поскольку любой всплеск шума может уничтожить весь пакет и, следовательно, потребовать его повторной передачи. . Такой пакет в большом чередующемся пакете очищает только часть пакета; его можно восстановить на основе информации для исправления ошибок в остальной части пакета. Соединение «fastpath» приведет к чрезвычайно высокой задержке на плохой линии, поскольку для каждого пакета потребуется много повторов.

Проблемы с установкой

Развертывание ADSL на существующей телефонной линии старой телефонной службы (POTS) представляет некоторые проблемы, поскольку DSL находится в полосе частот, которая может неблагоприятно взаимодействовать с существующим оборудованием, подключенным к линии. Поэтому необходимо установить соответствующие частотные фильтры в помещении клиента, чтобы избежать помех между DSL, голосовыми службами и любыми другими подключениями к линии (например, сигнализациями о вторжении). Это желательно для голосовой службы и важно для надежного соединения ADSL.

На заре DSL для установки требовалось посещение помещения техническим специалистом. сплиттер Рядом с или микрофильтр устанавливался точкой разграничения , от которого проводилась выделенная линия передачи данных. Таким образом, сигнал DSL отделяется как можно ближе к центральному офису и не ослабляется внутри помещений клиента. Однако эта процедура была дорогостоящей, а также вызывала проблемы у клиентов, которые жаловались на то, что им приходилось ждать, пока техник выполнит установку. Поэтому многие провайдеры DSL начали предлагать вариант «самостоятельной установки», при котором провайдер предоставляет клиенту оборудование и инструкции. Вместо разделения сигнала DSL в точке разграничения сигнал DSL фильтруется в каждой телефонной розетке с помощью фильтра нижних частот для голоса и фильтра верхних частот для данных, обычно заключенных в так называемый микрофильтр . Этот микрофильтр может быть подключен конечным пользователем к любой телефонной розетке: он не требует перемонтажа проводки на территории заказчика.

Обычно микрофильтры представляют собой только фильтры нижних частот, поэтому за их пределы могут проходить только низкие частоты (речевые сигналы). В секции данных микрофильтр не используется, поскольку цифровые устройства, предназначенные для извлечения данных из сигнала DSL, сами фильтруют низкие частоты. Голосовые телефонные устройства будут улавливать весь спектр, поэтому высокие частоты, включая сигнал ADSL, будут «слышаться» как шум в телефонных терминалах и будут влиять и часто ухудшать качество обслуживания факсов, телефонов для передачи данных и модемов. С точки зрения устройств DSL любое принятие их сигнала устройствами POTS означает ухудшение качества сигнала DSL, поступающего на устройства, и это основная причина, по которой требуются эти фильтры.

Побочным эффектом перехода к модели самостоятельной установки является то, что сигнал DSL может ухудшиться, особенно если к линии подключено более 5 устройств голосового диапазона (то есть телефонных POTS-устройств). После включения DSL на линии сигнал DSL присутствует на всей телефонной проводке в здании, вызывая затухание и эхо. Чтобы обойти это, нужно вернуться к исходной модели и установить по одному фильтру перед всеми телефонными розетками в здании, за исключением розетки, к которой будет подключен DSL-модем. Поскольку это требует изменения проводки со стороны клиента и может не сработать с некоторыми бытовыми телефонными проводами, это делается редко. Обычно гораздо проще установить фильтры на каждую используемую телефонную розетку.

Сигналы DSL могут ухудшаться из-за старых телефонных линий, сетевых фильтров, плохо спроектированных микрофильтров, повторяющихся электрических импульсных помех и длинных телефонных удлинителей. Телефонные удлинители обычно изготавливаются из многожильных медных жил небольшого сечения, которые не выдерживают шумоподавляющую скрутку пар. Такой кабель более восприимчив к электромагнитным помехам и имеет большее затухание, чем медные провода сплошной витой пары, обычно подключаемые к телефонным розеткам. Эти эффекты особенно значительны, когда телефонная линия клиента находится на расстоянии более 4 км от DSLAM на телефонной станции, что приводит к тому, что уровни сигнала становятся ниже по сравнению с любым локальным шумом и затуханием. Это приведет к снижению скорости или возникновению сбоев соединения. FTTx обычно не имеет проблем с перенапряжениями, например, вызванными молнией .

Транспортные протоколы

ADSL определяет три уровня «Конвергенции передачи для конкретного протокола передачи (TPS-TC)»:

• Синхронный транспортный модуль (STM) , позволяющий передавать кадры синхронной цифровой иерархии (SDH)
• Асинхронный режим передачи (ATM)
• Режим пакетной передачи (начиная с ADSL2, см. ниже)

При домашней установке преобладающим транспортным протоколом является ATM. Помимо ATM, существует множество возможностей дополнительных уровней протоколов (два из них сокращенно обозначаются как « PPPoA » или « PPPoE »), при этом TCP / IP обеспечивает подключение к Интернету .

стандарты ADSL

Частотный план для общих стандартов и приложений ADSL.

Легенда   POTS/ISDN   охранная группа   вверх по течению   Нисходящий ADSL, ADSL2, ADSL2+   Только нисходящий ADSL2+

Версия	Стандартное имя	Общее имя	Скорость нисходящего потока	Скорость восходящего потока	Утверждено в
АДСЛ	ANSI T1.413-1998, выпуск 2	АДСЛ	08.0 8,0 Мбит/с	1,0 Мбит/с	1998
	ИТ G.992.2	ADSL Lite ( G.lite )	01,5 1,5 Мбит/с	0,5 Мбит/с	1999-07
	ЭТО G.992.1	ADSL ( G.dmt )	08.0 8,0 Мбит/с	1,3 Мбит/с	1999-07
	ИТ G.992.1 Приложение А	ADSL через POTS	12,0 Мбит/с	1,3 Мбит/с	2001
	МСЭ G.992.1 Приложение B	ADSL через ISDN	12,0 Мбит/с	1,8 Мбит/с	2005
ADSL2	МСЭ G.992.3 Приложение L	RE-ADSL2	05.0 5,0 Мбит/с	0,8 Мбит/с	2002-07
	ИТ G.992.3	ADSL2	12,0 Мбит/с	1,3 Мбит/с	2002-07
	МСЭ G.992.3 Приложение J	ADSL2	12,0 Мбит/с	3,5 Мбит/с	2002-07
	ИТ G.992.4	ADSL2 без разветвителя	01,5 1,5 Мбит/с	0,5 Мбит/с	2002-07
ADSL2+	ЭТО G.992.5	ADSL2+	24,0 Мбит/с	1,4 Мбит/с	2003-05
	МСЭ G.992.5 Приложение M	ADSL2+М	24,0 Мбит/с	3,3 Мбит/с	2008

См. также

• Расширитель шлейфа ADSL можно использовать для расширения охвата и скорости услуг ADSL.
• Искажение затухания
• Мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии
• Единая ставка
• доступ в Интернет
• Список битрейтов интерфейса
• Фильтр нижних частот и разветвитель ADSL .
• Цифровая абонентская линия с адаптивной скоростью (RADSL)
• Однопарная высокоскоростная цифровая абонентская линия (SHDSL)
• Симметричная цифровая абонентская линия (SDSL)
• VDSL (Сверхскоростная цифровая абонентская линия)

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с ADSL, на Викискладе?