Различные типы технологий DSL и краткое описание их работы

Что такое ADSL технология?

Как вы уже поняли, ADSL технология это технология подключение к Интернет по проводным сетям, в частности телефонным проводам типа, витая пара. Суть технологии в возможности осуществить высокоскоростную передачу данных по телефонным проводам витая пара.

Для осуществления этой технологии создается ADSL линия, которая соединяет два ADSL модема. Для соединения модемов ADSL линии используются телефонный кабель типа витая пара. Каждый модем подключается к телефонному кабелю через разъём RJ-11.

По технологии создаются 3 канала передачи информации:

• Нисходящий поток;
• Восходящий поток;
• Канал POTS телефонной связи.

При этом канал для телефона выделяется фильтрами и не зависит от ADSL соединения.

IDSL (ISDN Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия IDSN)

Технология IDSL обеспечивает полностью дуплексную передачу данных на скорости до 144 Кбит/с. В отличие от ADSL возможности IDSL ограничиваются только передачей данных. Несмотря на то, что IDSL также как и ISDN использует модуляцию 2B1Q, между ними имеется ряд отличий. В отличие от ISDN линия IDSL является некоммутируемой линией, не приводящей к увеличению нагрузки на коммутационное оборудование провайдера. Также линия IDSL является «постоянно включенной» (как и любая линия, организованная с использованием технологии DSL), в то время как ISDN требует установки соединения.

Особенности АДСЛ технологии

Во-первых, ADSL технология является ассиметричной. Это значит, что скорость передачи данных в сторону конечного пользователя, выше скорости передачи данных от пользователя в сторону сети. То есть скорость нисходящего потока выше скорости восходящего потока.

Во-вторых. Информация, передаваемая по телефонными проводами технологии АДСЛ, сжимается. Для сжатия используется цифровая обработка сигнала по специально созданным алгоритмам, усовершенствованным аналоговым фильтрам и аналого-цифровым преобразователям.

В-третьих. В технологии ADSL используется метод разделения полосы пропускания медного телефонного кабеля на несколько несущих частотных полос. Такое разделение позволяет передавать по одной линии одновременно несколько сигналов.

При этом различные несущие полосы одновременно пропускают различные части передаваемых данных. Такой процесс называется Frequency Division Multiplexing (FDM), что означает частотное уплотнение линии связи.

FDM позволяет выделить один диапазон для восходящего потока данных, а второй диапазон для нисходящего потока. При этом нисходящий диапазон делится на высокоскоростные каналы и низкоскоростные каналы передачи данных. Восходящий поток также делится на низкоскоростные каналы передачи данных.

Возможно перекрытие диапазонов восходящего и нисходящего потоков технологией Echo Cancellation (эхо-компенсации).

В-четвёртых. ADSL технология позволяет резервировать узкую полосу диапазона, для передачи сигналов обычной телефонной связи (POTS). POTS это Plain Old Telephone Service. При использовании ADSL телефонная связь не нарушится, даже при отключении электричества.

Распространенные проблемы с кабелем

Неоднородность в кабеле негативно сказывается на передаче данных. Отпайка очень распространенное явление в российской проводке. Передаваемый сигнал через отпайку разветвляется, а затем отражается от несогласованного конца отпайки. В результате на стороне приемника оказывается 2 сигнала: прямой и отраженный. Отраженный в данном случае может рассматриваться как шум, поэтому его влияние на качество передачи весьма ощутимо. Взаимное влияние абонентских кабелей друг на друга характеризуется переходными помехами. Влияние на качество передачи очень сложно и носит фактор случайности. Например, взаимное влияние одной пары на другую может существовать потенциально, но никак не проявляться. Но при подключение еще одного пользователя ADSL может отразиться на качестве обоих подключений.

Скорость ADSL

Первая буква в названии ADSL, означает асимметричная. То есть, передача данных от сети к компьютеру (нисходящий поток) и передача данных от компьютера в сеть (восходящий поток) будут идти с разной скоростью.

Скорость передачи зависит от состояния линии, сечения кабеля, наличия отводов. По факту, пределом для абонентской линии ADSL является длина 3500 — 5500 метров при сечении кабеля 0,5 мм2.

По практике ADSL обеспечит скорость к компьютеру 1,5 – 8 Мбит/сек, и скорость от компьютера от 640 до 1,5 Мбит/сек.

Критерии выбора

Модемы xDSL наделены различными характеристиками, важнейшими из которых являются предельно возможная отдалённость от телефонных узлов, скорость обмена информацией, симметричная либо асимметричная передача. Зная условия использования xDSL-модемов и в чём их разница, можно сделать выбор более подходящего для вас устройства. Выбирая модем, необходимо выяснение определённых характеристик телефонной сети: длины провода до телефонного узла, число медных пар кабеля и его качественные характеристики, наличие предложений и возможностей провайдера. Следует убедиться в том, что отсутствуют помехи на линии, что может быть вызвано тем, что пересекаются пары кабеля либо у него низкое качество.

ADSL и Интернет

При желании подключиться к Интернет через ADSL, нужно понимать, что для связи не нужно набирать телефонные номера. ADSL технология сразу создает широкополосный канал для передачи данных по уже существующей телефонной линии.

Сразу после установки модема ADSL вы получите постоянное высокоскоростное соединение с Интернет. При этом для телефонной связи остается только 1% пропускной способности полосы (НЧ частота до 4 кГц). 99% идут на обеспечения высокоскоростной передачи данных. При этом для различных функций используются различные полосы частот.

Как подключить?

Процесс подключения выполняется в определённой последовательности:

• В первую очередь определитесь с провайдером связи интернет. Сейчас все поставщики услуг поддерживают эту технологию. В большинстве своём провайдеры предоставляют своим клиентам все необходимое оборудование, по этой причине пользователю предстоит потратиться только для получения доступа к интернету. Абонентам передаётся в аренду только подходящая к определённым условиям аппаратура с самим DSL-модемом. Но его также можно и купить.
• В дальнейшем поставщик услуг проанализирует клиентский номер на наличие преград пользования aDSL. После подписания соглашения с провайдером и подсоединения нужного оборудования, активируется аккаунт. Это займет не больше, чем две недели. При наличии удовлетворительной зоны охвата сетью весь процесс может занять только два часа.
• В завершение настраиваются параметры подключения, инсталлируется необходимое программное обеспечение на компьютере либо ноутбуке.

IPTV

Для настройки IPTV обычно не требуется каких-либо манипуляций, однако если приставке для работы требуется ip адрес, выданный провайдером, то нужно произвести ряд настроек. Зайти в меню “Сеть” – “WAN” и добавить тип подключения “Bridge” и задать значения для параметров “VPI” и “VCI”.

Эти параметры зависят от региона, и узнать их можно у поставщика услуг цифрового телевидения. Бывает, что используются парные значения, в этих случаях нужно создавать 2 “Bridge” соединения.

Для продолжения настройки во вкладке “Группирование интерфейсов” нужно создать новую группу. Название может быть произвольным, но она должна содержать все созданные “Bridge” соединения. После создания группы нужно назначить её на один из свободных LAN портов. После правильной настройки по этому порту будет приходить сигнал для IPTV, на всех остальных портах будет интернет.

Настраиваем Wi-Fi

Для настройки Wi-Fi нужно воспользоваться одноимённым пунктом в главном меню.

Сразу на основной странице можно включить или отключить Wi-Fi.

Здесь имеется 3 пункта:

• Основные настройки. Здесь можно задать имя сети “SSID”, выбрать канал для её работы, активировать функцию изоляции клиентов сети и создать гостевую сеть.

• Настройки безопасности. Настройка этой службы позволяет задать пароль для беспроводной сети и выбрать протокол шифрования.

• MAC-фильтр. Это функция фильтрации подключаемых устройств по MAC адресу. Можно либо дать доступ к сети только определённым устройствам, или наоборот запретить определённым устройствам получать доступ. В случае ненадобности можно и отключить этот фильтр.

Сброс настроек роутера 2500U на заводские

В модеме DSL предусмотрен аппаратный и программный сбросы. Для аппаратного возвращения настроек роутера 2500U к заводским значениям предусмотрена утопленная в узкое гнездо кнопка Reset. Ее тонким стержнем надо нажать и удерживать в течение 10-15 секунд. После этого нужно в течение минуты ждать остановки мигания. Заводские значения будут восстановлены.

Для программного сброса в 2500U требуется после входа на страницу администрирования нажать на вкладку «Настроить вручную». На новой странице навести курсор на надпись «Система» в верхнем правом углу, нажать его и выбрать «Заводские настройки». Кликнув по пункту, запустить процесс восстановления исходных значений с последующей автоматической перезагрузкой DSL-роутера.

Вход в веб интерфейс

Настроить роутер можно введя в адресной строке браузера адрес: 192.168.1.1. Логин и пароль для этой модели по умолчанию admin/admin. После успешной авторизации откроется web интерфейс.

В зависимости от установленной версии прошивки интерфейс может отличаться от представленного, но основные пункты меню и принцип настройки и управления останется базовым.

Широкополосный доступ по DSL

Современные технологии DSL позволяют пользователю получить доступ к широкому набору служб — телефонии, телевидению, Internet, управлению домом — по единой абонентской линии. Доступ по цифровой абонентской линии (DSL) в последнее десятилетие был одним из наиболее динамичных направлений в сфере телекоммуникаций. А используемая среда передачи — витая пара — имеет широчайшее в мире распространение в области телефонии.

Скоростной доступ по DSL все еще остается основным во многих странах. Так, к середине 2006 г. в мире насчитывалось 164 млн пользователей DSL. За последний год их число в мире выросло на 38%, а в странах Евросоюза — на 45%. В Германии, например, около 92% всех широкополосных подключений составляет DSL.
Развитие методов передачи сигналов по витой паре привело к появлению множества видов систем DSL. Существующие технологии DSL делятся на две подгруппы: симметричного и асимметричного доступа. Симметричные технологии применяются, как правило, в корпоративном секторе, тогда как асимметричные — предназначены для предоставления услуг доступа к мультимедийной сети отдельным абонентам. Различные технологии уплотнения абонентских линий обозначаются собственными аббревиатурами: ADSL, HDSL, RADSL, SHDSL, VDSL. Все они представляют собой разные способы передачи цифровых потоков (цифровизации), совместно с голосовыми сигналами, по абонентской линии (Subscriber Line, SL).

В последнее время наблюдается рост услуг симметричного доступа DSL в корпоративном секторе. Наибольшие надежды возлагаются при этом на стандартизованную в 2001 г. Международным союзом электросвязи ITU-T технологию SHDSL, которая по своим параметрам намного превосходит другие симметричные системы. Для абонентского доступа сейчас чаще всего применяют асимметричные системы. Из них наибольшее распространение получили ADSL и ADSL2+. Системы передачи VDSL бывают как симметричные, так и асимметричные.

Подключение к Internet через абонентскую телефонную линию организуется следующим образом (см. Рисунок 1). Телефонный сигнал, пропущенный через фильтр с полосой 4 кГц, смешивается с компьютерным сигналом, прошедшим через модем. Суммарный сигнал (с телефона и с компьютера) поступает в абонентскую линию и передается на узел связи. Там, в свою очередь, телефонный сигнал выделяется фильтром нижних частот (4 кГц) и подается на телефонный коммутатор, а компьютерный сигнал попадает на модем и затем направляется в мультимедийную сеть. Таким образом для подключения домашних пользователей по технологии DSL может быть использована стандартная телефонная система.

Технологии DSL как нельзя лучше подходят для российских абонентских линий, поскольку те непосредственно идут от телефонной розетки до узла связи. Заметим, что во многих странах придерживаются несколько иного подхода: линия от АТС заканчивается вблизи дома или поселка на мультиплексоре. Вместе с тем, в наших условиях негативное влияние оказывает наличие «лапши» — простейшего нескрученного однопарного телефонного провода, идущего от розетки до распределительной коробки. Впрочем, при замене «лапши» на витую пару узлы связи довольно легко могут предложить новый вид услуг на базе технологии DSL — подачу скоростных потоков до абонента.

Система передачи DSL состоит из двух модемов, соединение которых осуществляется витой парой в симметричном кабеле связи (см. Рисунок 1). Таким образом, модемы DSL относятся к устройствам, называемым «модемы физических линий». Общеизвестные модемы для коммутируемых линий обычно работают через телефонную сеть общего пользования (ТфОП), т. е. через телефонные каналы и АТС. Заметим, что если к станционному оборудованию (мультиплексоры DSLAM, см. Рисунок 1) предъявляются очень высокие требования и оно обычно достаточно дорогое, то по отношению к абонентскому оборудованию (модемам) основное требование состоит в их дешевизне. Это условие ставит перед разработчиками DSL особые задачи.

Модемы DSL отличаются от телефонных значительно большим диапазоном частот. Если телефонные модемы работают в полосе стандартного телефонного канала (0,3-3,4 кГц), то частотная полоса, занимаемая DSL, составляет сотни килогерц — единицы мегагерц. Соответственно, для внедрения систем DSL необходимо, чтобы кабели обеспечивали передачу таких частот. В этом, собственно, и заключается широкополосность доступа.

В зависимости от способа передачи линейного сигнала различают (см. Таблицу 1):

• системы DSL с последовательной передачей сигналов под названием «системы модуляции одной несущей» (Single Carrier Modulation, SCM), где используются способы кодирования 2B1Q, CAP и др.;
• системы с параллельной передачей сигналов на нескольких несущих частотах, так называемые «системы со многими несущими» (Discrete Multitone, DMT). Их применяют в асимметричных DSL.

Симметричные технологии DSL, такие, как HDSL, SDSL, SHDSL, являются системами с одной несущей (SCM). Асимметричные DSL, такие, как ADSL, ADSL2, ADSL2+, используют модуляцию нескольких несущих (DMT). Как уже говорилось, система VDSL бывает как симметричной, так и асимметричной, и в ней применяются различные виды модуляции.

Основными параметрами системы DSL служат пропускная способность и длина линии. Пропускная способность системы определяется при заданном коэффициенте ошибок (BER, обычно меньше 10-7) и запасе по шумам (NM, обычно 6 дБ). Длина линии условно оценивается для случаев, когда в DSL применяется пара с диаметром проводника 0,4 мм и со сплошной изоляцией из полиэтилена.

В свойствах DSL учтено множество требований, включая работу Ethernet по DSL. Связано это с тем, что Ethernet все шире и шире применяется в сетях связи, вытесняя ATM. Кроме того, практически во всех локальных сетях сейчас используется Ethernet, и поддержка соответствующей функциональности предоставляет дополнительные удобства при эксплуатации DSL. Кроме того, современные системы DSL обладают расширенными диагностическими возможностями, включая постоянный мониторинг состояния линии с обоих концов, измерение помех, затухания линии, ее помехозащищенности, отношения сигнал/помеха на обоих концах линии и др.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ DSL

Повышение дальности в технологии DSL достигается за счет того, что при цифровой обработке передаваемого по линии сигнала учитываются особенности проложенного кабеля. Путем использования математической модели конкретной линии модем настраивается для точного воспроизведения сигнала, благодаря чему достигается резкое уменьшение необходимой ширины частотной полосы.

Система уплотнения HDSL обеспечивает режим передачи со скоростью около 2 Мбит/с в обе стороны, по одной или двум парам проводов на расстояние до 10 км. Оборудование ADSL, наоборот, предназначено для асимметричной передачи со скоростями 6-8 Мбит/с — в сторону абонента, и 840 Кбит/с или меньше — в сторону узла связи. RADSL отличается от упомянутых выше технологий тем, что поддерживает либо симметричный режим со скоростью около 1 Мбит/с, либо асимметричный — при скорости к абоненту до 8 Мбит/с. SDSL обозначает, как правило, симметричную передачу по одной паре; IDSL — модификацию ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб).

Более подробно рассмотрим две наиболее развитые технологии — высокоскоростную абонентскую линию (High-bit-rate Digital Subscriber Line, HDSL) и асимметричную цифровую абонентскую линию (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL).

Многие зарубежные компании предлагают оборудование HDSL. Из них в России в разное время получили известность Ascend, Huawei, PairGain, RAD Data Communication и Schmid Telecom, ZyXEL и др. Компания PairGain (сейчас ADC KRONE) выпускает оборудование как для пользователей, так и для малых офисов. RAD Data предлагает эффективные и недорогие модемы для передачи потоков со скоростью около 2 Мбит/с по обычным телефонным кабелям. В принципе RAD Data выпускает весь необходимый набор аппаратуры для цифровизации линий связи.

Система HDSL компании Schmid Telecom под названием Watson передает потоки 1-2 Мбит/с по одной паре проводов. Аппаратура может быть установлена и отлажена за несколько часов. Для линейной передачи Watson использует две технологии кодирования — 2B1Q и CAP. Watson 2 с кодом 2B1Q способна передавать 1168 Кбит/c по одной паре, в то время как Watson 4 с кодом CAP 128 — 2320 Кбит/с.

Особенность асимметричной технологии ADSL — в применении двух методов кодирования: Carrierless Amplitude and Phase (CAP) и Discrete Multi Tone (DMT). ADSL требует применения модемов на обоих концах линии — на АТС и у абонента. Если на одном конце линии смонтирован модем с поддержкой CAP, а на другом — DMT, то они окажутся несовместимыми. Суть в том, что CAP — это метод кодирования с одной несущей для каждого направления потока: 900 кГц — для нисходящего; 75 кГц — для восходящего (4 кГц — для телефона). При методе модуляции нескольких несущих DMT цифровой канал разбивается на 256 подканалов, и цифровые потоки передаются по каждому из них. Как видим, методы разные, и для обеспечения нормального функ-ционирования надо следить, чтобы оборудование в абонентских линиях работало в соответствии с одной и той же системой.

Первоначально технология ADSL разрабатывалась в расчете на сервис «видео по требованию» и поэтому предназначалась для передачи непрерывного потока. Использование ее для Internet потребовало приспособить ADSL к протоколам компьютерного обмена. Теперь приведем примеры аппаратуры ADSL.

Компания Ascend (приобретена Lucent Technologies) выпускает соответствующее оборудование в составе серии систем DSL. В частности, для концентратора MAX TNT она поставляет плату ADSL-CAP, работающую по одной паре проводов, со следующими характеристиками: скорость нисходящего потока — до 6,14 Мбит/c, восходящего — до 640 Кбит/с, если дальность передачи не превышает 3,7 км; соответст-вующие параметры составляют 1,5 Мбит/с и 64 Кбит/с при расстоянии до 5,5 км. Аппаратура Ascend RADSL оснащена уже вторым поколением микросхем технологии CAP.

Весьма интересен подход компании к организации потоков на АТС. Основной телефонный трафик предлагается пустить через телефонный коммутатор, а данные — через коммутирующий концентратор. Такое изменение структуры узла связи вызвано следующим. По данным компании Bell Communications Research, подключение к компьютерным сетям привело к увеличению продолжительности соединения с АТС с 3 до 20 мин, а на отдельных направлениях — до 1 ч. Применение коммутатора для компьютерного обмена снимает эту проблему. Используя коммутирующий концентратор MAX, Ascend стремится так перераспределить поток, чтобы при этом был обеспечен постепенный переход от одной ступени DSL к другой. Вначале — к IDSL, затем к SDSL и, наконец, внедрение полномасштабной ADSL.

В качестве характерного примера оборудования с поддержкой ADSL2+ приведем мультиплексор доступа DSLAM 6808 компании Corecess. Эта система устанавливается у провайдера и способна обслуживать 384 абонентские линии. Кроме протокола ADSL2+ (скорость обмена до 24 Мбит/с) она поддерживает обычную ADSL (до 8 Мбит/с) и SHDSL (до 4,6 Мбит/с), оснащена двумя портами Gigabit Ethernet и четырьмя портами 10/100BaseTX/FX. Менее мощный мультиплексор Corecess 6804N имеет емкость 192 абонентских линий, поддерживает те же протоколы, содержит порты Gigabit Ethernet и 10/100/1000BaseT, а также 10/100BaseTX/FX. Как видим, емкости обеих систем достаточно для обслуживания как нескольких многоквартирных домов, так и целого микрорайона. Различные протоколы поддерживаются мультиплексором для того, чтобы оператору не приходилось отказываться от абонентов, имеющих модемы устаревших систем. Порты Gigabit Ethernet дают выход провайдеру ASDL2+ в городские (MAN) и глобальные (WAN) сети Ethernet.

В последнее время доступ по DSL быстро совершенствуется. Не так давно был принят стандарт на ADSL2+, а в мае 2005 г. Международный союз электросвязи ITU-T ввел стандарт VDSL2 (Very-High-Bit rate DSL, сверхвысокоскоростная DSL). Новый стандарт обеспечивает скорость передачи до 100 Мбит/с в обоих направлениях. Такая скорость реализуется в случае, когда расстояние от распределительного узла до пользователя не превышает 350 м. При больших расстояниях скорость VDSL2 падает, но не опускается ниже 12 Мбит/с.

С подобной скоростью VDSL2 может функционировать при таком удалении, на котором сегодня работает ADSL, т. е. от 4,5 до 5 км.

Для достижения скорости 100 Мбит/с на расстоянии 350 м частотный диапазон системы расширен с 12 до 30 МГц. Набор микросхем для VDSL2 обратно совместим с ASDL2+, поскольку теперь на распределительных узлах провайдеров в основном размещается соответствующее оборудование. Если позднее в мультиплексоре будут установлены карты VDSL2, то пользователям не придется заменять свои модемы ASDL2/ASDL2+. Тем самым становится возможным постепенный переход с одной системы на другую, т. е. с ASDL2 на VDSL2.

Иногда провайдер DSL не может получить доступ к абонентским линиям, и тогда он прокладывает собственный симметричный кабель к отдельному дому или группе домов. В доме устанавливается концентратор, а подключение отдельных пользователей к нему выполняется витыми парами. В таком случае провайдер избавляется от необходимости арендовать городские линии связи и может проводить собственную техническую политику и устанавливать цены. Скорости передачи системы ASDL2+ достаточно для подключения пользователей большого здания, так что трудностей не возникает.

АБОНЕНТСКАЯ ЛИНИЯ

Чтобы получить цифровую абонентскую линию (DSL), надо иметь обычную абонентскую линию. Типовая абонентская линия (см. Рисунок 2) состоит из пары проводов от телефонной розетки до распределительной коробки; от нее она идет далее по кабелю до распределительной муфты и шкафа, расположенного чаще всего прямо на улице; затем (опуская несущественные подробности) — по городскому многопарному кабелю до АТС. При таком поверхностном описании абонентская линия, по существу, представляет собой два провода, проходящих через множество соединений (в коробках, муфтах, шкафах, на кроссе) и заканчивающихся на оборудовании АТС. На самом деле в реальной линии еще больше неоднородностей, чем показано на Рисунке 2. В частности, отдельные участки этой линии могут быть проложены кабелем с разными диаметрами жил, что на рисунке не отражено. Места стыковки таких кабелей характеризуются повышенными отражениями, что приводит к искажению частотной характеристики линии.

По мере удаления от АТС число пар в кабеле уменьшается, а длина и диаметр жил увеличиваются. Подобное распределение телефонных кабелей вызвано экономическими и сетевыми соображениями. Поэтому типовая абонентская линия представляет собой последовательно соединенные отрезки витой пары различной длины с проводами разного диаметра. Такие участки абонентской линии отличаются по входному сопротивлению, что на практике приводит к появлению отраженных сигналов в местах стыков этих участков. Реальная абонентская линия может иметь большое количество сростков (порядка 20 и более), не считая стыков, показанных на Рисунке 2.

Однако это — лишь часть проблемы. Некачественное выполнение сростков представляет одну из причин нарушения нормальной работы цифровой абонентской линии. Так как стыков и сростков много, то вероятность возникновения некачественных мест велика. Влияние сростков на работу линии проявляется двояко. Во-первых, окисление сростков вызывает появление шумов при работе абонентской линии в сети ТфОП. Само собой разумеется, что эти шумы могут оказаться еще более опасными при работе линии в режиме DSL. Во-вторых, влияние сростков на работу DSL может проявиться в виде резкого увеличения сопротивления шлейфа, даже при наличии «пробивающего» тока дистанционного питания. При обнаружении некачественных сростков надо действовать очень аккуратно — ни в коем случае нельзя подавать на линию напряжение, так как сросток способен самовосстановиться, что в результате может привести к более серьезному повреждению. Лучше определить его местоположение с помощью импульсного временного рефлектометра (TDR).

Еще один источник неоднородностей — отводы от абонентской линии (на Рисунке 2 не показаны). Отводом называется участок витой пары, который подключен параллельно абонентской линии и разомкнут на конце. Отводы образуются в процессе эксплуатации абонентских линий как результат дополнительных подключений. Отвод обычно состоит из кроссировочных проводов и собственно участка витой пары. Отдельным видом параллельного отвода является дополнительная телефонная розетка, как правило, присутствующая в каждой квартире. Такие отводы особенно вредны, если они расположены недалеко от входа модема DSL. В этой ситуации принимаемый сигнал мал, а отраженный от выхода отвода, наоборот, велик. Лучший способ устранить влияние подобных отводов — ликвидировать незадействованные розетки вместе с отводами. В крайнем случае, в параллельных розетках можно установить специальные микрофильтры.

Практика показала, что присутствие отводов может привести к снижению скорости передачи на 300 Кбит/с. Во многих системах DSL предусмотрены алгоритмы и устройства обработки сигналов для ослабления отрицательного воздействия отводов на передачу сигналов в линии. При работе абонентской линии в режиме DSL число параллельных отводов нормируется. Согласно стандарту США общее число отводов не должно превышать 8 м, суммарная их протяженность не должна быть более 750 м, а максимальная длина отдельного отвода — 600 м.

Абонентская линия характеризуется целым рядом параметров. Один из самых важных — возвратные потери (Return Loss, RL) — описывает отражения, возникающие в реальной линии. Появление в линии не только падающих волн, но и отраженных может быть вызвано множеством факторов (структура кабеля, дефекты монтажа, формирование абонентских линий из различных строительных длин и др.). Например, при соединении строительных длин кабеля в местах стыков возникают многочисленные отражения.

Мерой возникающих при этом отражений и служит параметр RL, который тем больше, чем меньше отражения в цепи. При оценке RL входное сопротивление витой пары сравнивается с усредненным для данного кабеля волновым сопротивлением. Основное следствие нерегулярности линии состоит в появлении отраженных сигналов. Эти сигналы, в свою очередь, испытывают переотражения в точках других неоднородностей. Таким образом в линии возникают многократные отраженные помехи, направление которых совпадает с основным сигналом. Возникающий в результате «попутный поток» существенно ухудшает качество передачи и вызывает нарушение плавности частотных характеристик линии и появление «хвоста» у основного сигнала.

Следующий параметр, очень важный для передачи сигналов, — рабочее затухание линии. Дело в том, что суммарного затухания всех отрезков кабеля, соединенных в линию, еще недостаточно для определения ее рабочих параметров. Отражения на входе и выходе линии, а также от стыковых неоднородностей увеличивают потери в линии и ухудшают ее частотную характеристику. Заметим, что в линиях дальней связи этот эффект столь сильно не проявляется, поскольку при их строительстве очень большое внимание уделяется подбору строительных длин кабеля и приемам их соединения между собой. В городских линиях связи до недавнего времени такого значения подбору строительных длин и тщательной их стыковке не придавалось, так как передаче подлежали только низкие частоты телефонного разговора. По DSL уже передаются значительно более высокие частоты, в связи с чем на частотную характеристику абонентской линии накладываются повышенные требования. Критерием пригодности абонентской линии в качестве среды передачи DSL служит величина рабочего затухания на опорных частотах. Для симметричных систем опорными выбраны частоты 150 и 300 кГц; для асимметричных систем, использующих многочастотную передачу, опорные частоты лежат в области от 40 до 1100 кГц.

Большое влияние на передачу по витой паре оказывают помехи, которые бывают внутренние и внешние. К внутренним обычно относят собственные тепловые шумы и помехи переотражений, появление которых обусловлено многочисленными неоднородностями. Внешние помехи вызваны влиянием соседних пар того же кабеля, оборудования АТС, линий сильного тока, радиостанций и др. Последние, в свою очередь, можно разделить на стационарные и случайные.

К стационарным внешним помехам обычно относят влияния, появление которых обусловлено нормальной работой источников этих помех — соседних пар того же кабеля и других, близко расположенных кабелей связи, а также радиостанций, линий электропередачи. К нестационарным причисляют переходные процессы в источниках питания АТС и в линиях электропередачи, атмосферные явления (молнии) и т. п. Помехи этой группы представляют собой случайную последовательность коротких импульсов относительно большой мощности; их еще называют импульсными помехами. Для витой пары определяющими являются внешние помехи. Из всего класса внешних помех особо можно выделить переходные, так как они оказывают наибольшее влияние на передачу сигналов.

КАБЕЛИ ДЛЯ DSL

Городские телефонные кабели составляют одну из наиболее массовых групп кабельных изделий. Для обеспечения связью тысячи абонентов требуется в среднем 60 км кабеля в 50-парном исчислении, т. е. 3000 км витой пары.

На городских сетях нашли применение кабели с воздушно-бумажной (трубчатой и бумагомассной) и полиэтиленовой (сплошной и пористой) изоляцией. В новейших кабелях связи используется пленко-пористая полиэтиленовая изоляция. Токопроводящие жилы делают из медной отожженной проволоки марки ММ, а их диаметр составляет 0,32; 0,4; 0,5; 0,64 и 0,7 мм. Конструкций городских кабелей с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией великое множество. Из последних разработок стоит упомянуть малопарные кабели емкостью 6 и 11 пар с медными жилами диаметром 0,4 мм, в полиэтиленовой (для наружной прокладки) и поливинилхлоридной (для внутренней прокладки) оболочке, предназначенные для монтажа в домах.

Электрические параметры городских кабелей связи нормируются на следующих тональных частотах: 800 Гц (Россия), 1000 Гц (США), 1300 Гц (Германия) и 1600 Гц (Великобритания). Другие параметры задаются в широком диапазоне частот. К ним относятся: параметры передачи, параметры влияния и шумы в линии. Первичные параметры — сопротивление R, емкость C, индуктивность L и проводимость G. Первичные параметры типовой витой пары с диаметром жилы 0,4 мм и полиэтиленовой изоляцией представлены в Таблице 2.

Вторичные параметры городских телефонных кабелей — постоянная распространения γ и волновое сопротивление ZВ. Параметр γ зависит от первичных параметров R, C, L и G и является комплексной величиной, состоящей из коэффициента затухания α и коэффициента фазы β. На основе этих параметров и рассчитываются все характеристики кабеля в рабочем диапазоне частот.

К параметрам влияния между двумя парами относятся: переходное затухание на ближнем конце (Near End Crosstalk, NEXT); переходное затухание на дальнем конце (Far End Crosstalk, FEXT); защищенность на ближнем конце (ACR); защищенность на дальнем конце (ELFEXT). Определение этих параметров дано на Рисунке 3.

На Рисунке 4 приведено сравнение параметра NEXT для обычного телефонного кабеля ТППэп 10х2х0,5 и специально разработанного для поддержки DSL кабеля МВПВ 25х2х0,5, выпускаемого . Оба кабеля имеют диаметры медных жил 0,5 мм и примерно одинаковое погонное затухание, но принципиально отличаются по переходному затуханию. Заметим, что кабель ТППэп 10х2х0,5 — это наиболее часто применяемый «десятипарник» для жилых домов. Из Рисунка 4 очевидно, насколько вновь разработанный кабель лучше по NEXT, чем широко распространенный ТППэп.

Особую сложность представляют специальные характеристики для DSL, так как при цифровой передаче большую роль играют факторы, не имеющие такого значения для аналоговых систем передачи. К ним относятся шумы квантования, импульсные и радиочастотные помехи, структурные возвратные потери. Обычно кабели, предназначенные для систем DSL, где применяется симметричная передача, одинаково хорошо передают потоки от абонента и к абоненту. В то же время они позволяют реализовать на них асимметричные системы, обеспечивая передачу от станции к абоненту (нисходящий поток) с большей скоростью, чем от абонента к станции (восходящий поток).

Первоначально системы DSL предназначались для работы на уже проложенных, находящихся в эксплуатации телефонных линиях. Постепенно стало ясно, что городские линии связи разительно отличаются своими характеристиками между собой. Кабели, применяемые для местных линий связи, также сильно различаются. Системы DSL по разным кабелям и функционируют по-разному: по одним — очень хорошо, без всяких трудностей, а по другим — либо с большим трудом, либо не работают вовсе. В связи с этим появилась задача — унифицировать кабели для DSL, а также разработать новую серию цифровых городских кабелей, предназначенных для DSL. За эту задачу взялись специалисты НИИ «Севкабель» и Ленинградского отраслевого НИИ связи и приступили к разработке цифровых кабелей широкополосного доступа для DSL.

В общем случае к кабелям для DSL предъявляются следующие технические требования:

• кабели должны допускать применение оборудования как симметричных, так и асимметричных DSL, использующих коды CAP и DMT;
• электрические характеристики кабелей должны обеспечивать передачу по одной паре со скоростями, соответствующими рекомендациям ITU-T G992.1; 2; 3; 4 и 5, в том числе до 20 Мбит/с для ADSL2+; до 52 Мбит/с для VDSL2+, в обе стороны;
• условия электромагнитной совместимости должны допускать эксплуатацию систем ADSL и VDSL в многопроводном режиме со скоростью 155,52 Мбит/с;
• протяженность линий DSL должна быть не менее 1500 м;
• число пар в кабеле — от 2 до 50;
• диаметр проводников — 0,5; 0,64; 0,9 мм;
• использование сплошной и пористой изоляции;
• кабель должен допускать прокладку в телефонной канализации, непосредственно в грунт, внутри зданий, иметь защиту от грызунов (в необходимых случаях);
• конструкция кабеля должна препятствовать продольному проникновению влаги;
• электрические характеристики кабеля на постоянном токе и тональных частотах должны соответствовать ГОСТ Р 51311-99.

Давид Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности. С ним можно связаться по тел. (495) 583-5472.