Цифровая абонентская линия

редактировать
Серия стандартов передачи данных

Цифровая абонентская линия (DSL ; первоначально цифровой абонентский шлейф ) - это семейство технологий, которые используются для передачи цифровых данных по телефонным линиям. В телекоммуникационном маркетинге термин DSL широко понимается как означающий асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL), наиболее часто используемая технология DSL, для доступа в Интернет.

Услуга DSL может предоставляться одновременно с проводная телефонная связь на той же телефонной линии, поскольку DSL использует более высокие полосы частот для данных. На территории клиента фильтр DSL на каждой розетке, не поддерживающей DSL, блокирует любые высокочастотные помехи, чтобы обеспечить одновременное использование голосовых услуг и услуг DSL.

скорость передачи потребительских услуг DSL обычно составляет от 256 кбит / с до более 100 Мбит / с в направлении к потребителю (нисходящий поток ), в зависимости от Технология DSL, состояние линии и реализация уровня обслуживания. Достигнута скорость передачи 1 Гбит / с.

В ADSL пропускная способность данных в восходящем направлении (направление к поставщику услуг) ниже, отсюда и обозначение асимметричной службы. В услугах симметричной цифровой абонентской линии (SDSL) скорости передачи данных в нисходящем и восходящем направлениях равны. Исследователи из Bell Labs достигли скорости более 1 Гбит / с для услуг симметричного широкополосного доступа с использованием традиционных медных телефонных линий, хотя такие скорости еще не применялись где-либо еще.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Эксплуатация
    • 2.1 Голый DSL
  • 3 Типовая установка
    • 3.1 Оборудование обмена
    • 3.2 Оборудование клиента
      • 3.2.1 Инициализация DSL-модема
  • 4 Протоколы и конфигурации
  • 5 Методы модуляции передачи
  • 6 Технологии DSL
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 Внешние ссылки

История

Первоначально считалось, что невозможно работать обычная телефонная линия вне пределов низкой скорости (обычно ниже 9600 бит / с). В 1950-х годах обычный телефонный кабель с витой парой часто передавал телевизионные сигналы четырех мегагерц (МГц) между студиями, предполагая, что такие линии позволили бы передавать много мегабит в секунду. Одна такая цепь в Соединенном Королевстве пролегала примерно в 10 милях (16 км) между студиями BBC в Ньюкасл-апон-Тайн и передающей станцией Pontop Pike. Однако эти кабели имели и другие дефекты, помимо гауссовского шума, что не позволяло применять такие скорости в полевых условиях. В 1980-х годах были разработаны методы широкополосной связи, которые позволили значительно расширить границы. В 1979 году был подан патент на использование существующих телефонных проводов как для телефонов, так и для терминалов данных, которые были подключены к удаленному компьютеру через систему передачи цифровых данных.

Мотивация для технологии цифровых абонентских линий была Спецификация цифровой сети с интеграцией служб (ISDN), предложенная в 1984 году CCITT (ныне ITU-T ) как часть Рекомендации, позже повторно использованная как цифровая абонентская линия ISDN (IDSL). Сотрудники Bellcore (сейчас Telcordia Technologies ) разработали асимметричную цифровую абонентскую линию (ADSL), поместив широкополосные цифровые сигналы на частотах выше существующего основной полосы аналогового голосового сигнала. проводились по обычной витой паре между телефонными станциями и потребителями. Патент был подан в 1988 году.

Джозеф В. Лехлейдер сделал DSL своим вкладом в понимание того, что асимметричное расположение обеспечивает более чем удвоенную пропускную способность симметричного DSL. Это позволило поставщикам интернет-услуг предлагать эффективные услуги потребителям, которые извлекли большую пользу из возможности загружать большие объемы данных, но редко нуждались в загрузке сопоставимых объемов. ADSL поддерживает два вида транспорта: быстрый канал и канал с чередованием. Быстрый канал предпочтителен для потоковой передачи мультимедиа, где случайное сбрасывание бита допустимо, но задержки меньше. Чередующийся канал лучше подходит для передачи файлов, где доставляемые данные должны быть безошибочными, но задержка (временная задержка), возникающая при повторной передаче пакетов с ошибками, является допустимой.

Ориентированный на потребителя ADSL был разработан для работы на существующих линиях, уже подготовленных для услуг интерфейса базовой скорости ISDN. Инженеры разработали средства высокоскоростной DSL, такие как цифровая абонентская линия с высокой скоростью передачи данных (HDSL) и симметричная цифровая абонентская линия (SDSL) для обеспечения традиционного цифрового сигнала 1 ( DS1) вместо стандартных медных пар.

Старые стандарты ADSL обеспечивали доставку заказчику со скоростью 8 Мбит / с на расстояние около 2 км (1,2 мили) неэкранированной витой пары медного провода. Новые варианты улучшили эти показатели. Расстояния более 2 км (1,2 мили) значительно сокращают полосу пропускания, используемую на проводах, тем самым снижая скорость передачи данных. Но расширители контуров ADSL увеличивают эти расстояния за счет повторения сигнала, позволяя LEC доставлять скорости DSL на любое расстояние.

DSL SoC

До конца 1990-х годов стоимость цифровые сигнальные процессоры для DSL были запрещены. Все типы DSL используют очень сложные алгоритмы цифровой обработки сигналов для преодоления ограничений, присущих существующим проводам витой пары. Благодаря развитию технологии очень-крупномасштабной интеграции (VLSI) стоимость оборудования, связанного с развертыванием DSL, значительно снизилась. Двумя основными частями оборудования являются мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSLAM) на одном конце и модем DSL на другом конце.

DSL-соединение может быть развернуто по существующему кабелю. Такое развертывание, даже включая оборудование, намного дешевле, чем установка нового оптоволоконного кабеля с высокой пропускной способностью по тому же маршруту и ​​на том же расстоянии. Это верно как для вариантов ADSL, так и для SDSL. Коммерческий успех DSL и аналогичных технологий в значительной степени отражает успехи, достигнутые в электронике за десятилетия, которые позволили повысить производительность и снизить затраты, даже если рытье траншей в земле для новых кабелей (медных или оптоволоконных) остается дорогостоящим.

Эти преимущества сделали ADSL лучшим предложением для клиентов, которым требуется доступ к Интернету, чем дозвон, а также возможность приема голосовых вызовов одновременно с подключением для передачи данных. Телефонные компании также были вынуждены перейти на ADSL из-за конкуренции со стороны кабельных компаний, которые используют технологию кабельного модема DOCSIS для достижения аналогичных скоростей. Спрос на приложения с высокой пропускной способностью, такие как обмен видео и файлами, также способствовал популярности технологии ADSL.

Ранняя услуга DSL требовала выделенного сухого контура, но когда Федеральная комиссия по связи США (FCC) требовала традиционных операторов местной телефонной связи (ILECs), чтобы сдавать свои линии в аренду конкурирующим поставщикам услуг DSL, стал доступен DSL с совместным использованием линий. Это разделение услуг, также известное как DSL через разделенный сетевой элемент, позволяет одному абоненту получать две отдельные услуги от двух разных поставщиков по одной кабельной паре. Оборудование поставщика услуг DSL размещается на той же телефонной станции, что и оборудование ILEC, предоставляющего уже существующую голосовую услугу клиента. Схема абонента изменена для взаимодействия с оборудованием, поставляемым ILEC, которое объединяет частоту DSL и сигналы POTS на одной медной паре.

К 2012 году некоторые операторы связи в США сообщили, что удаленные терминалы DSL с оптоволоконным соединением backhaul заменяют старые системы ADSL.

Эксплуатация

Телефоны подключен к телефонной станции через локальный шлейф , который представляет собой физическую пару проводов. Локальный шлейф изначально предназначался в основном для передачи речи, охватывая диапазон звуковых частот от 300 до 3400 герц (коммерческая полоса пропускания ). Однако по мере того, как междугородные соединительные линии постепенно переводились с аналогового режима на цифровой, идея возможности передавать данные через локальный шлейф (за счет использования частот выше голосового диапазона) утвердилась, что в конечном итоге привело к DSL.

местный шлейф, соединяющий телефонную станцию ​​с большинством абонентов, имеет способность передавать частоты, значительно превышающие верхний предел 3400 Гц POTS. В зависимости от длины и качества шлейфа верхний предел может составлять десятки мегагерц. DSL использует преимущества этой неиспользованной полосы пропускания локального контура, создавая каналы шириной 4312,5 Гц, начиная с 10 и 100 кГц, в зависимости от конфигурации системы. Распределение каналов продолжается до более высоких частот (до 1,1 МГц для ADSL) до тех пор, пока новые каналы не будут признаны непригодными для использования. Каждый канал оценивается с точки зрения удобства использования почти так же, как аналоговый модем при подключении POTS. Более используемые каналы означают более доступную полосу пропускания, поэтому важными факторами являются расстояние и качество линии (более высокие частоты, используемые DSL, распространяются только на короткие расстояния).

Затем пул используемых каналов разделяется на две разные полосы частот для трафика восходящего потока и нисходящего потока на основе предварительно сконфигурированного соотношения. Такое разделение снижает помехи. После создания групп каналов отдельные каналы связываются в пару виртуальных цепей, по одной в каждом направлении. Как и аналоговые модемы, приемопередатчики DSL постоянно контролируют качество каждого канала и добавляют или удаляют их из обслуживания в зависимости от того, пригодны ли они для использования. После установления восходящего и нисходящего каналов абонент может подключиться к услуге, такой как интернет-провайдер, или к другим сетевым услугам, например, к корпоративной сети MPLS.

Базовая технология передачи данных через средства DSL использует модуляцию высокочастотных несущих, передачу аналогового сигнала. Схема DSL оканчивается на каждом конце модемом , который модулирует шаблоны из бит в определенные высокочастотные импульсы для передачи на противоположный модем. Сигналы, полученные от модема на дальнем конце, демодулируются для получения соответствующей битовой комбинации, которую модем передает в цифровой форме на свое сопряженное оборудование, такое как компьютер, маршрутизатор, коммутатор и т. Д.

В отличие от традиционного модемы коммутируемого доступа, которые модулируют биты в сигналы в основной полосе аудиосигнала 300–3400 Гц, модемы DSL модулируют частоты от 4000 Гц до 4 МГц. Такое разделение частотных полос позволяет службе DSL и простой старой телефонной службе (POTS) сосуществовать на одних и тех же кабелях. На стороне абонента цепи встроенные фильтры DSL устанавливаются на каждом телефоне для пропускания речевых частот, но фильтрации высокочастотных сигналов, которые в противном случае были бы слышны как шипение. Кроме того, в противном случае нелинейные элементы в телефоне могут генерировать слышимую интермодуляцию и могут ухудшить работу модема данных в отсутствие этих фильтров нижних частот. Модуляции DSL и RADSL не используют полосу голосовых частот, поэтому фильтры высоких частот включены в схему модемов DSL, отфильтровывающих голосовые частоты.

Модем DSL

Поскольку DSL работает с частотой выше голосового лимита 3,4 кГц, он не может проходить через нагрузочную катушку, которая представляет собой индуктивную катушку, которая предназначена для противодействия потерям, вызванным шунтирующей емкостью (емкостью между двумя проводами витой пары). Загрузочные катушки обычно устанавливаются через равные промежутки в линиях POTS. Без таких катушек голосовая связь не может поддерживаться на определенном расстоянии. Следовательно, некоторые области, которые находятся в пределах досягаемости для услуги DSL, лишены права на участие из-за размещения загрузочной катушки. Из-за этого телефонные компании стараются удалить нагрузочные катушки на медных шлейфах, которые могут работать без них. Более длинные линии, для которых они необходимы, могут быть заменены оптоволокном, ведущим к соседству или узлу (FTTN ).

Большинство реализаций DSL в жилых домах и малых офисах резервируют низкие частоты для POTS, так что (с подходящими фильтрами и / или разветвителями) существующая голосовая служба продолжает работать независимо от службы DSL. Таким образом, связь на основе POTS, включая факсимильные аппараты и модемы коммутируемого доступа, может совместно использовать провода с DSL. Только один модем DSL может использовать абонентскую линию одновременно. Стандартный способ разрешить нескольким компьютерам совместно использовать DSL-соединение использует маршрутизатор, который устанавливает соединение между DSL-модемом и локальным Ethernet, powerline или Wi-Fi сеть на территории заказчика.

Теоретические основы DSL, как и большая часть коммуникационных технологий, восходят к основополагающей статье Клода Шеннона 1948 года: Математическая теория Связь. Как правило, для передачи с более высокой скоростью требуется более широкая полоса частот, хотя отношение скорости передачи к скорости передачи символов и, следовательно, к полосе пропускания не являются линейными из-за значительных нововведений в цифровом сигнале. обработка и методы цифровой модуляции.

Naked DSL

Naked DSL - это способ предоставления только услуг DSL по локальному шлейфу. Это полезно, когда заказчику не нужна традиционная голосовая услуга телефонии, потому что голосовая услуга принимается либо поверх услуг DSL (обычно VoIP ), либо через другую сеть (например, мобильная связь ).

Это также обычно называется UNE (для разукрупненного сетевого элемента ) в США; в Австралии он известен как ULL (безусловный местный шлейф); в Бельгии она известна как «сырая медь», а в Великобритании - как Single Order GEA (SoGEA). Он начал возвращаться в США в 2004 году, когда его начал предлагать Qwest, за которым последовал Speakeasy. В результате слияния ATT с SBC и слияния Verizon с MCI эти телефонные компании обязаны предлагать потребителям «голый» DSL.

Стандартная установка

На стороне клиента трансивер DSL, или ATU-R, или более известный как модем DSL, подключается к телефонной линии. Телефонная компания подключает другой конец линии к DSLAM, который концентрирует большое количество отдельных DSL-соединений в одном блоке. Расположение DSLAM зависит от телефонной компании, но он не может быть расположен слишком далеко от пользователя из-за затухания между DSLAM и модемом DSL пользователя. Обычно к одному DSLAM подключают несколько жилых блоков.

На прилагаемом рисунке представлена ​​схема простого DSL-соединения (синего цвета). Правая сторона показывает DSLAM, находящийся на телефонной станции телефонной компании. Слева показано оборудование клиента с дополнительным маршрутизатором. Маршрутизатор управляет локальной сетью (LAN), которая соединяет ПК и другие локальные устройства. У многих поставщиков услуг заказчик может выбрать модем, который содержит как маршрутизатор, так и беспроводной доступ. Этот вариант (в пунктирном пузыре) часто упрощает подключение.

Схема подключения DSL Пример DSLAM из 2006 г.

Оборудование обмена

На коммутаторе мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSLAM) завершается каналов DSL и объединяет их, где они передаются другим сетевым транспортным средствам. В случае ADSL голосовой компонент также отделяется на этом этапе либо с помощью фильтра, встроенного в DSLAM, либо с помощью специального фильтрующего оборудования, установленного перед ним. DSLAM завершает все соединения и восстанавливает исходную цифровую информацию.

Клиентское оборудование

Клиентская сторона подключения состоит из терминального адаптера или «модема DSL ». Он преобразует данные между цифровыми сигналами, используемыми компьютерами, и аналоговым сигналом напряжения подходящего частотного диапазона, который затем подается на телефонную линию.

Схема модема DSL

В некоторых вариантах DSL (например, HDSL ) терминальный адаптер подключается непосредственно к компьютеру через последовательный интерфейс, используя такие протоколы, как ethernet или V.35. В других случаях (особенно ADSL) обычно оборудование клиента интегрируется с функциями более высокого уровня, такими как маршрутизация, межсетевой экран или другое аппаратное и программное обеспечение для конкретных приложений. В этом случае оборудование называется шлюзом.

Большинство технологий DSL требуют установки соответствующих фильтров для отделения или разделения сигнала DSL от низкочастотного речевого сигнала. Разделение может происходить либо в точке разграничения , либо с помощью фильтров, установленных на телефонных розетках внутри помещения клиента. У каждого способа есть свои практические и экономические ограничения.

Инициализация DSL-модема

Когда DSL-модем включается, он выполняет ряд шагов для установления соединения. Фактический процесс варьируется от модема к модему, но обычно включает следующие шаги:

  1. Трансивер DSL выполняет самотестирование, включая загрузку изображения и активацию.
  2. Затем трансивер DSL пытается синхронизировать с DSLAM. Данные могут поступать в компьютер только тогда, когда DSLAM и модем синхронизированы. Процесс синхронизации относительно быстр (в диапазоне секунд), но очень сложен и включает в себя обширные тесты, которые позволяют обеим сторонам соединения оптимизировать производительность для характеристик линии, включая шум и обработку ошибок. Внешний или автономный модем имеет индикатор с надписью «CD», «DSL» или «LINK», который может использоваться, чтобы определить, синхронизирован ли модем. Во время синхронизации индикатор мигает; во время синхронизации индикатор продолжает гореть, обычно зеленым.
  3. Если поддерживается, трансивер DSL устанавливает шлюз интернет-соединение.
  4. Трансивер DSL устанавливает соединение с маршрутизатором или компьютер. Для домашних вариантов DSL это обычно порт Ethernet (RJ-45) или порт USB ; в редких моделях используется порт FireWire. Старые модемы DSL имели собственный интерфейс ATM (обычно 25 Мбит / с последовательный интерфейс ). Кроме того, в некоторых вариантах DSL (например, SDSL) используются синхронные последовательные соединения.

Современные DSL шлюзы часто объединяют маршрутизацию и другие функции. Их инициализация очень похожа на загрузку ПК . Образ системы загружается из флэш-памяти ; система загружается, синхронизирует соединение DSL и, наконец, устанавливает IP-службы Интернета и соединение между локальной сетью и поставщиком услуг, используя такие протоколы, как DHCP или PPPoE. Согласно внедрению и применению технологии DSL (2007), метод PPPoE намного перевешивает DHCP с точки зрения развертывания на DSL, и PAP был преобладающей формой аутентификации абонента, используемой в таких обстоятельствах. Образ системы обычно можно обновить для исправления ошибок или добавления новых функций.

Протоколы и конфигурации

Многие технологии DSL реализуют асинхронный режим передачи (ATM) уровень поверх низкоуровневого битового потока уровень, позволяющий адаптировать ряд различных технологий по одному и тому же каналу.

Реализации DSL могут создавать мостовые или маршрутизированные сети. В конфигурации с мостом группа компьютеров-подписчиков эффективно соединяется в единую подсеть. Самые ранние реализации использовали DHCP для предоставления сетевых деталей, таких как IP-адрес, абонентскому оборудованию с аутентификацией через MAC-адрес или назначенное имя хоста. Более поздние реализации часто используют протокол точка-точка (PPP) для аутентификации с использованием идентификатора пользователя и пароля, а также для предоставления сведений о сети (протокол точка-точка через Ethernet (PPPoE) или протокол точка-точка через ATM (PPPoA)).

Методы модуляции передачи

Способы передачи зависят от рынка, региона, оператора связи и оборудования.

технологий DSL

Технологии DSL (иногда в совокупности обозначаемые как xDSL ) включают:

Ограничения на длину линии от телефонной станции до абонента налагают серьезные ограничения на скорость передачи данных. Такие технологии, как VDSL, обеспечивают очень высокоскоростные, но малодействующие каналы. VDSL используется как метод доставки услуг «triple play » (обычно реализуется в оптоволокне для ограниченных сетевых архитектур).

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, связанные с Цифровой абонентской линией.
  • Теория ADSL —Информация о предыстории и работе ADSL, а также факторы, влияющие на достижение хорошей синхронизации между вашим модемом и DSLAM.
Последняя правка сделана 2021-05-17 06:00:08
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте