Новые стандарты ADSL: ADSL2 и ADSL2 plus

В июле 2002 международный телекоммуникационный союз (ITU) закончил разработку двух новых стандартов ADSL (G.992.3 и G.992.4), вместе называемых «ADSL2». В январе 2003, одновременно с тем, как число пользователей чипсетов ADSL первого поколения перевалило за 30 миллионов, G.992.5 официально присоединился к семейству ADSL2 под названием ADSL2plus (или ADSL2+).
Провайдеры и пользователи сыграли ключевую роль при разработке стандарта ADSL2, так как благодаря их отзывам ITU включил в новый стандарт множество различных дополнений, увеличивающих производительность и функциональность. В результате ADSL2 будет более дружественным к пользователям и более выгодным для провайдеров и обещает повторить успех ADSL на протяжении остатка десятилетия.
ADSL2 (ITU G.992.3 и G.992.4) содержит множество нововведений, направленных на улучшение производительности и взаимодействия сетей и поддержку новых приложений, служб и вариантов установки. Среди изменений - улучшения производительности, адаптации скорости, диагностики и многое другое.
ADSL2plus (ITU G.992.5) удваивает пропускную способность приема информации, достигая скорости в 20 Мбит/с на телефонных линиях длиной в 1500 метров. Решения на базе ADSL2plus в основном будут мультимодальными, позволяя взаимодействовать как с чипсетами ADSL2, так и с ADSL и ADSL2plus.
ADSL2plus позволит провайдерам настроить их сети на поддержку продвинутых служб, например, «гибкое» видео с единственным решением как для коротких, так и дальних расстояний. Он включает в себя все возможности ADSL2, поддерживая способность взаимодействия с существующим оборудованием. Таким образом, провайдерам можно осуществлять постепенную модернизацию оборудования, а не сразу же менять все целиком.

улучшения скорости и дальности

ADSL2 специально разрабатывался для улучшения скорости и дальности ADSL, в основном для достижения лучшей производительности на длинных линиях с помехами. ADSL2 может достигать скоростей приема и передачи до 12 Мбит/с и 1 Мбит/с соответственно, в зависимости от дальности и прочих факторов. Это стало возможным благодаря использованию более эффективных методов модуляции, уменьшению количества служебной информации, увеличению эффективности кодирования, и применению расширенных алгоритмов обработки сигнала.
Эффективность модуляции в ADSL2 повышена за счет совместного применения четырехмерной, 16-и фазовой решетчатой и 1-битной квадратурной модуляции. Это позволяет получить более высокие скорости на длинных линиях с низким соотношением сигнал/шум.
Системы ADSL2 используют меньшее количество служебной информации благодаря кадру с программируемым количеством служебных битов. Поэтому, в отличие от ADSL первого поколения, где служебные биты в кадре были фиксированы и потребляли 32 кбит/с от полезной информации, количество служебных бит в кадре может меняться от 4 до 32 кбит/с. В системах ADSL первого поколения на длинных линиях, где скорость передачи информации и так невысока (например, 128 кбит/с), под служебную информацию фиксировано отведено 32 кбит/с (или более 25% общей скорости). В системах ADSL2, это значение может быть снижено до 4 кбит/с, что добавит к пропускной способности дополнительные полезные 28 кбит/с.
На длинных линиях, где, как правило, скорости передачи низки, ADSL2 позволяет достичь большей эффективности кодирования кода Рида-Соломона. Это возможно благодаря улучшениям в кадрах, повышающим гибкость и программируемость при создании кодовых слов.
Вдобавок, механизм инициализации содержит множество улучшений, поднимающих скорость передачи в системах ADSL2:
- снижение мощности с двух сторон, позволяющее снизить перекрестные наводки;
- обнаружение размещения контрольного сигнала приемником, устраняющее помехи от AM радио;
- обнаружение несущих, используемое приемником для инициализационных сообщений для устранения помех от AM радио и других неприятностей;
- улучшения в области идентификации канала для настройки приемника и передатчика;
- отключение сигнала во время инициализации для включения схем подавления радиочастотных помех.
На рисунке 1 показаны скорость и дальность ADSL2 в сравнении с ADSL первого поколения. На длинных линиях ADSL2 даст прирост скорости на 50 кбит/с для входящего и исходящего потоков. Это увеличение скорости достигается на увеличенных на 180 метров линиях, что эквивалентно увеличению площади покрытия на 6%.

Рис. 1.

диагностика

Сложность определения источника проблем зачастую становилась преградой для использования ADSL. Для облегчения поиска неисправностей в трансиверы ADSL2 были добавлены расширенные возможности диагностики. Они предназначены для выявления неисправностей во время и после установки, мониторинга производительности во время работы и для облегчения модернизации.
Для выявления и устранения проблем, трансиверы ADSL2 могут осуществлять измерения уровня шума в линии, затухания и отношения сигнал/шум на обоих концах линии. Результаты этих измерений могут быть собраны при использовании специального режима диагностики, даже если качество линии неудовлетворительно для установки нормального соединения ADSL.
Вдобавок ADSL2 может осуществлять мониторинг производительности в реальном времени, показывающий качество линии и уровень шума на обоих концах линии. Эта информация преобразуется программным обеспечением и затем может использоваться провайдером для слежения за качеством соединения ADSL и предотвращения отказов. Она также может быть использована для определения возможностей предоставления пользователю более быстрого соединения.

улучшения в области энергопотребления

Трансиверы ADSL первого поколения работали в активном режиме круглые сутки, независимо от того, использовались они или нет. Учитывая то, что количество установленных модемов ADSL может достигать нескольких миллионов, можно было бы сберечь огромное количество электроэнергии, если бы модемы умели входить в спящий режим. Это также сохранило бы энергию для трансиверов ADSL, работающих в небольших аппартных, где существуют сложности с нагревом. Для решения этих проблем в управление питанием ADSL2 имеются два режима, предназначенные для снижения общего потребления энергии при обслуживании «всегда включенного» подключения пользователя. Эти режимы включают:

Рис. 2.

L2-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет статистическое сохранение энергии на ADSL трансивере с центральной станции (ATU-C) путем быстрого входа и выхода в режим низкого энергопотребления на основе интернет-трафика, идущего через соединение ADSL.
L3-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет общее энергосбережение как для ATU-C, так и для удаленного ADSL-трансивера (ATU-R) путем перехода в спящий режим, пока соединение не используется длительное время.
Режим L2 является одним из важнейших нововведений стандарта ADSL2. Трансиверы ADSL2 могут входить и выходить в режим L2 на основе интернет-трафика, передаваемого по соединению. Когда пользователь скачивает большие файлы, трансивер работает на полную мощность (этот режим также называется L0) для обеспечения максимальной скорости загрузки. Когда интенсивность интернет-трафика снижается, например, когда пользователь читает длинный текст, системы ADSL2 могут перейти в режим низкого энергопотребления L2, в котором скорость передачи сильно уменьшается, и, соответственно, снижается общее энергопотребление.
Находясь в режиме L2, система ADSL2 может мгновенно вернуться в режим L0 и увеличить скорость передачи информации как только пользователь инициирует загрузки файла. Механизмы входа/выхода в L2 и результирующие адаптации скорости передачи данных работают без всяких сервисных прерываний или даже одной битовой ошибки и, таким образом, незаметны для пользователя.
Режим энергопотребления L3 является спящим режимом и используется, когда пользователь не использует сеть. При переключении в него никакой трафик не передается. Когда пользователю снова нужна сеть, ADSL-трансиверам понадобится всего лишь около трех секунд для переинициализации и установления связи.

адаптация скорости

Телефонные провода связаны вместе в многопарные кабели, содержащие 25 или больше витых пар. В результате, электрические сигналы с одной пары могут навестись на соседние пары в кабеле (Рис. 3). Это явление называется «перекрестные наводки» и может препятствовать передаче данных ADSL. Более того, изменение уровня перекрестных наводок в кабеле может привести к обрыву ADSL-связи.

Рис.3.

Для решения этих проблем ADSL2 адаптирует скорость передачи данных в режиме реального времени. Это нововведение, называемое бесшовной адаптацией скорости (Seamless Rate Adaption, SRA), позволяет системам ADSL2 изменять скорость передачи данных по соединению прямо во время работы без сервисных прерываний или ошибок в битах. Для этого ADSL2 определяет изменения в канале связи, например, когда местная АМ-радиостанция выключает свой передатчик на ночь - и прозрачно для пользователя меняет скорость передачи.
SRA основана на разделении уровня модуляции и кадрового уровня в системах ADSL2. Благодаря этому, уровень модуляции может поменять параметры скорости передачи данных без модификации параметров на кадровом уровне, которая вызвала бы потерю модемами кадровой синхронизации и, следовательно, не поддающиеся исправлению битовые ошибки или перезапуск системы. SRA использует процедуры усовершенствованной «горячей» реконфигурации (sophisticated online reconfiguration) (OLR) ADSL2 для того, чтобы бесшовно изменять скорость передачи данных по соединению.
Протокол, используемый для SRA, работает следующим образом:
1. Приемник отслеживает соотношение сигнал/шум для канала и определяет, что необходимо произвести адаптацию скорости передачи данных для сложившихся условий.
2. Приемник отправляет передатчику сообщение для инициализации изменения скорости передачи. Это сообщение содержит все необходимые параметры передачи для новой скорости. Эти параметры включают число модулируемых бит и мощность передачи для каждого субканала системы ADSL с множеством несущих.
3. Передатчик отправляет сигнал «Sync Flag», который используется в качестве маркера для определения точного времени, в течение которого новые параметры передачи будут использоваться.
4. Сигнал «Sync Flag» определяется приемником, и теперь приемник и передатчик без каких-либо системных прерываний переключаются в другой скоростной режим.

объединение для достижения более высоких скоростей

Общим требованием к провайдерам является возможность предоставления различного качества услуг различным пользователям. Скорость передачи данных можно существенно повысить путем одновременного использования нескольких телефонных линий. Для поддержки такой возможности, ADSL2 поддерживает стандарт af-phy-0086.001 «инверсное мультиплексирование ATM (Inverse Multiplixing for ATM, IMA)», разработанный для традиционных архитектур ATM. Используя IMA, чипсеты ADSL2 могут объединять две и более медных пар в одно соединение ADSL. В результате достигается гораздо большая гибкость скорости входящего потока данных (рис. 4).

Рис.4.

IMA определяет новый уровень, который находится между физическим уровнем и уровнем ATM. На стороне передатчика, этот подуровень, называемый подуровнем IMA, получает один поток ATM от уровня ATM и распределяет его между множеством физических подуровней. На стороне приемника, подуровень IMA получает части ATM от множества физических подуровней, собирает их в один поток ATM и отправляет уровню ATM.
Подуровень IMA определяет разбиение на кадры IMA, протоколы и управляющие функции, которые используются для осуществления вышеописанных операций, когда физические подуровни содержат битовые ошибки, асинхронны или имеют различные задержки. Для того чтобы работать при данных условиях, стандарт IMA также требует модификации некоторых стандартных функций физического уровня ADSL, например, отброс приемником пустых или поврежденных пакетов. ADSL2 поддерживает специальный режим IMA, предназначенный для совместимости с ADSL.

разбиение на каналы и многоканальный голос через DSL (CVoDSL)

ADSL2 поддерживает возможность разбиения полосы пропускания на несколько каналов с различными характеристиками для различных приложений. Например, ADSL2 может одновременно поддерживать голосовые приложения, которым требуются низкие задержки, но допустима высокая частота ошибок и информационные приложения, для которых не так важны задержки, но важна как можно более низкая частота ошибок. Разбиение на каналы также предоставляет поддержку CVoDSL, метода прозрачной передачи производных линий голосового трафика TDM через DSL. CVoDSL резервирует из полосы пропускания DSL каналы по 64 кбит/с (рис.5) для доставки PCM DS0 от DSL модема на удаленный терминал центрального офиса подобно обычной телефонной системе. Далее, оборудование доступа через PCM передает голосовые DS0 прямо на коммутатор каналов.

Рис.5.

Рис.6.

некоторые дополнительные выгоды

ADSL2 поддерживает также некоторые другие важные функции, перечисленные ниже.
Улучшенная совместимость. Микросхемы различных производителей совместимы и могут спокойно работать совместно.
Быстрый запуск. ADSL2 поддерживает быстрый запуск, который снижает время инициализации от более 10 с (требуемых для ADSL) до менее 3-х.
Полностью цифровой режим. ADSL2 позволяет использовать для передачи данных еще и голосовой диапазон, добавляя к исходящему каналу еще 256 кбит/с. Это довольно привлекательная для офисного применения возможность, так как, как правило, в офисах голосовые и информационные линии разделены и требуется большая пропускная способность исходящего канала.
Поддержка служб, основанных на пакетах. ADSL2 включает уровень PTM-TC (Packet Mode Transmission TransConvergence layer) позволяющий передавать через ADSL2 службы, основанные на пакетах (например, Ethernet).

ADSL2plus

ADSL2plus разработан в ITU в январе 2003 и включен в стандарты ADSL в качестве G.992.5. Рекомендация ADSL2plus удваивает скорость входящего потока на линиях длиной менее 1500 метров.
В то время как первые два члена семейства стандартов ADSL2 устанавливают полосы частот входящего канала до 1.1 МГц и 552 кГц соответственно, ADSL2plus устанавливает полосу частот для входящего канала до 2.2 МГц. В результате достигается значительное увеличение скорости входящего канала на более коротких линиях (см. рис 8). Скорость исходящего канала ADSL2plus зависит от качества связи и находится в районе 1 Мбит/с.

Рис.8.

ADSL2plus может также использоваться для снижения перекрестных наводок. Для этого он может использовать тоны между 1.1 МГц и 2.2 МГц, маскируя частоты входящего канала в районе 1.1 МГц. Это может оказаться полезным, когда терминалы ADSL подключаются к центральному пункту через один и тот же кабель в том же порядке, в котором осуществлена подводка к домам клиентов (рис. 9). Перекрестные наводки от линий удаленных терминалов на линии от центрального пункта могут существенно снизить скорости передачи данных на линии от центрального пункта.

Рис.9.

ADSL2plus может решить эту проблему путем использования частот ниже 1.1 МГц от центрального пункта к удаленному терминалу и частот между 1.1 МГц и 2.2 МГц от удаленного терминала до дома пользователя. Это уничтожит большинство перекрестных наводок между службами и защитит скорость передачи данных на линии от центрального офиса.

По материалам DSL forum, перевод Дмитрия Герусса.

Новые стандарты ADSL - ADSL2 и ADSL2 plus (Rebuild)

Улучшения скорости и дальности

ADSL2 специально разрабатывался для улучшения скорости и дальности ADSL, в основном для достижения лучшей производительности на длинных линиях с помехами. ADSL2 может достигать скоростей приема и передачи до 12 Мбит/с и 1 Мбит/с соответственно, в зависимости от дальности и прочих факторов. Это стало возможным благодаря использованию более эффективных методов модуляции, уменьшению количества служебной информации, увеличению эффективности кодирования, и применению расширенных алгоритмов обработки сигнала.
Эффективность модуляции в ADSL2 повышена за счет совместного применения четырехмерной, 16-и фазовой решетчатой и 1-битной квадратурной модуляции. Это позволяет получить более высокие скорости на длинных линиях с низким соотношением сигнал/шум.
Системы ADSL2 используют меньшее количество служебной информации благодаря кадру с программируемым количеством служебных битов. Поэтому, в отличие от ADSL первого поколения, где служебные биты в кадре были фиксированы и потребляли 32 кбит/с от полезной информации, количество служебных бит в кадре может меняться от 4 до 32 кбит/с. В системах ADSL первого поколения на длинных линиях, где скорость передачи информации и так невысока (например, 128 кбит/с), под служебную информацию фиксировано отведено 32 кбит/с (или более 25% общей скорости). В системах ADSL2, это значение может быть снижено до 4 кбит/с, что добавит к пропускной способности дополнительные полезные 28 кбит/с.
На длинных линиях, где, как правило, скорости передачи низки, ADSL2 позволяет достичь большей эффективности кодирования кода Рида-Соломона. Это возможно благодаря улучшениям в кадрах, повышающим гибкость и программируемость при создании кодовых слов.
Вдобавок, механизм инициализации содержит множество улучшений, поднимающих скорость передачи в системах ADSL2:

снижение мощности с двух сторон, позволяющее снизить перекрестные наводки;
обнаружение размещения контрольного сигнала приемником, устраняющее помехи от AM радио;
обнаружение несущих, используемое приемником для инициализационных сообщений для устранения помех от AM радио и других неприятностей;
улучшения в области идентификации канала для настройки приемника и передатчика;
отключение сигнала во время инициализации для включения схем подавления радиочастотных помех.

На рисунке 1 показаны скорость и дальность ADSL2 в сравнении с ADSL первого поколения. На длинных линиях ADSL2 даст прирост скорости на 50 кбит/с для входящего и исходящего потоков. Это увеличение скорости достигается на увеличенных на 180 метров линиях, что эквивалентно увеличению площади покрытия на 6%.

Диагностика

Сложность определения источника проблем зачастую становилась преградой для использования ADSL. Для облегчения поиска неисправностей в трансиверы ADSL2 были добавлены расширенные возможности диагностики. Они предназначены для выявления неисправностей во время и после установки, мониторинга производительности во время работы и для облегчения модернизации.
Для выявления и устранения проблем, трансиверы ADSL2 могут осуществлять измерения уровня шума в линии, затухания и отношения сигнал/шум на обоих концах линии. Результаты этих измерений могут быть собраны при использовании специального режима диагностики, даже если качество линии неудовлетворительно для установки нормального соединения ADSL.
Вдобавок ADSL2 может осуществлять мониторинг производительности в реальном времени, показывающий качество линии и уровень шума на обоих концах линии. Эта информация преобразуется программным обеспечением и затем может использоваться провайдером для слежения за качеством соединения ADSL и предотвращения отказов. Она также может быть использована для определения возможностей предоставления пользователю более быстрого соединения.

Улучшения в области энергопотребления

Трансиверы ADSL первого поколения работали в активном режиме круглые сутки, независимо от того, использовались они или нет. Учитывая то, что количество установленных модемов ADSL может достигать нескольких миллионов, можно было бы сберечь огромное количество электроэнергии, если бы модемы умели входить в спящий режим. Это также сохранило бы энергию для трансиверов ADSL, работающих в небольших аппартных, где существуют сложности с нагревом. Для решения этих проблем в управление питанием ADSL2 имеются два режима, предназначенные для снижения общего потребления энергии при обслуживании «всегда включенного» подключения пользователя. Эти режимы включают:

L2-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет статистическое сохранение энергии на ADSL трансивере с центральной станции (ATU-C) путем быстрого входа и выхода в режим низкого энергопотребления на основе интернет-трафика, идущего через соединение ADSL.
L3-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет общее энергосбережение как для ATU-C, так и для удаленного ADSL-трансивера (ATU-R) путем перехода в спящий режим, пока соединение не используется длительное время.
Режим L2 является одним из важнейших нововведений стандарта ADSL2. Трансиверы ADSL2 могут входить и выходить в режим L2 на основе интернет-трафика, передаваемого по соединению. Когда пользователь скачивает большие файлы, трансивер работает на полную мощность (этот режим также называется L0) для обеспечения максимальной скорости загрузки. Когда интенсивность интернет-трафика снижается, например, когда пользователь читает длинный текст, системы ADSL2 могут перейти в режим низкого энергопотребления L2, в котором скорость передачи сильно уменьшается, и, соответственно, снижается общее энергопотребление.
Находясь в режиме L2, система ADSL2 может мгновенно вернуться в режим L0 и увеличить скорость передачи информации как только пользователь инициирует загрузки файла. Механизмы входа/выхода в L2 и результирующие адаптации скорости передачи данных работают без всяких сервисных прерываний или даже одной битовой ошибки и, таким образом, незаметны для пользователя.
Режим энергопотребления L3 является спящим режимом и используется, когда пользователь не использует сеть. При переключении в него никакой трафик не передается. Когда пользователю снова нужна сеть, ADSL-трансиверам понадобится всего лишь около трех секунд для переинициализации и установления связи.

Адаптация скорости

Телефонные провода связаны вместе в многопарные кабели, содержащие 25 или больше витых пар. В результате, электрические сигналы с одной пары могут навестись на соседние пары в кабеле (Рис. 3). Это явление называется «перекрестные наводки» и может препятствовать передаче данных ADSL. Более того, изменение уровня перекрестных наводок в кабеле может привести к обрыву ADSL-связи.

Для решения этих проблем ADSL2 адаптирует скорость передачи данных в режиме реального времени. Это нововведение, называемое бесшовной адаптацией скорости (Seamless Rate Adaption, SRA), позволяет системам ADSL2 изменять скорость передачи данных по соединению прямо во время работы без сервисных прерываний или ошибок в битах. Для этого ADSL2 определяет изменения в канале связи, например, когда местная АМ-радиостанция выключает свой передатчик на ночь - и прозрачно для пользователя меняет скорость передачи.
SRA основана на разделении уровня модуляции и кадрового уровня в системах ADSL2. Благодаря этому, уровень модуляции может поменять параметры скорости передачи данных без модификации параметров на кадровом уровне, которая вызвала бы потерю модемами кадровой синхронизации и, следовательно, не поддающиеся исправлению битовые ошибки или перезапуск системы. SRA использует процедуры усовершенствованной «горячей» реконфигурации (sophisticated online reconfiguration) (OLR) ADSL2 для того, чтобы бесшовно изменять скорость передачи данных по соединению.
Протокол, используемый для SRA, работает следующим образом:
1. Приемник отслеживает соотношение сигнал/шум для канала и определяет, что необходимо произвести адаптацию скорости передачи данных для сложившихся условий.
2. Приемник отправляет передатчику сообщение для инициализации изменения скорости передачи. Это сообщение содержит все необходимые параметры передачи для новой скорости. Эти параметры включают число модулируемых бит и мощность передачи для каждого субканала системы ADSL с множеством несущих.
3. Передатчик отправляет сигнал «Sync Flag», который используется в качестве маркера для определения точного времени, в течение которого новые параметры передачи будут использоваться.
4. Сигнал «Sync Flag» определяется приемником, и теперь приемник и передатчик без каких-либо системных прерываний переключаются в другой скоростной режим.

Объединение для достижения более высоких скоростей

Общим требованием к провайдерам является возможность предоставления различного качества услуг различным пользователям. Скорость передачи данных можно существенно повысить путем одновременного использования нескольких телефонных линий. Для поддержки такой возможности, ADSL2 поддерживает стандарт af-phy-0086.001 «инверсное мультиплексирование ATM (Inverse Multiplixing for ATM, IMA)», разработанный для традиционных архитектур ATM. Используя IMA, чипсеты ADSL2 могут объединять две и более медных пар в одно соединение ADSL. В результате достигается гораздо большая гибкость скорости входящего потока данных (рис. 4).

IMA определяет новый уровень, который находится между физическим уровнем и уровнем ATM. На стороне передатчика, этот подуровень, называемый подуровнем IMA, получает один поток ATM от уровня ATM и распределяет его между множеством физических подуровней. На стороне приемника, подуровень IMA получает части ATM от множества физических подуровней, собирает их в один поток ATM и отправляет уровню ATM.
Подуровень IMA определяет разбиение на кадры IMA, протоколы и управляющие функции, которые используются для осуществления вышеописанных операций, когда физические подуровни содержат битовые ошибки, асинхронны или имеют различные задержки. Для того чтобы работать при данных условиях, стандарт IMA также требует модификации некоторых стандартных функций физического уровня ADSL, например, отброс приемником пустых или поврежденных пакетов. ADSL2 поддерживает специальный режим IMA, предназначенный для совместимости с ADSL.

Разбиение на каналы и многоканальный голос через DSL (CVoDSL)

ADSL2 поддерживает возможность разбиения полосы пропускания на несколько каналов с различными характеристиками для различных приложений. Например, ADSL2 может одновременно поддерживать голосовые приложения, которым требуются низкие задержки, но допустима высокая частота ошибок и информационные приложения, для которых не так важны задержки, но важна как можно более низкая частота ошибок. Разбиение на каналы также предоставляет поддержку CVoDSL, метода прозрачной передачи производных линий голосового трафика TDM через DSL. CVoDSL резервирует из полосы пропускания DSL каналы по 64 кбит/с (рис.5) для доставки PCM DS0 от DSL модема на удаленный терминал центрального офиса подобно обычной телефонной системе. Далее, оборудование доступа через PCM передает голосовые DS0 прямо на коммутатор каналов.

Некоторые дополнительные выгоды

ADSL2 поддерживает также некоторые другие важные функции, перечисленные ниже.
Улучшенная совместимость. Микросхемы различных производителей совместимы и могут спокойно работать совместно.
Быстрый запуск. ADSL2 поддерживает быстрый запуск, который снижает время инициализации от более 10 с (требуемых для ADSL) до менее 3-х.
Полностью цифровой режим. ADSL2 позволяет использовать для передачи данных еще и голосовой диапазон, добавляя к исходящему каналу еще 256 кбит/с. Это довольно привлекательная для офисного применения возможность, так как, как правило, в офисах голосовые и информационные линии разделены и требуется большая пропускная способность исходящего канала.
Поддержка служб, основанных на пакетах. ADSL2 включает уровень PTM-TC (Packet Mode Transmission TransConvergence layer) позволяющий передавать через ADSL2 службы, основанные на пакетах (например, Ethernet)

DSL2plus

ADSL2plus разработан в ITU в январе 2003 и включен в стандарты ADSL в качестве G.992.5. Рекомендация ADSL2plus удваивает скорость входящего потока на линиях длиной менее 1500 метров.
В то время как первые два члена семейства стандартов ADSL2 устанавливают полосы частот входящего канала до 1.1 МГц и 552 кГц соответственно, ADSL2plus устанавливает полосу частот для входящего канала до 2.2 МГц. В результате достигается значительное увеличение скорости входящего канала на более коротких линиях (см. рис 8). Скорость исходящего канала ADSL2plus зависит от качества связи и находится в районе 1 Мбит/с.

ADSL2plus может решить эту проблему путем использования частот ниже 1.1 МГц от центрального пункта к удаленному терминалу и частот между 1.1 МГц и 2.2 МГц от удаленного терминала до дома пользователя. Это уничтожит большинство перекрестных наводок между службами и защитит скорость передачи данных на линии от центрального офиса.

ADSL – технология передачи данных, в основе которой распределение полосы пропускания между входящим и исходящим трафиком асимметрично. Она реализуется при помощи общегородской аналоговой телефонной коммуникации, в которую включены абонентский терминал (ADSL модем) и мультиплексор, устанавливаемый на АТС поставщика услуг.

Принцип работы технологии выглядит следующим образом. Стандартная линия телефонии для передачи голоса использует диапазон частот от 0.3 до 3.4 кГц. Во избежание каких-либо помех при эксплуатации телефонной линии по ее прямому назначению в технологии ADSL нижний порог полосы пропускания установлен на уровне 26 кГц, а верхний, в соответствии с пропускными способностями коммуникации и требованиям к скорости передачи данных, установлен на уровне 1.1 МГц. При этом вся полоса делится на два сектора. Первый предназначен для нисходящего потока информации и работает в частотном диапазоне 26-138 кГц. Второй сектор предназначен для входящего потока и работает в диапазоне от 138 кГц до 1.1 МГц. Такой раздел частот позволяет производить голосовые вызовы без приостановки обмена данными по одной и той же линии. В некоторых случаях возникает необходимость установки дополнительного фильтра частот, так называемого сплиттера, с абонентской стороны. Это вызвано возможностью возникновения посторонних шумов в телефонной линии и приводит, как следствие, некорректной работе того или иного оборудования.

Необходимое для ADSL сетей оборудование

Для того чтобы получать доступ к всемирной сети при помощи телефонных коммуникаций, необходимо три вида оборудования:

Обязательные для установки:

ASAM. ATM-мультиплексор абонентского доступа, который устанавливается на стороне поставщика услуги доступа к сети интернет.
АДСЛ модем. Устанавливается в помещении абонента МГТС и является конечной точкой доступа к сети.

Фильтр низких частот. Является необязательным оборудованием и монтируется в помещении абонента исключительно в тех случаях, когда планируется использование линии не только для доступа в интернет, а и для совершения голосовых вызовов одновременно.

Структура ADSL и ADSL2+

ADSL технология построения сети подразумевает передачу данных посредством уже существующей городской телефонной линии. Реализация происходит следующим образом:

На телефонной станции поставщика услуг доступа к интернету параллельно с ее оборудованием устанавливается коммутатор доступа к сети интернет.
Далее эти две установки объединяются в одну линию при помощи разделителя частот.
После этого сигнал по одному носителю передается непосредственно в помещение абонента.
Со стороны абонента устанавливается еще один разделитель частот (необходим в том случае, если доступ к сети интернет будет использоваться параллельно с прямым назначением линии).
Последними устройствами в этой схеме являются телефонные аппараты и точка доступа (модем таких производителей, как D-link, ASUS, ZTE, ZyXEL и прочие).

Немногим отличается подключение абонента по технологии ADSL2+. Первый момент - способность передавать сигнал при помощи коаксиального кабеля, что позволяет предоставлять услуги при помощи сетей, предназначенных для подключения абонентов к услугам телевещания. Второе отличие - скорость передачи данных. Она отличается по нисходящей линии и составляет до 20-25 Мбит/с.

В последнее время уже созданы ADSL модемы, которые вопреки всему предназначенные для подсоединения к телефонной линии и поддерживающие стандарты связи АДСЛ2+ и теперь скорость передачи данных зависит только от возможности оборудования поставщика услуг.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line — Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line — Сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.

Общее название технологий DSL возникло в 1989 году, когда впервые появилась идея использовать аналого-цифровое преобразование на абонентском конце линии, что позволило бы усовершенствовать технологию передачи данных по витой паре медных телефонных проводов. Технология ADSL была разработана для обеспечения высокоскоростного (можно даже сказать мегабитного) доступа к интерактивным видеослужбам (видео по запросу, видеоигры и т.п.) и не менее быстрой передачи данных (доступ в Интернет, удаленный доступ к ЛВС и другим сетям).

Технология ADSL - так что же это такое?

Прежде всего, ADSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в тракт высокоскоростной передачи данных. ADSL линия соединяет два ADSL модема , которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля (смотрите рисунок 1). При этом организуются три информационных канала — «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи (POTS) (смотрите рисунок 2). Канал телефонной связи выделяется с помощью фильтров, что гарантирует работу вашего телефона даже при аварии соединения ADSL.

Рисунок 1

Рисунок 2

ADSL является асимметричной технологией — скорость «нисходящего» потока данных (т.е. тех данных, которые передаются в сторону конечного пользователя) выше, чем скорость «восходящего» потока данных (в свою очередь передаваемого от пользователя в сторону сети). Сразу же следует сказать, что не следует искать здесь причину для беспокойства. Скорость передачи данных от пользователя (более «медленное» направление передачи данных) все равно значительно выше, чем при использовании аналогового модема. Фактически же она также значительно выше, чем ISDN (Integrated Services Digital Network — Интегральная цифровая сеть связи).

Для сжатия большого объема информации, передаваемой по витой паре телефонных проводов, в технологии ADSL используется цифровая обработка сигнала и специально созданные алгоритмы, усовершенствованные аналоговые фильтры и аналого-цифровые преобразователи. Телефонные линии большой протяженности могут ослабить передаваемый высокочастотный сигнал (например, на частоте 1 МГц, что является обычной скоростью передачи для ADSL) на величину до 90 дБ. Это заставляет аналоговые системы модема ADSL работать с достаточно большой нагрузкой, позволяющей иметь большой динамический диапазон и низкий уровень шумов. На первый взгляд система ADSL достаточно проста — создаются каналы высокоскоростной передачи данных по обычному телефонному кабелю. Но, если детально разобраться в работе ADSL, можно понять, что данная система относится к достижениям современной технологии.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии на несколько частотных полос (также называемых несущими). Это позволяет одновременно передавать несколько сигналов по одной линии. Точно такой же принцип лежит в основе кабельного телевидения, когда каждый пользователь имеет специальный преобразователь, декодирующий сигнал и позволяющий видеть на экране телевизора футбольный матч или увлекательный фильм. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят различные части передаваемых данных. Этот процесс известен как частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM) (смотрите рисунок 3). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются (смотрите рисунок 3) и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Рисунок 3

Именно таким образом ADSL может обеспечить, например, одновременную высокоскоростную передачу данных, передачу видеосигнала и передачу факса. И все это без прерывания обычной телефонной связи, для которой используется та же телефонная линия. Технология предусматривает резервирование определенной полосы частот для обычной телефонной связи (или POTS — Plain Old Telephone Service). Удивительно, как быстро телефонная связь превратилась не только в «простую» (Plain), но и в «старую» (Old); получилось что-то вроде «старой доброй телефонной связи». Однако, следует отдать должное разработчикам новых технологий, которые все же оставили телефонным абонентам узенькую полоску частот для живого общения. При этом телефонный разговор можно вести одновременно с высокоскоростной передачей данных, а не выбирать одно из двух. Более того, даже если у вас отключат электричество, обычная «старая добрая» телефонная связь будет работать по-прежнему и с вызовом электрика у вас никаких проблем не возникнет. Обеспечение такой возможности было одним из разделов оригинального плана разработки ADSL. Даже одна эта возможность дает системе ADSL значительное преимущество перед ISDN.

Одним из основных преимуществ ADSL над другими технологиями высокоскоростной передачи данных является использование самых обычных витых пар медных проводов телефонных кабелей. Совершенно очевидно, что таких пар проводов насчитывается гораздо больше (и это еще слабо сказано), чем, например, кабелей, проложенных специально для кабельных модемов. ADSL образует, если можно так сказать, «наложенную сеть». При этом дорогостоящей и отнимающей много времени модернизации коммутационного оборудования (как это необходимо для ISDN) не требуется.

Скорость ADSL соединения

ADSL является технологией высокоскоростной передачи данных, но насколько высокоскоростной? Учитывая, что буква «А» в названии ADSL означает «asymmetric» (асимметричная), можно сделать вывод, что передача данных в одну сторону осуществляется быстрее, чем в другую. Поэтому следует рассматривать две скорости передачи данных: «нисходящий» поток (передача данных от сети к вашему компьютеру) и «восходящий» поток (передача данных от вашего компьютера в сеть).

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской линии (т.е. диаметр проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и ее протяженность. Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 — 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. В настоящее время ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Общая тенденция развития данной технологии обещает в будущем увеличение скорости передачи данных, особенно в «нисходящем» направлении.

Для того, чтобы оценить скорость передачи данных, обеспечиваемую технологией ADSL, необходимо сравнить ее с той скоростью, которая может быть доступна пользователям, использующим другие технологии. Аналоговые модемы позволяют передавать данные со скоростью от 14,4 до 56 Кбит/с. ISDN обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с на канал (обычно пользователь имеет доступ к двум каналам, что в сумме составляет 128 Кбит/с). Различные технологии DSL дают пользователю возможность передавать данные со скоростью 144 Кбит/с (IDSL), 1,544 и 2,048 Мбит/с (HDSL), «нисходящий» поток 1,5 — 8 Мбит/с и «восходящий» поток 640 — 1500 Кбит/с (ADSL), «нисходящий» поток 13 — 52 Мбит/с и «восходящий» поток 1,5 — 2,3 Мбит/с (VDSL). Кабельные модемы имеют скорость передачи данных от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с (при этом следует учитывать, что полоса пропускания кабельных модемов делится между всеми пользователями, одновременно имеющими доступ к данной линии, поэтому число одновременно работающих пользователей оказывает значительное влияние на реальную скорость передачи данных каждого из них). Цифровые линии Е1 и Е3 имеют скорость передачи данных, соответственно, 2,048 Мбит/с и 34 Мбит/с.

При использовании технологии ADSL полоса пропускания той линии, с помощью которой конечный пользователь связан с магистральной сетью, принадлежит этому пользователю всегда и целиком. Нужна ли вам линия ADSL? Решать вам, но для того, чтобы вы приняли правильное решение, рассмотрим некоторые преимущества ADSL.

Прежде всего, скорость передачи данных. Цифры были указаны двумя абзацами выше. Причем эти цифры не являются пределом. В новом стандарте ADSL 2 реализованы скорости 10 Мбит/с «нисходящего» и 1 Мбит/с «восходящего» потока при дальности до 3 км, а в технологии ADSL 2+, стандарт которой должен быть утверждён в 2003 году, фигурируют скорости «нисходящего» потока в 20, 30 и 40 Мбит/с (соответственно по 2,3 и 4 парам).

Интернет через ADSL

Для того, чтобы подключиться к Интернет через ADSL , не нужно набирать телефонный номер. ADSL создает широкополосный канал передачи данных, используя уже существующую телефонную линию. После установки модемов ADSL вы получаете постоянно установленное соединение. Высокоскоростной канал передачи данных всегда готов к работе — в любой момент, когда вам это потребуется.

Полоса пропускания линии принадлежит пользователю целиком. В отличие от кабельных модемов, которые допускают разделение полосы пропускания между всеми пользователями (что в значительной мере оказывает влияние на скорость передачи данных), технология ADSL предусматривает использование линии только одним пользователем.

Технология ADSL подключения позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99% для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых низких частот всей полосы пропускания линии (приблизительно до 4 кГц), а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных.

Многофункциональность данной системы является не самым последним аргументом в ее пользу. Так как для работы различных функций выделены различные частотные каналы полосы пропускания абонентской линии, ADSL позволяет одновременно передавать данные и говорить по телефону. Вы можете звонить по телефону и отвечать на звонки, передавать и принимать факсы, одновременно с этим находясь в сети Интернет или получая данные из корпоративной сети ЛВС. Все это по одной и той же телефонной линии.

ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с).

Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером.

Подключение к интернет через ADSL

Не следует забывать и о затратах. Технология подключения к Интернет через ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. То есть, если у вас дома или в офисе есть подключенный телефонный аппарат, вам не нужно прокладывать дополнительные провода для использования ADSL. (Хотя есть и ложка дегтя. Компания, обеспечивающая вам возможность обычной телефонной связи, должна при этом предоставлять и услугу ADSL.)

Для того, чтобы линия ADSL работала, необходимо не так уж много оборудования. На обоих концах линии устанавливаются модемы ADSL: один на стороне пользователя (дома или в офисе), а другой на стороне сети (у провайдера Интернет или на телефонной станции). Причем пользователю совсем не обязательно покупать свой модем, но достаточно взять его у провайдера в аренду. Кроме того, пользователю для того, чтобы модем ADSL работал, необходимо иметь компьютер и интерфейсную плату, например, Ethernet 10baseT.

По мере того, как телефонные компании постепенно вступают на еще неосвоенное поле передачи данных форматов видео и мультимедиа конечному пользователю, технология ADSL продолжает играть большую роль. Разумеется, через какое-то время широкополосная кабельная сеть охватит всех потенциальных пользователей. Но успех этих новых систем будет зависеть от того, какое количество пользователей будет вовлечено в процесс использования новых технологий уже сейчас. Принося кинофильмы и телевидение, видеокаталоги и Интернет в дома и офисы, ADSL делает данный рынок жизнеспособным и прибыльным как для телефонных компаний, так и для других компаний, предоставляющих услуги в различных областях.

Технологии и стандарты ADSL2 и ADSL2+

Технологии ADSL2 и ADSL2+, обеспечивающую возможность реализации истинных решений. Для новых видеоприложений, таких как IPTV и VoD, требуются высокие скорости передачи (свыше 10 Мбит/с) в направлении к пользователю, а технология ADSL2+ может их обеспечить. Скорости передачи по ADSL2+ достигают 24 Мбит/с.

Преимущества

Технология ADSL2+ имеет также ряд новых функций и преимуществ по сравнению с более старым вариантом ADSL. Самые главные отличительные свойства, такие как увеличение дальности действия и скорости передачи, диагностика линии, управление мощностью передачи, быстрое установление соединений и улучшенное взаимодействие, уже с начального этапа интегрированы на новых абонентских платах узлов BAN, mBAN и ipBAN. Технология ADSL2+ отлично годится также для замены VDSL в среде домашних абонентов с более взыскательными требованиями к доступу. С использованием ADSL2+ провайдеры видеоуслуг смогут предложить пользователям даже 3 одновременные видеопрограммы на одном широкополосном порте.

Основные отличительные особенности и преимущества

Улучшенные параметры скорости и дальности передачи

В ADSL2 и ADSL2+ применяется улучшенная модуляция, обеспечивающая уменьшение количества служебной информации в заголовках кадров (framing overhead), более высокий выигрыш от кодирования, а также предоставляющая усовершенствованные механизмы инициализации и алгоритмы обработки сигналов. ADSL2 позволяет увеличить скорость передачи данных в направлении к пользователю до более 12 Mбит/с, по сравнению с приблизительно 8 Mбит/с в случае ADSL. ADSL2 позволяет увеличить длину шлейфа приблизительно на 200 м, или увеличить скорость передачи данных примерно на 50 кбит/с на том же расстоянии для абонентских линий большой протяженности.

Стандарт ADSL2+ позволяет в два раза увеличить максимальную частоту, используемую для передачи данных в направлении к пользователю - 2,2 МГц вместо 1,1 МГц. Это позволяет увеличить максимальную скорость передачи в нисходящем направлении до 25 Mбит/с на телефонных линиях длины до 1500 м.

Диагностика и автоматическая регулировка

Функции мониторинга в реальном масштабе времени предоставляют в масштабе реального времени информацию о качестве линии и шуме на обоих концах линии. Поставщики услуг могут использовать эти данные для мониторинга качества ADSL-соединения и предотвращения ухудшений обслуживания. Кроме того, с помощью этих данных поставщики смогут определить, можно ли конкретному пользователю предоставить услуги с более высокой скоростью передачи. SELT (тестирование линии без подключения удаленного конца) и DELT (тестирование линии с подключением удаленного конца) предоставляют возможность определить перед эксплуатацией длину линии, наличие короткозамкнутых и разомкнутых цепей, сечение проводов и предполагаемую пропускную способность. В случае изменения условий в канале используется новая возможность, которая называется плавной регулировкой скорости передачи (SRA- seamless rate adaptation). Эта возможность позволяет системе ADSL2 изменять скорость передачи данных соединения без прерывания обслуживания или возникновения битовой ошибки.

Расширенные возможности управления питанием

Наличие двух режимов управления питанием позволяет сократить расход энергии, одновременно поддерживая функцию постоянного подключения ADSL для пользователей. Режим питания L2 предназначен для режима низкой скорости передачи, который не требует наличия полного ширины полосы пропускания, а режим питания L3 предназначен для режима ожидания или "спящего" режима. Эта функция позволяет сократить расход энергии более чем на 50 % для каждой линии.

Быстрый запуск

Режим быстрого запуска сокращает время инициализации от приблизительно 10 секунд до менее 3 секунд.

Полностью цифровой режим

Эта дополнительная опция отводит "телефонную" полосу частот под передачу данных. При этом случае скорость передачи данных в восходящем направлении (от пользователя к сети) вырастает на 256 кбит/с, что может являться привлекательным решением для предприятий, у которых услуги голосовой связи предоставляются по разным телефонным линиям и для которых возможность увеличения скорости восходящего потока данных представляет особый интерес. Эта возможность может также заинтересовать поставщиков услуг, которые могут арендовать абонентские линии у телекоммуникационных компаний на основе разделения абонентских линий (LLU).

Улучшенные возможности взаимодействия оборудования

Новые процедуры инициализации модема позволяют решить проблемы совместимости оборудования и обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристики, когда соединяются ADSL-трансиверы различных поставщиков микросхем.

Другие функции и возможности

Каналообразование

Возможности каналообразования ADSL2 обеспечивают поддержку технологии передачи таким способом образованных голосовых каналов по линиям DSL (CVoDSL), метод прозрачной транспортировки голосового трафика TDM по линиям DSL. CVoDSL передает голосовой трафик на физическом уровне, позволяя помещать аналоговые телефонные "линии" в DSL-канал и передавать их параллельно с трафиком данных, поддерживая как аналоговую телефонную сеть (POTS), так и высокоскоростной доступ в Internet.

Объединение нескольких линий для более высоких скоростей передачи

Новые стандарты поддерживают инверсное мультиплексирование для ATM (IMA), разработанное АТМ Форумом для сетей с традиционной архитектурой АТМ. Благодаря IMA, интегральные схемы ADSL2 могут объединить нескольких медных пар в единый канал ADSL. В результате обеспечивается скорость передачи данных по существующим медным линиям, сравнимая с оптоволоконными линиями.

Поддержка услуг пакетных сетей

Услуги пакетных сетей (например, Ethernet) могут передаваться поверх ADSL2 в качестве дополнения к ATM.