Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Данные всегда оставались пасынками телефонной системы.В той точке, где заканчивается местная линия (оконечная телефонная станция), сигнал подвергается фильтрации, при которой вырезаются частоты ниже 300 Гц и выше3400 Гц. Отсечка не является прямоугольной — оба края имеют уровень 3 дБ, — поэтому полоса пропускания считается равной 4000 Гц, хотя на самом деле диапазон междудвумя этими краями составляет только 3100 Гц. Таким образом, цифровым даннымприходится пробираться по этому узкому каналу.Хитрость, за счет которой работает xDSL, заключается в том, что ее абоненты подключаются к особому коммутатору, на котором отсутствует описанный выше фильтр.Таким образом, на передачу данных отводится вся полоса пропускания местной линии.Лимитирующим фактором в этом случае становится сама физическая природа линии,а не искусственно вырезанный кусок диапазона в 3100 Гц.К сожалению, емкость местных линий достаточно быстро падает с увеличениемдлины линии, и сигнал все более и более ухудшается вдоль провода.Емкость также зависит от толщины и общего качества витой пары.
График зависимости потенциально достижимой пропускной способности от длины линии приведенна рис. 2.29. Здесь предполагается, что все остальные факторы являются оптимальными (новые провода, аккуратные кабели и т. д.).Реализация такой зависимости создает определенные проблемы для телефоннойкомпании. Когда заявляется определенная скорость работы, автоматически ограничивается радиус, за пределами которого данное предложение не может быть реализовано.2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 169Это означает, что когда приходит клиент, живущий достаточно далеко от телефоннойстанции, ему говорят: «Спасибо за проявленный интерес, но вы живете на 100 метровдальше от нас, чем нужно для того, чтобы стать нашим абонентом. Не могли бы выпереехать поближе?» Чем ниже предлагаемая скорость, тем больше радиус охвата и количество клиентов. Но, вместе с тем, чем ниже скорость, тем менее привлекательнымвыглядит предложение и тем меньше абонентов согласится выкладывать свои деньги.Это такой перекресток, на котором встречаются бизнес и технология.Рис.
2.29. Зависимости пропускной способности от расстояния для DSL по UTP категории 3Службы xDSL разрабатывались с определенной целью. Во-первых, они должныбыли работать на существующих местных линиях, представляющих собой витыепары категории 3.
Во-вторых, они не должны были влиять на работу аппаратурыабонента вроде телефона и факса. В-третьих, скорость работы должна была бытьвыше 56 Кбит/с. Наконец, в-четвертых, они должны были предоставлять постоянноеподключение, и услуги при этом должны были оплачиваться только в виде фиксированной ежемесячной абонентской платы, но никак не поминутно.Чтобы удовлетворить техническим целям, доступный спектр на 1,1 МГц на местной линии разделен на 256 независимых каналов 4312,5 Гц каждый.
Это распределение показано на рис. 2.30. Первое предложение ADSL исходило от компании AT&Tи работало за счет разделения спектра местной линии, который составляет примерно1,1 МГц, на три частотных диапазона.Схема OFDM, которую мы рассматривали в предыдущем разделе, посылала данные по этим каналам, поэтому получила, в контексте ADSL, название дискретнаямультитональная модуляция, DMT (Discrete MultiTone). Канал 0 используется дляPOTS (Plain Old Telephone Service — обычной телефонной сети).
Каналы с 1 по 5не используются, чтобы голосовой сигнал не имел возможности интерферироватьс информационным. Из оставшихся 250 каналов один занят контролем передачив сторону провайдера, один — в сторону пользователя, а все прочие доступны дляпередачи пользовательских данных.170 Глава 2. Физический уровеньРис. 2.30. Работа ADSL с использованием дискретной мультитональной модуляцииВ принципе, каждый из свободных каналов может быть использован для полнодуплексной передачи, однако из-за помех, взаимной интерференции и так далее практически это не реализуется. Провайдер может самостоятельно определять, сколькоканалов использовать для входящего трафика, сколько для исходящего.
Техническивозможно осуществлять такое разделение в пропорции 50/50, но фактически большинство провайдеров предоставляет 80–90 % пропускной способности для передачив сторону абонентов, так как большинство пользователей скачивают гораздо большеданных, чем загружают. Обычно под исходящий трафик пользователю отводится 32канала, по всем остальным информационным каналам он может принимать данные.В целях увеличения пропускной способности можно несколько последних каналовсделать дуплексными, однако это потребует введения в строй дополнительных схем,исключающих образование эха.В 1999 году был одобрен международный стандарт ADSL, известный как G.dmt.Он позволяет принимать входящий трафик со скоростью 8 Мбит/с и отправлять исходящий со скоростью 1 Мбит/с. Его сменило в 2002 году второе поколение, названноеADSL2, с различными усовершенствованиями, что дало скорость целых 12 Мбит/с длявходящего трафика и 1 Мбит/с для исходящего. Теперь существует ADSL2+, которыйудваивает нисходящую скорость (от провайдера к клиенту) до 24 Мбит/с, удваиваяпропускную способность, чтобы использовать полосу 2,2 МГц по витой паре.Однако числа, приведенные здесь, являются скоростями лучшего случая дляхороших линий близко (в пределах 1–2 км) к оконечной телефонной станции.
Немного линий поддерживают эти скорости, и немного провайдеров предлагают этискорости. Как правило, провайдеры предлагают приблизительно 1 Мбит/с к клиентуи 256 Кбит/с от клиента (стандартный сервис), соответственно 4 Мбит/с и 1 Мбит/с(улучшенный сервис) и 8 Мбит/с и 2 Мбит/с (премиум-сервис).В пределах каждого канала модуляция QAM используется на скорости примерно4000 символов/с.
Качество линии в каждом канале постоянно проверяется, и скоростьпередачи данных корректируется при использовании большей или меньшей совокупности, как на рис. 2.19. У различных каналов могут быть различные скорости передачиданных, начиная с 15 бит на символ, посланными на канале с высоким отношениемсигнал/шум, и снижаться до 2, 1 или 0 бит на символ, посланный на канале с низкимотношением сигнал/шум в зависимости от стандарта.Типичная организация ADSL-линии показана на рис. 2.31. На схеме видно, чтотелефонная компания установила в помещении у абонента специальное устройство2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 171сопряжения с сетью, NID (Network Interface Device).
Эта маленькая пластмассоваякоробочка маркирует окончание зоны владений телефонной компании и начало частной собственности абонента. Недалеко от этого устройства (а иногда вообще в одномблоке с ним) расположен разветвитель, который представляет собой аналоговыйфильтр, отделяющий полосу ���������������������������������������������������POTS�����������������������������������������������(0–4000 Гц) от каналов данных.
Сигналы, проходящие по POTS������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������, передаются на имеющийся телефон или факс, а все остальные отправляются на ADSL-модем, который использует цифровой сигнальный процессор длявыполнения OFDM. Поскольку большинство модемов ADSL — внешние, то требуетсяорганизовать высокоскоростное соединение модема с системным блоком компьютера.Обычно это делается с помощью сетевой карты Ethernet, USB-кабеля или 802.11.Рис. 2.31. Типичная конфигурация оборудования ADSLНа противоположном конце кабеля, на оконечной коммутационной станции,также установлен разветвитель.
Здесь голосовая составляющая сигнала отделяетсяот информационной и пересылается на обычный телефонный коммутатор. Сигнал,передающийся на частотах, превышающих 26 кГц, отправляется на устройство нового типа, которое называется мультиплексором доступа к DSL, DSLAM (DigitalSubscriber Line Access Multiplexer), в состав которого в качестве ADSL-модема входит сигнальный процессор того же типа, что и у абонента. По мере восстановленияпо цифровому сигналу битовой последовательности формируются пакеты, отсылающиеся провайдеру.Полное разделение голосовой связи и системы передачи данных позволило телефонным компаниям без особых проблем внедрить ADSL.
Требуется всего лишь приобрести DSLAM и разветвитель и подсоединить абонентов ADSL к этому разветвителю.Прочие системы с высокой пропускной способностью (например, ISDN) требуют172 Глава 2. Физический уровеньгораздо больших усилий для их внедрения и согласования с имеющимся коммутационным оборудованием.Одним из недостатков представленной на рис. 2.31 системы является наличиеNID и разветвителя в жилище пользователя. Установить это оборудование можеттолько технический специалист телефонной компании, что выражается, прежде всего,в высокой стоимости выездных услуг. По этой причине был стандартизован другойвариант комплектации, неофициально названный G.lite, в котором отсутствует разветвитель.
Фактически это та же самая показанная на рис. 2.31 схема, но без разветвителяу пользователя. Имеющаяся телефонная линия используется как есть. Единственное,что пользователю необходимо сделать, это вставить в разъем каждого телефонногоаппарата специальный микрофильтр, который в итоге должен оказаться в схеме междутелефоном или ADSL-модемом и телефонной линией. Телефонный микрофильтрвырезает сигналы, частоты которых превышают 3400 Гц. Что же касается фильтрадля ADSL-модема, то он, напротив, пропускает только высокие частоты, вырезаядиапазон от 0 до 26 кГц. Однако система с разветвителем является более надежной,поэтому максимальная скорость работы G.lite — только 1,5 Мбит/с (против 8 Мбит/св системах с разветвителем). Более подробно об ADSL можно узнать в Starr (2003).Волокно до домаРазвернутые медные местные линии ограничивают производительность ADSL и телефонных модемов.
Чтобы позволить им обеспечивать более быстрый и качественныйсетевой сервис, телефонные компании обновляют местные линии при любой возможности, устанавливая оптоволокно на всем пути до зданий и офисов. Результат называют FTTH (Fiber To The Home — Волокно до дома).
Хотя технология FTTH была ужедоступна в течение некоторого времени, развертывание только начало расти в 2005году с ростом спроса на высокоскоростной Интернет у клиентов, привыкших к DSLи кабелю, которые хотели загрузить фильмы. Приблизительно 4 % американскихзданий теперь соединены с FTTH со скоростями доступа к Интернету до 100 Мбит/с.Существуют несколько разновидностей форм «FTTX» (где X — это подвал, бордюрили окрестности).
Они используются, чтобы отметить, что волокно может приблизиться к дому. В этом случае медь (витая пара или коаксиальный кабель) обеспечиваетдостаточно быструю скорость на последнем коротком отрезке. Выбор того, как далекоположить волокно, — экономический, необходимо балансировать стоимость и ожидаемый доход. В любом случае дело в том, что оптоволокно пересекло традиционныйбарьер «последней мили».
Мы сосредоточимся в нашем обсуждении на FTTH.Как медные провода перед этим, волоконный кабель местной линии пассивен. Этоозначает, что не требуется никакое оборудование с электропитанием для усиленияили какой-либо иной обработки сигналов. Волокно просто переносит сигналы междудомом и оконечной станцией. Это, в свою очередь, уменьшает стоимость и улучшаетнадежность.Обычно волоконные кабели из зданий объединены так, чтобы для группы до100 зданий только один кабель достигал оконечной станции. В исходящем направлении оптические разделители делят сигнал из оконечной станции так, чтобы ондостигал всех зданий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
