Shdsl модем скорость передачи. SHDSL в России

Ростислав Сергеев

В феврале 2003 г. исполнилось два года с момента ратификации Международным союзом электросвязи (МСЭ) нового стандарта для симметричных DSL-устройств, получившего обозначение G.921.2 или G.shdsl. С тех пор на отечественном рынке появился относительно широкий выбор SHDSL-оборудования, в списке поставщиков значатся многие производители систем для организации цифровых абонентских линий (DSL). Тем не менее в структуре продаж российских дистрибьюторов доля этой продукции пока незначительна. Так, по оценке Рафаэля Шамиева, начальника отдела компании Race Communications (http://www.race.ru), использующей в своих проектах соответствующие решения четырех производителей (см. таблицу), объем SHDSL-оборудования в общих поставках DSL-модемов компании в 2002 г. составил 10%. У большинства других российских интеграторов данный показатель еще ниже. Отчасти это объясняется тем, что фактически продажи оборудования стандарта G.921.2 начались только в прошлом году (см. , "BYTE/Россия" No 10"2001). Например, один из крупнейших российских партнеров Lucent Technologies, компания "Классика" (http://www.classics.ru), только в конце 2002 г. приступила к широким поставкам SHDSL-аппаратуры американского производителя. Директор департамента сетей и телекоммуникаций "Классики" Максим Акинин отмечает, что задержка была связана с необходимостью сертификации нового оборудования, а также с тем, что SDSL-устройства до сих пор пользуются спросом. Однако несомненные преимущества технологии SHDSL служат гарантией того, что в ближайшее время соотношение объемов продаж различных версий симметричных DSL-систем будет меняться в пользу нового стандарта.

Устройства, соответствующие спецификациям G.shdsl, обеспечивают симметричную передачу данных в обоих направлениях на скоростях от 192 кбит/с до 2,3 Мбит/с. При этом, по утверждению разработчиков стандарта, SHDSL-модемы в одинаковых условиях работы превосходят по быстродействию своих SDSL-"предков" на 35-45%. Предусматривается также возможность их применения в двухпарных включениях. В таких случаях можно повысить максимальную скорость до 4,6 Мбит/с или примерно на 25% увеличить протяженность линии. Благодаря применению 16-уровневого линейного кода TC-PAM сигнал G.shdsl при любой скорости передачи занимает более узкую полосу частот, чем сигналы с модуляцией 2B1Q или CAP. Поэтому дальность связи возрастает в первом случае на 15-30%, а во втором - примерно на 10%.

Модемы с модуляцией TC-PAM показывают при стечении определенных факторов поистине фантастическую "дальнобойность". Компания CompTek (http://www.comptek.ru) опубликовала в конце прошлого года результаты испытаний SHDSL-модемов серий 1421 и 1420 производства Telindus, проведенных на магистральной линии связи между городами Киров и Кирово-Чепецк (Кировская область). В ходе тестирования SHDSL-оборудование бельгийского производителя обеспечило передачу потока 256 кбит/с на расстояние 41 км. Линия была построена без использования НУПов (неуправляемых усилительных пунктов регенерации трафика) на магистральном кабеле ТЗБ 3х4х1,4 (диаметр жилы 1,4 мм). Испытания проводились при 90%-ной загрузке канала ICMP-пакетами размером 1,4 Кбайт. Статистика снималась с удаленного модема по протоколу SNMP через telnet-сессию. По данным CompTek, полученные значения скорости были зафиксированы с первого раза без переустановки связи (retrain), что характеризует соединение как весьма устойчивое. Коэффициент ошибок BER=2х10-7.

Стандарт G.shdsl допускает применение регенераторов, в результате чего дальность действия всей системы возрастает в несколько раз. Однако ассортимент таких устройств на российском рынке довольно скуден. Лишь отечественная фирма НТЦ "Натекс" (http://www.nateks.ru) активно рекламирует собственные SHDSL-регенераторы семейства FlexDSL. Дело, вероятно, в том, что зарубежные поставщики видят основное применение данной технологии не на магистралях большой протяженности, а в сетях абонентского доступа.

Каналообразующее оборудование

Как и любая симметричная DSL-технология, G.shdsl ориентирована прежде всего на корпоративный сектор. При этом SHDSL-оборудование (модемы, мосты и маршрутизаторы) используется в основном в конфигурации "точка-точка", когда два устройства связаны между собой одной или двумя медными парами.

Большинство SHDSL-устройств имеют интерфейс Ethernet 10/100 Base-T для соединения с локальной сетью, однако нередко такие устройства оснащаются портами G.703 для передачи цифровых потоков Е1. В последнем случае оборудование задействуется для подключения УАТС или базовых станций сотовой связи к транспортным сетям. Некоторые модели SHDSL-модемов поставляются со встроенным концентратором, обеспечивающим непосредственное подключение рабочих станций. Стоит также заметить, что почти во всех моделях SHDSL-модемов реализованы функции моста или маршрутизатора. SHDSL-маршрутизаторы нередко обладают встроенным межсетевым экраном и поддержкой виртуальных частных сетей (VPN).

Сегодня оборудование, использующее линейное кодирование TC-PAM, выпускают не только крупные игроки на рынке DSL-аппаратуры, но и небольшие компании. Нередко такое оборудование поддерживает не все описанные в стандарте G.shdsl функции или реализует их с применением упрощенных алгоритмов, поэтому стоит оно весьма недорого. Естественно, что в России на такие модемы существует спрос, главным образом для приложений типа "точка-точка". Более дорогое оборудование отличается, как правило, расширенными сервисными функциями, например, возможностью удаленной загрузки ПО или дистанционного управления.

На отечественном рынке оконечные устройства стандарта G.shdsl предлагают многие западные производители. Однако пионером в этой области оказалась российская компания НТЦ "Натекс". На сегодняшний день в ее продуктовой линейке насчитывается уже четыре семейства SHDSL-модемов, которые фирма через своего швейцарского партнера FlexDSL Telecommunications поставляет и за рубеж.

Модемы FlexDSL PAM компании "Натекс", базирующиеся на БИС Orion фирмы GlobeSpan, способны передавать данные с линейной скоростью до 2056 кбит/с по одной или двум медным парам. Устройства оснащаются пользовательскими интерфейсами G.703, V.35, V.36, X.21, Ethernet 10/100 Base-T. Модемы с интерфейсом Ethernet имеют встроенный концентратор на четыре порта и поддерживают функции моста и IP-маршрутизации. Конструктивное исполнение FlexDSL PAM самое различное. Имеются платы для установки в шасси, автономные устройства настольного типа и в корпусе mini-rack для монтажа в 19-дюймовую стойку.

Серия FlexDSL Discovery, также выпускаемая НТЦ "Натекс", ориентирована преимущественно на поставщиков выделенных каналов для доступа в Интернет. Вместе с тем модемы данного семейства поддерживают технологию VLAN (протокол IEEE 802.1q), что позволяет применять их для соединения территориально разнесенных Ethernet-коммутаторов. Самым последним представителем FlexDSL Discovery стала "облегченная" версия, выпускаемая пока только в настольном исполнении. Новосибирский дистрибьютор "Натекс" компания "Ротек-Новосибирск" (http://www.telecomsite.ru) предлагает такое устройство за 398 долл. (все цены приведены с учетом НДС), т. е. дешевле всех других SHDSL-модемов российского производителя. Данная модель оснащена портом Ethernet 10/100 Base-T и обеспечивает передачу симметричного потока 2,3 Мбит/с на расстояние до 5 км по медному кабелю с диаметром жилы 0,5 мм.

Следует заметить, что "Натекс" - это также один из немногих производителей, поставляющих на рынок интегрированные устройства доступа (IAD) стандарта SHDSL. Оборудование FlexDSL IAD в отличие от большинства VoDSL-устройств других производителей не требует наличия на узле оператора мультиплексоров (DSLAM) или концентраторов DSL-линий. Оно не требует и наличия у операторов транспортных сетей IP или ATM, а также установленных в них медиа-шлюзов, обеспечивающих выход в ТфОП. Решение "Натекc" предполагает установку в здании АТС линейного модема (LTU) FlexDSL IAD, которое подключается к АТС по интерфейсу E1 и общается с ней посредством сигнализации CAS. Кроме того, голос может доставляться на АТС по аналоговым интерфейсам FXO, а данные на устройство доступа в сеть передачи данных - по универсальному последовательному интерфейсу (V.35/V.36/X.21). Абонентский модем (NTU) оснащается одной или двумя голосовыми платами (4/8 портов FXO/FXS) и универсальным последовательным интерфейсом (V.35/V.36/X.212). При наличии у пользователя цифровой АТС он может заказать NTU с интерфейсом E1 (G.703/G.704).

FlexDSL IAD может найти применение и в целях уплотнения телефонной абонентской линии. Другими словами, с его помощью по одной абонентской линии обеспечивается работа четырех или восьми абонентских телефонов. Можно отметить, что стоимость FlexDSL IAD у региональных дистрибьюторов "Натекс" составляет в зависимости от конфигурации от 800 до 1000 долл., 4-портовой телефонной платы FXS или FXO - от 200 до 300 долл.

Многие российские системные интеграторы широко применяют в своих проектах симметричное оборудование фирмы ADC (http://www.adc.com) (прежде это оборудование выпускалось компанией PairGain, которую ADC купила несколько лет назад). Первым устройством данного производителя с поддержкой G.shdsl стал модем Megabit Modem 701G (MM701G), который появился на нашем рынке еще в конце 2001 г. MM701G оснащен пользовательским интерфейсом Ethernet 10Base-T и может работать в режиме моста или маршрутизатора. Существует возможность организации до 32 отдельных (PPP over ATM) соединений одновременно, в том числе с разными Интернет-провайдерами. Поддерживается широкий спектр протоколов межсетевых соединений, включая NAPT (Network and Port Address Translation), DNS и DHCP. Благодаря Web-интерфейсу Easy Session облегчаются сложные задачи установки и настройки устройства, в частности, его конфигурирования в IP-сетях.

С июня прошлого года на российском рынке появились встраиваемые SHDSL-устройства ADC семейства WorldDSL G, устанавливаемые в малогабаритные корпуса и 19-дюймовые шасси, единые для всего семейства WorldDSL. В настоящее время доступны три модели модемов в различных вариантах исполнения. Устройство ETU-911 оснащено пользовательским интерфейсом G.703/G.704, ETU-912 - программируемым интерфейсом V.35/V.36/X.21, а ETU-914 - и тем и другим. Последняя модель способна мультиплексировать трафик с обоих интерфейсов. Поскольку стандарт G.SHDSL допускает передачу данных со скоростью до 2,3 Мбит/с, с помощью ETU-914 можно передать полный 2 Мбит/с поток E1 или PRI с интерфейса G.703 и дополнительно поток 300 кбит/с с интерфейса V.35.

В ближайшее время ADC начнет продажи еще одной SHDSL-модели - MM 702G. Она будет работать по четырехпроводной линии, обеспечивая скорость передачи до 4,6 Мбит/с. Кроме того, планируется выпустить SHDSL-версию хорошо зарекомендовавшего себя в России модема ММ 300.

DSL-системы Watson, разработанные и выпускаемые швейцарской фирмой Schmid Telecom (http://www.schmidtelecom.com), хорошо известны в России. Модель Watson 5, по утверждению директора фирмы Schmid Telecom Russia & CIS Владимира Угрюмова, полностью отвечает всем требованиям G.SHDSL (можно отметить, что специалисты Schmid Telecom принимали активное участие в разработке спецификаций данного стандарта). В то же время специалисты Race Communications отмечали, что в ходе испытаний первых образцов данной системы не удавалось установить соединение с SHDSL-модемами других производителей.

Watson 5 работает не только по одной медной паре, но также по двум и по четырем. За счет наращивания числа медных пар можно увеличить длину линии связи. Стоит отметить, что серийных поставок 8-проводной системы не приходится ожидать до середины 2003 г. После ее появления Watson 5 станет самым "широкополосным" SHDSL-решением, обеспечивающим работу на скоростях до 9,2 Мбит/с. По словам г-на Угрюмова, в кабеле, где по другим жилам (0,4 мм) передаются самые разнообразные сигналы, при максимальной скорости 2,3 Мбит/с Watson 5 обеспечит работу по одной паре на дальности 3 км, по двум - на 4 км, четырем - на 4,9 км.

SHDSL-маршрутизатор Watson 5 компании Schmid Telekom.

Оборудование Watson 5 имеет пользовательские интерфейсы E1, Ethernet 10Base-T и V.35/V.36/X.21 (nx64 кбит/с). Сеть, построенная на xDSL-платформе семейства Watson, управляется системой дистанционного управления с графическим пользовательским интерфейсом Watson Element Manager, которая, по данным разработчика, позволяет просто и доступно конфигурировать, администрировать и контролировать оборудование Watson.

Американская фирма Lucent Technologies (http://www.lucent.ru) предлагает российским заказчикам две модели SHDSL-маршрутизаторов CellPipe 20Н и 50H. Обе обладают встроенным 4-портовым концентратором и работают по одной медной паре на скоростях до 2,3 Мбит/с. CellPipe 20Н отличается невысокой стоимостью: так, компания "Классика" предлагает их по цене около 300 долл. Более "продвинутая" модель 50H поддерживает технологию HDSL2, однако имеется возможность программной модернизации устройства до G.shdsl. Обеспечивается скорость приема и передачи до 1,544 Мбит/с. CellPipe 50H позволяет строить VPN на базе протокола IPSec. Для защиты от несанкционированного доступа в устройство "вшит" межсетевой экран SecureConnect. Предусмотрена поддержка сетевой системы управления Navis.

SHDSL-маршрутизатор CellPipe производства Lucent Technologies.

Помимо перечисленных устройств на российском рынке присутствует SHDSL-продукция и других компаний. Среди них представлены как гиганты сетевой индустрии - Alcatel (http://www.alcatel.ru), Cisco (http://www.cisco.ru) и Siemens (http://www.siemens.ru), так и менее крупные производители - RAD (http://www.rad.ru), Telindus (http://www.teleindus.com), ZyXEL (http://www.zyxel.ru), Patton Electronics (http://www.patton.com), CTC Union (http://www.ctcu.com) и некоторые другие. В список российских производителей, помимо НТЦ "Натекс", входят NSG (http://www.nsg.ru) и "Альфа-Телекс" (http://alfatelex.ru), в ближайшее время к ним прибавится новосибирская фирма "Гранч" (http://www.granch.ru).

Каналообразующее SHDSL-оборудование

SHDSL-регенераторы

Как уже упоминалось, российский рынок SHDSL-устройств не отличается большим ассортиментом усилительных устройств (регенераторов или репитеров). Однако в некоторых случаях такие устройства могут оказаться единственным решением для организации протяженного SHDSL-тракта. Например, у оператора могут возникнуть задачи, связанные с обслуживанием объектов, которые находятся на значительном удалении от узла концентрации трафика. SHDSL-регенераторы семейства FlexDSL производства "Натекс" позволяют удвоить длину линии SHDSL, при этом существует возможность установки дополнительной платы DSL-модема, благодаря которой можно "отвести" голосовой трафик и/или трафик данных на расстояние 5-10 км от магистральной линии. Питание к регенераторам может подводиться локально или дистанционно по линии передачи данных. Последним способом можно запитывать до двух усилительных устройств.

По заказу опция ввода-вывода может быть реализована с асинхронными или синхронными N*64-интерфейсами, например, для организации систем управления и технологической связи вдоль трубопроводов, железнодорожных линий, автострад, речных путей сообщения и т. д. Используя функцию подключения внешних датчиков сигнализации, оператор может собрать информацию об авариях на тракте (в точках установки регенераторов), таких, как вскрытие, затопление, пожар и т. д.

SHDSL-регенераторы поставляются в защищенных корпусах для эксплуатации в экстремальных условиях или в стандартных пластмассовых корпусах для установки в помещениях. В зависимости от вариантов исполнения цена на данные устройства может варьироваться от 786 до 2222 долл. (данные "Ротек-Новосибирск").

Мультиплексоры и концентраторы

Как уже упоминалось, оборудование G.shdsl нашло пока применение в основном для организации каналов "точка-точка". Тем не менее уже целый ряд российских операторов установили мультиплексоры доступа (DSLAM), которые поддерживают различные версии DSL, включая и SHDSL. В частности, весной прошлого года компания "Сеть цифровых каналов" (дочернее предприятие "Екатеринбургской телефонной сети") установила в своей городской ADSL-сети несколько DSLAM Cisco 6260, поддерживающих подключение пользователей и по технологии SHDSL. Партнер СЦК фирма "Корус ИСП" (в Екатеринбурге непосредственным подключением абонентов занимаются сторонние организации, являющиеся, как правило, самостоятельными Интернет-провайдерами) установила на услуги ADSL и SHDSL полностью идентичные тарифы. Так, организация выделенного канала от абонентской точки до АТС обойдется заказчику в 785 долл., а при уже имеющейся абонентской линии - в 500 долл. Ежемесячная абонентская плата составляет 130 долл.

Однако прошедшее с момента появления первого операторского оборудования G.shdsl время показало, что в ближайшие годы в России все же не стоит ожидать широкого применения этой технологии в сетях доступа. Некоторые российские операторы (например, "Перминформ") для организации выделенных каналов используют устройства только асимметричного стандарта ADSL, другие ("МТУ-Интел") закупили вместе с ADSL лишь ничтожное число плат SDSL.

Тем не менее ведущие производители DSLAM активно выводят на рынок решения на базе SHDSL. Например, компания Lucent первоначально выпускала для DSLAM Stinger интерфейсные модули американского стандарта HDSL2 (скорость передачи до 1,544 Мбит/с). Затем появилось ПО, обеспечивающее поддержку этими платами G.shdsl. Сейчас американская фирма выпускает 48- и 72-портовые модули G.shdsl.

В прошлом году Lucent представила систему Stinger FS+. Новое шасси поддерживает до 1008 абонентских DSL-портов (SHDSL или ADSL). В стандартную стойку можно установить три таких шасси, что дает более 3 тыс. DSL-портов. Естественно, что стоимость столь мощной платформы доступа получается ниже (из расчета на порт), чем у менее емких систем. К последним можно отнести DSLAM Stinger LS. Учитывая то, что все мультиплексоры Lucent оснащены встроенным АТМ-коммутатором, никакого дополнительного оборудования для их объединения при развертывании сети широкополосного абонентского доступа не требуется. Устройство Stinger LS вполне привлекательно по стоимости: так, компания "Классика" поставляет систему начальной конфигурации по цене 26 тыс. долл. (без учета налогов). В нее входят 48-портовая плата G.shdsl и модуль OC3-STM-1 ATM для подключения DSLAM к транспортной сети. Естественно, что помимо G.shdsl оборудование Stinger поддерживает и другие версии цифровых абонентских линий - ADSL, VDSL, IDSL и SDSL.

Компания Alcatel (http://www.alcatel.ru) поставляет SHDSL-модули для своей широко известной платформы ASAM 7300, аналогичной системы с интегрированным АТМ-коммутатором ASAM 7350 и мультисервисного устройства доступа Litespan-1540. В филиалах семи межрегиональных компаний особой популярностью пользуются мультиплексоры DSL-доступа Cisco 6260. Хотя предприятия электросвязи используют их в основном для предоставления ADSL-сервиса, все порты этого устройства можно программно настроить на поддержку SHDSL. Есть подобное решение и у Siemens ICN. Прежде DSLAM этого производителя использовал лишь петербургский провайдер "Вэб Плас", однако в конце января 2003 г. было объявлено о поставке DSLAM XpressLink для филиала "Самара Телеком" межрегиональной компании связи "ВолгаТелеком".

Цены

На первом этапе SHDSL-оборудование оказалось несколько дороже, чем обещали разработчики стандарта и производители наборов микросхем. Однако в последнее время стоимость аппаратуры G.shdsl снижается. Так, по данным "Ротек-Новосибирск", компания Schmid Telecommunications с 1 января 2003 г. снизила на 10% цены на все модемы Watson (исключение составляют лишь модели Watson 5 с интерфейсом Ethernet, для которых снижение составило 8%). Российский дистрибьютор тайваньской фирмы CTC Union компания Step Logic (http://www.step.ru) также в этом году снизила розничную стоимость SHDSL-маршрутизатора SHDTU03-ET10R до 320 долл.

Что касается решений операторского класса, то здесь стоимостные показатели систем с интерфейсами ADSL и SHDSL находятся примерно на одном уровне. Например, Lucent относительно недавно выпустила мультиплексоры доступа Stinger MRT с SHDSL-интерфейсами (DSLAM серии MRT имеют фиксированную конфигурацию). По словам технического директора "Классики" Андрея Акинина, новые DSLAM не отличаются по стоимости от ADSL-собратьев - благодаря отсутствию частотных разделителей, обеспечивающих в ADSL-версии сохранение аналогового телефонного канала в линии. При этом SHDSL-модель Stinger MRT, цена на которую не превышает 20 тыс. долл., располагает большим числом портов - 48. Кроме того, по данным ведущего специалиста по системам доступа в российском представительстве Lucent Андрея Зеленова, SHDSL-платы для DSLAM Stinger стоят столько же, сколько платы так и не стандартизированной версии SDSL.

В целом есть все основания полагать, что в ближайшем будущем российские корпоративные заказчики и операторы связи будут более активно использовать технологию SHDSL для организации симметричных DSL-линий. Тем более что по стоимости такие устройства приближаются к своим SDSL- и HDSL-предшественникам, использующим линейный код 2B1Q.

Технология G.ShDSL

В 1998 году инициативу ANSI подхватила и остальная часть мира. В ITU-T началась работа над всемирным стандартом G.shdsl (стандарт G.991.2 утвержден в феврале 2001 г.), европейской версией этого стандарта занимается и ETSI (сейчас он оформлен в виде спецификации TS 101524).
В основу G.shdsl были положены основные идеи HDSL2, получившие дальнейшее развитие. Была поставлена задача, используя способы линейного кодирования и технологию модуляции HDSL2, снизить взаимное влияние на соседние линии ADSL при скоростях передачи выше 784 Кбит/с.
Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал G.shdsl занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому помехи от систем G.shdsl на другие системы xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами, создаваемыми HDSL типа 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала G.shdsl имеет такую форму, которая обеспечивает его почти идеальную спектральную совместимость с сигналами ADSL.

Подключение удаленных офисов к Internet.
При необходимости обеспечения подключения к Internet офисов или филиалов, расположенных на расстоянии около 5-7 км от провайдера услуг, возможно использование SHDSL и ADSL технологий.
SHDSL технология выбирается тогда, когда поток данных из офисов или филиалов симметричен (т.е. объемы принимаемой и отправляемой информации примерно одинаковы). Типичным примером таких офисов могут быть, например, издательские компании, принимающие и отправляющие большое количество информации.
Средой передачи данных для SHDSL технологии является медная выделенная линия (собственная или арендуемая).

1. SHDSL модем / маршрутизатор DYNAMIX UM-S4 (См. на рисунке Офис 1).
Данный SHDSL модем / маршрутизатор обеспечивает поддержку до 4 Ethernet портов и позволяет подключить к Internet до 4 компьютеров пользователей, что обычно достаточно для небольших офисов и филиалов. При использовании DYNAMIX UM-S4 безопасность доступа должна обеспечиваться дополнительными программными или аппаратными способами на стороне пользователя. Вместо SHDSL модема / маршрутизатора DYNAMIX UM-S4 возможно использование аналогичного SHDSL модема / маршрутизатора - DYNAMIX UM-S4F, в котором встроены функции безопасности (firewall).

2. SHDSL модем / маршрутизатор DYNAMIX UM-S (См. на рисунке Офис 2).
Данный SHDSL модем / маршрутизатор имеет один Ethernet порт и позволяет подключить к Internet либо одного пользователя (один компьютер), как показано на рисунке, либо с использованием дополнительного офисного Ethernet коммутатора - обеспечить подключение всех необходимых компьютеров, входящих в офисную сеть. При использовании DYNAMIX UM-S безопасность доступа должна обеспечиваться дополнительными программными или аппаратными способами на стороне пользователя.

3. SHDSL модем / маршрутизатор - DYNAMIX UM-SF (См. на рисунке Офис 3).
Данный SHDSL модем / маршрутизатор имеет один Ethernet порт и позволяет подключить к Internet либо одного пользователя (один компьютер), как показано на рисунке, либо с использованием дополнительного офисного Ethernet коммутатора - обеспечить подключение всех необходимых компьютеров, входящих в офисную сеть. SHDSL модем/маршрутизатор - DYNAMIX UM-SF имеет встроенные функции безопасности (Firewall).

Подключение удаленных офисов к центральному офису по выделенным линиям с использованием SHDSL модемов / маршрутизаторов.
При необходимости обеспечения подключения различных территориально распределенных офисов или филиалов, расположенных на расстоянии около 5-7 км от центрального офиса возможно использование SHDSL и ADSL технологий. SHDSL технология выбирается тогда, когда поток данных из офисов или филиалов симметричен (т.е. объемы принимаемой и отправляемой информации примерно одинаковы). Типичным примером таких офисов могут быть, например, магазины, административные районные органы, ЖЕКи и т.п.
Средой передачи данных для SHDSL технологии является медная выделенная линия (собственная или арендуемая). При числе филиалов менее 3-4 оптимально использование в центральном офисе SHDSL модемов/маршрутизаторов.
В этом случае в офисах может быть установлено:
1. SHDSL модем/маршрутизатор DYNAMIX UM-S4 (См. на рисунке Офис 1).
Данный SHDSL модем / маршрутизатор обеспечивает поддержку до 4 Ethernet портов и позволяет подключить до 4 компьютеров пользователей, что обычно достаточно для небольших офисов и филиалов. При использовании данного SHDSL модема / маршрутизатора вопрос обеспечения безопасности не возникает, т.к. сеть является внутренней и воздействию хакерских атак и т.п. не подвержена.

2. SHDSL модем/маршрутизатор DYNAMIX UM-S (См. на рисунке Офис 2).
Данный SHDSL модем / маршрутизатор имеет один Ethernet порт и позволяет подключить либо одного пользователя (один компьютер), как показано на рисунке, либо с использованием дополнительного офисного Ethernet коммутатора - обеспечить подключение всех необходимых компьютеров, входящих в офисную сеть. При использовании данного SHDSL модема / маршрутизатора вопрос обеспечения безопасности не возникает, т.к. сеть является внутренней и воздействию хакерских атак и т.п. не подвержена.

На стороне провайдера услуг может быть установлен:
1. SHDSL модемы / маршрутизаторы DYNAMIX UM-S (См. на рисунке Центральный офис).
Данный SHDSL модем / маршрутизатор имеет один Ethernet порт и позволяет подключить одного удаленного пользователя, как показано на рисунке. Концентрация данных выполняется на оборудовании центрального офиса. При использовании данного SHDSL модема / маршрутизатора вопрос обеспечения безопасности не возникает, т.к. сеть является внутренней и воздействию хакерских атак и т.п. не подвержена.

2. Для корпоративного доступа в Internet из центрального офиса могут использоваться DYNAMIX UM-A (1 LAN)
Универсальный ADSL модем / маршрутизатор с USB и Ethernet портами и поддержкой Firewall, если необходима скорость соединения с провайдером услуг до 8 Mbps downstream и 1 Mbps upstream или более скоростные DYNAMIX UM-A Plus - универсальные ADSL 2/2+ модемы / маршрутизаторы с Ethernet и USB портом и поддержкой Firewall - со скоростями передачи до 24 Mbps downstream и 1 Mbps upstream.
Выбор типа модема основывается как на необходимой для данного офиса максимальной скорости передачи, так и на возможностях Интернет-провайдера (типом используемого им оборудования - ADSL 2/2+ или ADSL).

В целях поддержки клиентов различного уровня, в G.shdsl решили предусмотреть возможность выбора скорости в диапазоне 192 Кбит/с - 2320 Кбит/с с инкрементом 8 Кбит/с. За счет расширения набора скоростей передачи оператор может выстроить маркетинговую политику, более точно приближенную к потребностям клиентов. Кроме того, уменьшая скорость, можно добиться увеличения дальности в тех случаях, когда установка регенераторов невозможна.
Так, если при максимальной скорости рабочая дальность составляет около 2 км (для провода 0,4 мм), то при минимальной - свыше 6 км. Но это еще не все. В G.shdsl предусмотрена возможность использования для передачи данных одновременно двух пар, что позволяет увеличить предельную скорость передачи до 4624 Кбит/с. Но, главное, можно удвоить максимальную скорость, которую удается получить на реальном кабеле, по которому подключен абонент.

Для обеспечения взаимной совместимости оборудования различных производителей в стандарт G.shdsl был инкорпорирован стандарт G.hs.bis (G.844.1), описывающий процедуру инициализации соединения. Предусмотрено два варианта процедуры. В первом оборудование LTU (установленное на АТС) диктует параметры соединения NTU (оборудованию клиента), во втором - оба устройства «договариваются» о скорости передачи с учетом состояния линии. Учитывая неизвестные начальные условия, при обмене данными во время инициализации для гарантированного установления соединения применяется низкая скорость передачи и один из классических методов модуляции (DPSK).
Кроме установки скорости, G.SHDSL описывает и порядок выбора протокола в процессе установки соединения. Чтобы обеспечить совместимость со всеми используемыми на сегодня сервисами, фреймер G.shdsl модема должен реализовать возможность работы с такими протоколами, как E1, ATM, IP, PCM, ISDN. Для обеспечения гарантированной работоспособности приложений реального времени, стандартом G.shdsl ограничена максимальная задержка данных в канале передачи (не более 500 мс). Наиболее используемыми приложениями этого вида для G.shdsl являются передача голоса VoDSL во всех ее разновидностях (PCM - обычный цифровой канал телефонии, VoIP - голос через IP и VoATM- голос через ATM) и видеоконференцсвязь.
За счет оптимального выбора протокола во время инициализации в G.shdsl удается дополнительно снизить задержки в канале передачи. Например, для IP трафика устанавливается соответствующий протокол, что позволяет отказаться от передачи избыточной информации, по сравнению с IP-пакетами, инкапсулированными в ATM ячейки. А для передачи цифровых телефонных каналов в формате ИКМ непосредственно выделяется часть полосы DSL канала.
Стоит отметить, что упомянутые выше передача голоса и видеоконференцсвязь требуют передачи симметричных потоков данных в обе стороны. Симметричная передача необходима и для подключения локальных сетей корпоративных пользователей, которые используют удаленный доступ к серверам с информацией. Поэтому, в отличие от других высокоскоростных технологий (ADSL и VDSL), G.shdsl как нельзя лучше подходит для организации последней мили. Так, при максимальной скорости она обеспечивает передачу 36 стандартных голосовых каналов. Тогда как ADSL, где ограничивающим фактором является низкая скорость передачи от абонента к сети (640 Кбит/с), позволяет организовать лишь 9 голосовых каналов, не оставляя места для передачи данных.

В заключение хочется обратить внимание на тот факт, что одним из основополагающих моментов в стандарте G.shdsl, который будет обуславливать успех этой технологии на рынке телекоммуникационного оборудования, является совместимость оборудования различных производителей. Эта возможность позволит операторам в будущем легко менять поставщика или приобретать абонентское и станционное оборудование у различных поставщиков, что уже сегодня повсеместно практикуется для ADSL. Проверкой совместимости занимается специально созданная ведущими производителями лаборатория IOL (IterOperability Lab, University of New Hampshire), работающая во взаимодействии с DSL Форумом - основоположником «моды» xDSL. Проверка является весьма дорогостоящим процессом, поэтому только серьезные поставщики смогут обоснованно гарантировать, что их оборудование полностью совместимо со стандартами G.shdsl и G.hs.bis. Именно на их оборудовании мы и рекомендуем остановить свой выбор.

HDSL II (High data rate Digital Subscribe Line II)

Вариант технологии HDSL, который обеспечивает те же самые технические характеристики при использовании одной телефонной линии.

Новая технология, появившаяся в результате огромной трехлетней работы, получила название HDSL2 Изначально в качестве основы для реализации HDSL2 рассматривались симметричная передача с эхоподавлением (SEC) и частотное мультиплексирование (FDM) , но обе были отклонены из-за присущих им недостатков. Первая имеет серьезные ограничения в условиях помех на ближнем конце, что делает ее неприменимой для массового развертывания. Вторая, хотя и свободна от недостатков первой, но требует использования более широкого спектра и не обеспечивает требований по взаимному влиянию с системами передачи других технологий.

В результате в качестве основы была принята система передачи с перекрывающимся, но несимметричным распределением спектральной плотности сигнала, передаваемого в различных направлениях, использующая 16-уровневую модуляцию PAM (Pulse Amplitude Modulation). Выбранный способ модуляции PAM-16 обеспечивает передачу трех бит полезной информации и дополнительного бита (кодирование для защиты от ошибок) в одном символе. Сама по себе модуляция PAM не несет в себе ничего нового. Хорошо известная 2B1Q - это тоже модуляция PAM, но четырехуровневая. Использование решетчатых (Trellis) кодов, которые за счет введения избыточности передаваемых данных позволили снизить вероятность ошибок, дало выигрыш в 5 dB. Результирующая система получила название TC-PAM (Trellis coded PAM).

TC-PAM (Trellis coded PAM)

16-уровневая амплитудно-импульсная модуляция, в символе находятся три бит полезной информации и дополнительный бит (кодирование для защиты от ошибок). Используются решетчатые (Trellis) коды, которые за счет введения избыточности передаваемых данных позволили снизить вероятность ошибок, что дало выигрыш в соотношении сигнал шум в 5 dB.

При декодировании в приемнике используется весьма эффективный алгоритм Витерби (Viterbi). Дополнительный выигрыш получен за счет применения прекодирования Томлинсона (Tomlinson) - искажении сигнала в передатчике на основе знания импульсной характеристики канала. Но все-таки, ключевым элементом успеха новой технологии является идея несимметричного распределение спектра, получившее название OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocking Spectra – Перекрывающаяся PAM со связанным спектром) и послужившее основой HDSL2 и, впоследствии, G.shdsl. При выборе распределения спектральной плотности для OPTIS решалось одновременно несколько задач (Рис. 12).

NTU (Network Termination Unit)

Сетевое окончание. Абонентское оборудование

LTU (Line Termination Unit)

Линейное окончание. Оборудование на узле связи

Рис. 12 Спектральная плотность сигнала G.shdsl

В первой области диапазона частот (0-200 кГц), где переходное влияние минимально, спектральные плотности сигналов, передаваемых в обе стороны одинаковы.

Во втором диапазоне частот (200-250 кГц), спектральная плотность сигнала от LTU (оборудования на узле связи) к NTU (абонентскому оборудованию) уменьшена, чтобы снизить его влияние на сигнал в обратном направлении в этой области частот. Благодаря этому переходные влияния на ближнем конце в обоих диапазонах частот оказываются одинаковыми. В свою очередь мощность сигнала от NTU к LTU во втором диапазоне частот увеличена, что даёт дальнейшее улучшение отношения сигнал/шум в этой области частот. Следует отметить, что это уменьшение не ухудшает отношения сигнал/шум на входе NTU по двум причинам: во-первых, полоса частот сигнала от LTU к NTU увеличена по сравнению с полосой частот сигнала в обратном направлении, и, во-вторых, абонентские модемы NTU пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи.

В третьем диапазоне частот спектральная плотность сигнала от LTU к NTU максимальна, поскольку сигнал в обратном направлении в этой области почти отсутствует, и отношение сигнал/шум для сигнала на входе NTU оказывается высоким. Выбранная форма спектра является оптимальной не только в случае, когда в кабеле работают только системы HDSL2 . Она будет оптимальна и при работе с ADSL , поскольку сигнал HDSL2 от NTU к LTU выше частоты 250 кГц, где сосредоточена основная мощность составляющих нисходящего потока ADSL, практически подавлен. Предварительные расчёты показали, что помехи от системы HDSL2 в нисходящем тракте системы ADSL (от LTU к NTU) меньше помех от системы HDSL, работающей по двум парам, и существенно меньше помех от системы HDSL, использующей код 2B1Q и работающей по одной паре на полной скорости.

Технология передачи данных по одной симметричной витой паре, выполненная в соответствии со стандартом G.991.2. G.shdsl использует способы линейного кодирования и технологию модуляции, похожие на HDSL2.

В 1998 году инициативу ANSI подхватила и остальная часть мира. В ITU-T началась работа над всемирным стандартом G.shdsl (стандарт G.991.2 утвержден в феврале 2001 г.), европейской версией этого стандарта занимается и ETSI (сейчас он оформлен в виде спецификации TS 101524).

В основу G.shdsl были положены основные идеи HDSL2, получившие дальнейшее развитие. Была поставлена задача, используя способы линейного кодирования и технологию модуляции HDSL2, снизить взаимное влияние на соседние линии ADSL при скоростях передачи выше 784 Кбит/с.

Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал G.shdsl занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому помехи от систем G.shdsl на другие системы xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами, создаваемыми HDSL типа 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала G.shdsl имеет такую форму, которая обеспечивает его почти идеальную спектральную совместимость с сигналами ADSL.

Кроме установки скорости, G. shdsl описывает и порядок выбора протокола в процессе установки соединения. Чтобы обеспечить совместимость со всеми используемыми на сегодня сервисами, фреймер G.shdsl модема должен реализовать возможность работы с такими протоколами, как E1, ATM, TCP/IP, PCM, ISDN.

Используемая в Европе цифровая сеть передачи данных (эквивалент американской сети Т1), обеспечивающая скорость передачи данных 2,048 Мбит/с и поддерживающая 30 каналов передачи голоса или данных с полосой 64 Кбит/с и 1 канал 64 Кбит/с для передачи сигналов управления.

Используемая в Европе цифровая сеть передачи данных (эквивалент американской сети Т3), обеспечивающая скорость передачи данных 34 Мбит/с и поддерживающая 16 каналов Е1 и 1 канал передачи сигналов управления.

PCM (Pulse Code Modulation)

Импульсно-кодовая модуляция, ИКМ. Метод кодирования аналогового сигнала (например, речи) для передачи его в цифровой форме (в телефонии используется скорость передачи данных 64 Кбит/с).

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

Протокол управления передачей/протокол Интернет. Набор коммуникационных протоколов, используемый большинством главных компьютеров для обмена информацией. Метод передачи данных с коммутацией пакетов, который используется в сети Интернет. Протоколом определяется разделение сигнала на пакеты, а также добавление к каждому пакету адресной информации, необходимой для того, чтобы пакет достиг адресата и было восстановлено оригинальное сообщение.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Асинхронный режим передачи. Представляет собой технологию, разработанную для обеспечения высокоскоростной передачи голоса, видеоизображения и данных по телефонной сети общего пользования. Метод заключается в передаче пакетов данных фиксированной длины и предназначается в основном для высокоскоростной передачи данных различного типа при значительной протяженности линий связи. Режим ATM является асинхронным потому, что пакеты данных отдельных пользователей передаются апериодически.

Пакет. В сети передачи данных представляет собой блок данных, имеющий определенную структуру, которая зависит от используемого протокола. Обычно включает в себя управляющую информацию (адрес получателя и и т.п.), передаваемые данные, биты контроля и исправления ошибок.

Packet Switching

Коммутация пакетов. Коммутационная система, физическое соединение в которой устанавливается только на время передачи данных. Сообщение на передающей стороне коммуникационного тракта разбивается на пакеты и собирается в исходном виде на приемной стороне. Пакеты по сети могут передаваться по различным коммуникационным линиям. Данный принцип передачи данных противоположен передачи данных по сети с коммутацией линий, когда все данные передаются целиком и по одному коммуникационному тракту, установленному на весь сеанс передачи данных.

Packet Switched Network

Сеть с коммутацией пакетов. Коммуникационная сеть, использующая технологию коммутации пакетов. Для передачи данных по такой сети соединение между отправителем и получателем на все время проведения сеанса связи не устанавливается. Вместо этого без установки постоянного соединения данные передаются в виде блоков, называемых пакетами. Поток передаваемых данных разбивается на пакеты на передающем конце; пакеты передаются по наилучшему доступному пути по сети (они могут передаваться по различным путям и поступать к адресату в различное время) и затем собираются в исходном порядке на стороне получателя. Коммутация пакетов используется в большинстве компьютерных сетей, потому что позволяет передавать большой объем информации через сеть, имеющую ограниченную скорость передачи данных.

Для обеспечения гарантированной работоспособности приложений реального времени, стандартом G.shdsl ограничена максимальная задержка данных в канале передачи (не более 500 мс). Наиболее используемыми приложениями этого вида для G.shdsl являются передача голоса VoDSL во всех ее разновидностях (PCM - обычный цифровой канал телефонии, VoIP - голос через IP и VoATM- голос через ATM) и видеоконференцсвязь.

За счет оптимального выбора протокола во время инициализации в G.shdsl удается дополнительно снизить задержки в канале передачи. Например, для IP трафика устанавливается соответствующий протокол, что позволяет отказаться от передачи избыточной информации, по сравнению с IP пакетами, инкапсулированными в ATM ячейки. А для передачи цифровых телефонных каналов в формате ИКМ непосредственно выделяется часть полосы DSL канала.

Стоит отметить, что упомянутые выше передача голоса и видеоконференцсвязь требуют передачи симметричных потоков данных в обе стороны .

Симметричная передача необходима и для подключения локальных сетей корпоративных пользователей, которые используют удаленный доступ к серверам с информацией. Поэтому, в отличие от других высокоскоростных технологий (ADSL и VDSL), G.shdsl как нельзя лучше подходит для организации последней мили. Так, при максимальной скорости она обеспечивает передачу 36 стандартных голосовых каналов. Тогда как ADSL, где ограничивающим фактором является низкая скорость передачи от абонента к сети (640 Кбит/с), позволяет организовать лишь 9 голосовых каналов, не оставляя места для передачи данных.

Еще одна задача, которая успешно решена в G.shdsl - снижение энергопотребления. Поскольку для дистанционного питания используется одна пара, важность этой задачи трудно переоценить. Еще одна положительная сторона - снижение рассеиваемой мощности открывает путь к созданию высоко интегрированного станционного оборудования.

Евгений Чепусов

К середине 90-х гг. операторами связи был накоплен достаточно большой опыт эксплуатации систем HDSL, и перед разработчиками телекоммуникационного оборудования встала задача создания новой системы xDSL, более полно отвечающей текущим потребностям рынка. Реализация асимметричного доступа на основе стандартизованных разновидностей технологии ADSL прочно завоевала свое место на рынке. Но вот спрос на системы симметричного доступа операторы могли удовлетворять лишь с помощью HDSL, поскольку из всех подобных систем только HDSL была хоть в какой-то мере стандартизована (ETR152). Стандартизация всех прочих систем даже и не стояла на повестке дня. Оборудование HDSL получило настолько широкое распространение, что операторы стали ощущать недостаток "меди". Еще одна головная боль операторов - несовместимость устройств многочисленных производителей. Не беда, если за последние десять лет появилось сто новых компаний, - беда, когда они прекращают выпускать оборудование. А такое возможно не только с мелкими компаниями, но и с крупными. Например, приобретя PairGain, ADC прекратила производство семейства HTU-E1. Что в этом случае делать оператору с уже имеющимися системами?

ПРИНЦИПЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ

Сложившаяся ситуация не могла остаться без внимания производителей. В результате они договорились разработать стандартизованную систему симметричного доступа для передачи потоков Т-1/Е-1 по одной паре, дабы гарантировать взаимодействие оборудования различных поставщиков. В США данная технология получила название HDSL2, а соответствующий стандарт разрабатывался комитетом T1E1.4 ANSI с 1996 г. Спустя некоторое время началась работа над всемирным и европейским вариантом технологии. Основные требования к новой системе были сформулированы следующим образом:

• совместимость со всеми используемыми на сегодняшний день системами передачи;
• симметричная работа по одной витой паре со скоростью до 2,3 Мбит/с;
• та же длина регенерационного участка, что и для двухпарной технологии HDSL;
• использование физической линии того же качества, что и в двухпарной HDSL (по величине затухания, числу и длине параллельных отводов, величине переходных влияний, продольной асимметрии линии и др.);
• поддержка всего набора услуг, обеспечиваемых двухпарной HDSL;
• обеспечение столь же высокой отказоустойчивости, что и в случае двухпарной HDSL;
• снижение стоимости услуг по сравнению с двухпарной HDSL.

Поставленная задача оказалась весьма сложной прежде всего из-за резко выраженной неоднородности физических линий местной сети (наличия в пределах одной абонентской линии пар с жилами разного диаметра, а также сильных отражений в местах соединения кабелей с жилами разного диаметра). Кроме того, условия работы линий местной сети время от времени резко ухудшаются из-за наличия множества переходных влияний, величины которых постоянно изменяются, и учесть их довольно трудно. По сути создаваемая система передачи должна была работать на скорости, близкой к теоретическому пределу пропускной способности по Шэннону. Решение этой задачи стало возможным только с использованием новейших концепций формирования спектра и кодов с коррекцией ошибок. Именно из-за необходимости поиска новых подходов работа над стандартом заняла так много времени.

В итоге после нескольких лет работы комитет T1E1.4 ANSI предложил временный стандарт T1.418-2000 на первую версию технологии HDSL2 с поддержкой потоков Т-1 емкостью 1,544 Мбит/с по одной абонентской паре. Европейской версией технической спецификации (ETSI TS 101524) новой системы на 2,3 Мбит/с с поддержкой потока Е-1 занимался комитет TM6 ETSI. А совсем недавно, в феврале 2001 г., Международным союзом электросвязи (ITU-T) была утверждена первая версия международного стандарта G.921.2 (G.shdsl). Именно эта разновидность нового стандарта будет востребована в России.

СРАВНЕНИЕ G.SHDSL И HDSL

Создатели стандарта отмечают, что G.shdsl и HDSL2 не являются вторым поколением HDSL или заменой эксплуатирующихся систем HDSL с кодированием 2B1Q. Новый стандарт скорее можно считать дополнением к HDSL, поскольку он позволяет передавать первичный цифровой поток T-1/E-1 по одной паре. Кроме того, его реализации могут использоваться на линиях большой длины без применения промежуточных регенераторов. G.shdsl специально создавался как стандарт на системы передачи для мультисервисных сетей. Оборудование будет поддерживать протоколы E-1, PCM, IP, ATM.

Несмотря на то что HDSL2 и G.shdsl имеют много общих черт, выгодно отличающих их от других технологий, между ними имеются и существенные различия. Поскольку в российских сетях может использоваться только G.shdsl, далее мы будем рассматривать только этот стандарт.

Технология G.shdsl имеет несколько важных преимуществ по сравнению с HDSL с кодированием 2B1Q. Прежде всего, это лучшие характеристики (в отношении предельной длины линии и запаса по шумам) за счет применения более эффективного кода, механизма предварительного кодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров аналогового интерфейса. Но новая технология еще и спектрально совместима с другими технологиями xDSL. Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал G.shdsl занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому создаваемые системой G.shdsl помехи для других систем xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами от HDSL с кодированием 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала G.shdsl имеет такую форму, что он оказывается почти идеально спектрально совместим с сигналами ADSL. Результат поразителен - по сравнению с однопарным вариантом 2B1Q HDSL, G.shdsl позволяет повысить на 35-45% скорость передачи при той же дальности или увеличить дальность на 15-20% при той же скорости.

Для обеспечения работы по одной паре при передаче потока Е-1 полосу частот требуется расширить по сравнению с HDSL. Однако только расширение полосы с некоторым повышением мощности сигнала не может обеспечить требуемых характеристик, если на том же кабеле работают системы G.shdsl или другие системы xDSL (например, ADSL). Как известно, такое взаимное влияние однотипных систем на ближнем конце в соответствии с принятой терминологией называют Self NEXT. Повышение мощности сигнала при передаче приводит к увеличению мощности сигнала на приеме. Однако пропорционально возрастет не только величина Self NEXT, но и величина переходного влияния на ближнем конце на системы другого типа (например, HDSL или ADSL). Напомним, что это взаимовлияние на ближнем конце между работающими по одному кабелю системами разного типа обычно называют NEXT.

Как известно, в системах xDSL используются два способа передачи - с эхокомпенсацией и с частотным разделением сигналов противоположных направлений передачи (Frequency Division Multiplexing, FDM). При первом способе величина перекрываемого затухания ограничена Self NEXT. В противоположность методу эхокомпенсации метод FDM не подвержен ограничениям, связанным с переходным влиянием Self NEXT. Однако такой сигнал чувствителен к воздействию со стороны других систем (например, HDSL или ADSL) и, в свою очередь, может подавлять эти системы из-за более широкой занимаемой полосы частот. Поэтому передача с частотным разделением в некоторых случаях даже менее желательна, чем эхокомпенсация.

В связи с этим для систем G.shdsl был принят новый способ передачи OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocked Spectra). В основе этого способа лежит 16-уровневая амплитудно-импульсная модуляция (Pulse Amplitude Modulation, PAM), причем спектральная плотность сигналов для каждого из направлений передачи имеет при одинаковой скорости различную ширину и форму частотного спектра. Можно сказать, что в G.shdsl по существу используется комбинированный метод передачи, представляющий собой сочетание методов эхокомпенсации и частотного разделения сигналов.

Для обеспечения гарантированной работоспособности приложений реального времени стандарт G.shdsl ограничивает максимальную задержку данных в канале передачи (не более 500 мс). Наиболее популярными приложениями этого вида для G.shdsl являются передача голоса VoDSL во всех ее разновидностях (PCM - обычный цифровой канал телефонии, VoIP - голос по IP, и VoATM - голос по ATM), а также видеоконференц-связь.

КАК РАБОТАЕТ G.SHDSL

Система G.shdsl транспортирует сигналы E-1 между узлом доступа (он обычно расположен на местной АТС) и помещением пользователя. При необходимости на этом участке может быть установлен промежуточный регенератор. Если нужно увеличить скорость передачи, в G.shdsl предусмотрена возможность пересылки данных по двум парам одновременно.

На узле доступа модемы (LTU) располагаются в конструктиве мультиплексора доступа DSLAM, т. е. в отличие от пространственно разнесенных модемов пользователей (NTU) они находятся в непосредственной близости друг от друга. Поэтому в отличие от систем HDSL, где вследствие использования метода эхокомпенсации переходное влияние на ближнем конце NEXT является определяющим типом помех, в случае G.shdsl оно будет на практике проявляться только на узле доступа. При этом сигнал в нисходящем направлении передачи (от сети к пользователю) будет представлять основную помеху для сигнала восходящего направления на приеме от пользователя. Таким образом, при прочих равных условиях мощность переходных помех, действующих на модемы в DSLAM, больше мощности помех, которые влияют на работу модема пользователя. Именно поэтому сигналы нисходящего и восходящего потоков системы G.shdsl (см. Рисунок 1) имеют различную ширину и форму частотного спектра. Тем самым разработчики стандарта учли наихудший (из возможных на практике) случай применения модемов G.shdsl.

В диапазоне частот А (примерно до 200 кГц), где переходное влияние минимально, спектральные плотности (Power Signal Density, PSD) нисходящего (DownStream, D/S) и восходящего (UpStream, U/S) сигналов одинаковы. В диапазоне частот В (полоса частот 200-250 кГц) спектральная плотность нисходящего сигнала меньше спектральной плотности этого сигнала в диапазоне А в целях уменьшения переходного влияния NEXT на восходящий сигнал в этой области частот. Благодаря этому, переходные влияния NEXT в диапазонах частот А и В оказываются одинаковыми. В свою очередь, спектральная плотность сигнала восходящего потока в диапазоне частот В уменьшена по сравнению с аналогичным параметром этого сигнала в диапазоне А. Это позволило дополнительно улучшить отношение сигнал/шум в области частот В. Следует отметить, что уменьшение спектральной плотности восходящего сигнала в диапазоне В практически не ухудшает отношения сигнал/шум нисходящего сигнала на входе пользовательского модема по двум причинам: во-первых, полоса частот нисходящего сигнала расширена по сравнению с полосой частот восходящего сигнала, в результате чего первый оказывается менее чувствительным к переходному влиянию со стороны второго. Во-вторых, модемы пользователей пространственно разнесены, что также уменьшает уровень переходной помехи. В диапазоне частот С спектральная плотность нисходящего сигнала максимальна, поскольку восходящий сигнал в этой области практически равен нулю. Поэтому отношение сигнал/шум для нисходящего сигнала на входе модема пользователя оказывается высоким.

Рассматриваемая форма спектра сигнала G.shdsl оказывается оптимальной в том случае, когда все работающие по данному кабелю системы xDSL, также являются системами типа G.shdsl, т. е., когда определяющей помехой является переходная помеха Self NEXT. Однако она будет оптимальна и в том случае, когда в этом пучке кабеля вместе с системами G.shdsl работают системы ADSL, поскольку основной спектр восходящего сигнала G.shdsl расположен ниже частоты 250 кГц, между тем как основная мощность составляющих нисходящего потока ADSL приходится на более высокие частоты. Предварительные расчеты также показывают, что помехи от системы G.shdsl в нисходящем тракте системы ADSL (от сети к пользователю) меньше помех от работающей по двум парам системы HDSL и существенно меньше помех от работающей по одной паре на полной скорости (2,3 Мбит/с) системы HDSL с кодированием 2B1Q. Спектральная совместимость систем ADSL и G.shdsl позволяет оператору связи максимально задействовать инфраструктуру его местной телефонной сети, а также размещать станционные платы модемов обоих типов на одном мультиплексоре доступа DSLAM.

Заметим, что именно такая своеобразная форма спектров сигналов в области частот 200-250 кГц, когда спектральная плотность восходящего сигнала "поднята", а спектральная плотность нисходящего сигнала "утоплена" по сравнению с соседними частотами, и послужила причиной появления в названии этой достаточно экзотической системы определения interlocking.

Отмеченные свойства G.shdsl чрезвычайно важны для обеспечения устойчивой работы в условиях широкого внедрения технологий xDSL в будущем. Выполненные на основе используемых ранее шумовых моделей (в том числе и описанных в стандартах) результаты анализа устойчивости работы могут оказаться недостоверными. Таким образом, развертывая сегодня системы передачи, оператор связи не будет иметь гарантии, что те сохранят устойчивую работоспособность в будущем, когда по соседним парам будут работать другие системы.

ОЦЕНКА ШУМОВ

Шумовые модели, более точно отражающие современное состояние внедрения цифровых технологий передачи на абонентской сети, предложены международной инициативной организацией FSAN (Full Service Access Networks). С 1995 г. она занимается разработкой требований и поиском консенсуса между интересами операторов и различных производителей телекоммуникационного оборудования для построения мультисервисных сетей узкополосного и широкополосного абонентского доступа. Организацией FSAN были разработаны четыре оценочные модели шумов в зависимости от количества и состава эксплуатируемых в одном кабеле систем передачи. Расчеты по новым моделям достаточно сложны, но именно они могут дать представление о реальной работоспособности технологий xDSL на этапе массового развертывания цифрового абонентского доступа. С учетом сказанного, к результатам оценки устойчивости работы стоит подходить с большой осторожностью, если для них использованы хоть и предусмотренные стандартами, но морально устаревшие шумовые модели.

Для того чтобы увидеть степень различия результатов, полученных по старым и новым моделям оценки, мы приводим данные, опубликованные компанией Schmid Telecom в своей презентации, посвященной началу выпуска семейства Watson 5 на базе технологии G.shdsl. Поскольку в производимом этой компанией оборудовании реализованы почти все основные разновидности технологий xDSL, то вывод весьма нагляден. Везде, где значения запаса по шумам имеют отрицательную величину, рассматриваемое оборудование не будет работать в заданных шумовой моделью ситуации. Выигрыш, который G.shdsl дает по сравнению с другими технологиями, очевиден. Мы хотели бы привлечь внимание читателей к существенным расхождениям результатов, полученных по новым моделям FSAN и старой, общепринятой методике оценки по ETSI. Конечно, результаты оценки оборудования других производителей могут отличаться от представленных Schmid Telecom, но, учитывая высокое качество модемов Watson, отличия будут скорее всего несущественными.

СОВМЕСТИМОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Еще один сильный момент G.shdsl - обеспечение взаимной совместимости оборудования различных производителей. Для этого в G.shdsl был включен стандарт G.hs.bis (G.844.1), где описывается процедура инициализации соединения. Предусмотрено два варианта процедуры. В первом случае оборудование LTU (установленное на АТС) диктует NTU (оборудованию клиента) параметры соединения, во втором - оба устройства "договариваются" о скорости передачи с учетом состояния линии. Учитывая неизвестные начальные условия, во время инициализации для гарантированного установления соединения обмен данными осуществляется с низкой скоростью, а передача - с использованием одного из классических методов модуляции (DPSK).

Кроме задания скорости, G.hs описывает и порядок выбора протокола в процессе установления соединения. Чтобы обеспечить совместимость со всеми используемыми на сегодня сервисами, формирователь кадров модема G.shdsl должен реализовать возможность работы с такими протоколами, как E-1, ATM, IP, PCM, ISDN. За счет оптимального выбора протокола во время инициализации в G.shdsl удается дополнительно снизить задержки в канале передачи. Например, для IP-трафика вводится соответствующий протокол, что позволяет отказаться от передачи избыточной информации по сравнению с IP-пакетами, инкапсулированными в ячейки ATM. А для передачи цифровых телефонных каналов в формате ИКМ непосредственно выделяется часть полосы канала DSL.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РЫНОК

Важность симметричных возможностей G.shdsl для голосовых приложений трудно переоценить. Корпоративный сектор является лакомой частью рынка для операторов связи. И именно он нуждается в симметричном доступе - голосовые каналы, удаленный доступ к сети предприятия, серверы Web и масса других приложений требуют передачи одинаковых по объему потоков в обе стороны. Поэтому технология ADSL, прежде всего ориентированная на подключения абонентов жилого сектора, из-за низкой скорости восходящего потока не может удовлетворить все потребности широкополосного доступа. Большинство экспертов сходятся во мнении, что G.shdsl займет лидирующее положение на рынке систем интегрального доступа по оказанию услуг телефонии и передачи данных корпоративным пользователям.

Итак, новая технология находится в начале своего пути. На момент выхода статьи соответствующее оборудование наверняка уже появится в России. В последнее время технологии в области телекоммуникаций меняются так быстро, что операторам бывает трудно уследить за всеми новшествами. Хочется надеяться, что судьба G.shdsl будет удачной, и ей уготована долгая жизнь.

Cистемы высокоскоростной цифровой передачи по медным абонентским линиям известны уже более десятилетия, и за этот срок появилось немало разновидностей технологий с общим названием xDSL. Технология цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line, DSL) всегда привлекала операторов, поскольку она позволяла реализовать высокоскоростные коммуникации по имеющейся инфраструктуре - медному кабелю низкой категории, используемому для аналоговых телефонных линий. Технологии этого семейства предназначены для организации синхронных и асинхронных соединений, предоставления высокоскоростного широкополосного соединения индивидуальным и корпоративным пользователям. Специалисты рассматривают xDSL как одно из перспективных решений для российского рынка по обеспечению широкополосного доступа (см. статью П. Иванова в журнале «Сети» №09/2002 г.).

Количество клиентов услуг DSL растет с каждым годом. Согласно исследованию Forrester Research, высокоскоростной доступ к Internet востребован 6% европейцев, что в полтора раза больше, чем полгода назад. В Великобритании насчитывается 2 млн пользователей. В Германии услуги широкополосного доступа охватывают 7 млн семей. При этом основной технологией подключения является xDSL (56% пользователей).

По данным компании Telecommunications Reports International (TRI), в прошлом году рост рынка широкополосной связи США опережал другие секторы телекоммуникаций. Хотя, начиная с 2000 г., в результате повышения цен на услуги, краха нескольких крупных провайдеров, а также общего спада, поразившего мировой рынок связи, число пользователей xDSL росло не слишком быстро. Сейчас количество абонентов xDSL продолжает ежеквартально увеличиваться более чем на 10%, и, как считают аналитики компании TeleChoice, до 2004 г. такая тенденция сохранится. На американском рынке сильную конкуренцию xDSL составляют кабельные сети. На этот вид широкополосного доступа приходится вдвое бо?льшая доля рынка, чем на xDSL. Эксперты полагают, что для успешной конкуренции поставщикам услуг xDSL нужно расширить охват потенциальной аудитории, развить маркетинг своего сервиса, предложить пользователям привлекательные цены и дополнительные услуги, ведь успех операторов кабельных сетей во многом определяется добавлением к портфелю услуг передачи голоса и видео. Различные варианты xDSL - это лишь технологии физического уровня. Они могут послужить основой для предоставления заказчикам различного сервиса - VoDSL или VPN.

По мнению экспертов Yankee Group, к 2004 г. число абонентов DSL в США составит около 8,4 млн. По данным TeleChoice, на конец первого квартала текущего года в США насчитывалось более 6,2 млн линий DSL. В России эпоха широкополосного доступа в Internet началась в 2000 г. с выходом на рынок ряда крупных провайдеров. Сейчас у нас насчитывается уже десятки тысяч абонентов услуг ADSL (частных и корпоративных пользователей), и число их быстро растет, хотя этот рост сдерживается высокими ценами. Между тем, по оценкам Nielsen/NetRatings, общая численность российской аудитории Internet достигла 8,8 млн.

В соответствии с данными In-Stat/ MDR, после прошлогоднего снижения темпов роста (c 54,2 млн портов инсталлированного оборудования в 2000 г. до 36,7 в 2001 г.) рынок DSL снова начал расширяться, особенно в Европе и Азии. Достаточно высокие темпы его развития ожидаются в США (см. Рисунок 1). Эксперты прогнозируют рост этого рынка как минимум до 2006 г. включительно, причем оборот будет увеличиваться в среднем на 11% в год. Процесс станет особенно заметным в 2003-2004 гг., когда резко возрастут объемы поставок оборудования DSL в Европе и Азии и восстановится телекоммуникационное направление экономики США. С 2005 г. рынок DSL перейдет в более зрелую фазу. В его ключевых сегментах будет чувствоваться насыщение, и темпы роста замедлятся. Пока число абонентов асимметричного и симметричного доступа xDSL растет приблизительно одинаковыми темпами, хотя последних примерно вчетверо меньше. Вместе с тем, специалисты прогнозируют значительное увеличение доли технологий VDSL (особенно в Европе), используемой для доставки видео абонентам, и SHDSL, которая в 2006 г. может стать доминирующей разновидностью «симметричной» DSL как средство широкополосного доступа и замены каналов T1/E1. Ведущие производители пытаются удовлетворить спрос на соответствующее абонентское оборудование, выпуская разнообразные устройства с поддержкой различных технологий xDSL.

ОТ АСИММЕТРИЧНОЙ К СИММЕТРИЧНОЙ DSL

Из семейства xDSL наибольшее распространение получили технологии ADSL, SDSL, HDSL, MSDSL (см. врезку ). Для чего же была разработана новая технология SHDSL, ведь разновидностей DSL столько, что в них путаются даже специалисты? Причины достаточно типичны для принятия любого стандарта: необходимость решить проблему совместимости устройств разных производителей и создать технологию, лучше отвечающую требованиям рынка. Кроме того, появление нового варианта xDSL отвечает тенденциям развития этой технологии - увеличению скорости и поддерживаемого расстояния передачи.

Между тем кроме широко известного применения технологии DSL на потребительском рынке, где она используется для организации доступа к Internet, услуги DSL достаточно популярны и в корпоративном секторе. Все больший интерес к ней проявляют и малые, и крупные компании. В отличие от асимметричных технологий ADSL и ADSL-lite, где скорость в направлении от сети к абоненту значительно выше, чем в обратном, а применение в основном ограничено доступом к Internet, в корпоративном секторе необходима симметричная передача для обмена данными в обоих направлениях с одинаковой скоростью. Симметричность трафика, высокая производительность и качество канала - вот главные требования, которые корпоративные клиенты предъявляют к решениям «последней мили».

Такие решения позволяют не только организовать доступ удаленных пользователей (например, работающих дома сотрудников) к корпоративной сети, но и обеспечить экономичное взаимодействие локальных сетей, связать центральный офис компании с ее филиалами или соединить здания, удаленные друг от друга на несколько километров (см. Рисунок 2). «Симметричные» варианты DSL (SDSL и HDSL) можно использовать как для выхода компаний в Internet, так и для передачи трафика между сегментами сетей Fast Ethernet. Современные технологии xDSL облегчают решение тех задач, где требуются высокоскоростные соединения: создание сети Intranet в территориально распределенной компании, организация доступа к транспортным сетям передачи данных и т. п.

Стимулируемый растущим спросом на пропускную способность и новые виды сервиса, рынок корпоративных услуг DSL значительно расширился за последние два года. Наибольшее распространение в корпоративном секторе получило оборудование HDSL. Технология HDSL предусматривает полнодуплексную (симметричную) передачу потока 2 Мбит/с по двум или трем парам и линейное кодирование 2B1Q (2 Binary 1 Quaternary) или CAP (Carrierless Amplitude Phase modulation). С ее появлением в США в начале 90-х гг. произошел настоящий прорыв в области абонентских цифровых линий.

Популярности HDSL способствовало увеличение дальности связи по сравнению с системами цифровой передачи T1 (1,544 Мбит/с) и наличие хороших эксплуатационных характеристик (возможность монтажа оборудования без подбора пар и кондиционирования линии). Использование HDSL помогло значительно сократить расходы на инсталляцию и обслуживание линий, однако каждый раз приходилось задействовать несколько пар. При высокой стоимости и дефиците медных линий это несколько сужает сферу применения данной технологии.

Популярность удалось завоевать также системам MSDSL, где используется линейное кодирование CAP, - они появились в 1998-1999 гг. и получили распространение и в России. Эти системы с автоматически настраиваемой скоростью передачи (до 2,048 Мбит/с) позволяют добиться наилучшего сочетания скорости и дальности передачи.

ПОПОЛНЕНИЕ В СЕМЕЙСТВЕ XDSL

Недорогое оборудование HDSL пользуется спросом до сих пор, хотя, учитывая наличие новых разработок и стандартов, некоторые специалисты считают HDSL технологией вчерашнего дня. Между тем именно на базе HDSL с 1996 г. специалистами разрабатывалась новая технология DSL, отвечающая современному уровню развития телекоммуникаций и возросшим требованиям корпоративных заказчиков. Перед ними стояла задача создания стандартизованной системы для симметричной передачи по одной медной паре потоков Т1/Е1 (1,544/2,048 Мбит/c), обеспечивающей взаимодействие оборудования разных поставщиков (см. статью Ев. Чепусова и Вл. Угрюмова в апрельском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2001 г.). Новая технология должна была решить проблему «нехватки меди» (дефицита абонентских линий, занятых под xDSL), преодолеть несовместимость с ADSL из-за перекрытия спектров сигналов, добиться «сосуществования» с другими системами цифровой передачи, обеспечить симметричную работу по одной паре со скоростью до 2,3 Мбит/с при рабочей дальности не меньше, чем у двухпарной HDSL.

Для применения физических линий того же качества новая технология должна была обладать не уступающей HDSL устойчивостью к их характеристикам (включая затухание, отражение сигнала из-за продольной асимметрии, число и длину параллельных отводов и взаимные помехи из-за переходных влияний). Кроме того, от нее требовалась поддержка всего набора услуг HDSL при снижении их стоимости, как и стоимости эксплуатации оборудования, а также приемлемая отказоустойчивость. Потребители хотели бы получить такие важные преимущества, как более высокая скорость и дальность связи, ведь ограниченная длина абонентской линии от АТС всегда сдерживала внедрение технологии DSL.

Эта задача потребовала усилий нескольких лет, и в результате появилась технология HDSL2 (проект стандарта ANSI Т1Е1.4-006), разработкой которой в США занимался комитет T1E1.4 ANSI с 1996 г. Аналогичные работы велись и в Европе. Если первые варианты HDSL2 предусматривали поддержку передачи по одной абонентской паре потоков Т1, то европейский вариант, за который отвечал комитет TM6 ETSI, предполагал создание системы со скоростью передачи 2,3 Мбит/с и поддержкой потока Е1. В 1998 г. к работе над новым «всемирным» стандартом приступил Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU).

Новый стандарт, ставший дальнейшим развитием HDSL2, получил название G.shdsl (G. Symmetric High Bit-Rate Digital Subscriber Line), или G.991.2, и был принят Международным союзом электросвязи (ITU) в феврале 2001 г. Он изначально был ориентирован на системы для мультисервисных сетей с поддержкой передачи разнородного трафика и различных протоколов. G.shdsl обеспечивает скорость передачи данных по одной медной паре до 2,3 Мбит/с и, по сравнению с другими технологиями xDSL, дает увеличение скорости на 35-45% или увеличение дальности относительно HDSL при той же скорости на 15-20%. Обмен данными в обоих направлениях выполняется с одной скоростью. Для усиления сигнала и увеличения дальности связи могут использоваться повторители (см. Рисунок 3), в результате дальность действия системы возрастает в три раза. Работа возможна как по одной, так и по двум медным парам. При наличии у оператора свободных медных пар в кабеле можно повысить скорость обмена в системе G.shdsl за счет подключения двух дополнительных медных пар (четырехпроводной линии) до 4,624 Мбит/с или примерно на 25% увеличить дальность с сохранением пропускной способности.

Скорость передачи в G.shdsl может быть как фиксированной, так и адаптивной. В последнем случае при ухудшении условий на линии скорость снижается с шагом 64 Кбит/с, а при улучшении - автоматически увеличивается, изменяясь в диапазоне 192 Кбит/с - 2,320 Мбит/с. Автоматическая настройка на максимально допустимую для линии скорость передачи упрощает инсталляцию оборудования. Когда установка повторителей (регенераторов сигнала) невозможна, дальность коммуникаций можно увеличить за счет снижения скорости передачи. На стандартных линиях Категории 3 с диаметром жил 0,4 мм она составляет от 2 до 6 км на одной паре.

Еще одна особенность G.shdsl состоит в предварительной инициализации соединения. Эта процедура позволяет устройствам «договориться» и согласовать максимальную скорость передачи. Она предусматривает также вариант, когда оборудование со стороны АТС задает параметры соединения для оборудования клиента. Процедура инициализации соединения G.shdsl описывается стандартом G.hs.bis (G.844.1). Протокол согласования параметров связи G.hs повышает эффективность взаимодействия оборудования на концах линии.

Аналогично HDSL2, в G.shdsl применяется кодирование c 16 уровнями амплитудно-импульсной модуляции (Trellis-Coded Pulse Amplitude Modulation, TC-PAM), несимметричное распределение спектра (Overlapped PAM Transmission with Interlocking Spectra, OPTIS) и полнодуплексная передача с эхоподавлением. По мнению специалистов, кодирование ТС-РАМ, хотя и более сложное в реализации, вобрало в себя лучшие характеристики 2В1Q и CAP. Именно оно позволило решить в G.shdsl накопившиеся проблемы цифровых абонентских линий, получить преимущества по сравнению с HDSL и создать первый международный стандарт на «симметричную DSL».

С помощью ТС-РАМ дальность связи по сравнению с системами SDSL на базе линейного кода 2B1Q увеличилась на 15-30%, а по сравнению с системами, основанными на коде CAP, - на 10%. Снижение мощности сигнала, сужение его спектра и смещение в сторону низких частот (см. Рисунок 4), ставшие возможными благодаря кодированию ТC-PAM, позволяют избежать интерференции со смежными частотами. Как видно из рисунка, благодаря форме спектральной плотности сигнала G.shdsl (Power Spectral Density, PSD), т. е. распределению энергии сигнала по полосе частот, он слабо влияет на нисходящий поток ADSL (в отличие, например, от SDSL и HDSL с кодированием 2B1Q). При подключении оборудования G.shdsl к тому же кабелю, что и ADSL, наводки будут меньше: на нисходящий поток (к абоненту) они практически не влияют, а для восходящего (от абонента) - незначительны. Тем самым достигается лучшая совместимость с трафиком ADSL, а операторы могут развертывать сервис G.shdsl, не отказываясь от уже предоставляемых абонентам услуг xDSL.

Более эффективный код, совершенствование методов коррекции и параметров аналогового интерфейса позволили повысить характеристики, увеличить запас по шумам, устойчивость к помехам от соседних линий и предельную длину линии. В отличие от ADSL, системы G.shdsl не обеспечивают сохранение голосового канала, однако голос можно передавать по линии с помощью таких технологий, как VoDSL.

Предлагаемый в Европе и США сервис G.shdsl ориентирован на корпоративных заказчиков в большей степени, чем прочие виды DSL. Симметричные коммуникации необходимы для взаимодействия локальных сетей, удаленного подключения филиалов компаний к центральным серверам, хостинга Web, видеоконференц-связи, VoATM и VoIP, комбинирования в линии DSL нескольких каналов передачи голоса и данных. Обеспечивая симметричные коммуникации на бо?льшие расстояния, чем SDSL и HDSL, G.shdsl будет хорошим решением для служб передачи голоса и данных. Технология поддерживает PCM (кодирование аналогового голосового сигнала для передачи в форме цифрового потока), IP, протоколы T1/E1, позволяя комбинировать разные виды трафика - голос, видео и данные. При ее максимальной скорости можно реализовать до 36 голосовых каналов (в ADSL - только 9).

Коммутаторы и маршрутизаторы Ethernet с поддержкой G.shdsl обеспечат экономное подключение клиентов (учебных заведений, различных предприятий или организаций, офисных сетей) к магистральным сетям IP, реализацию высокоскоростного доступа к Internet по обычной медной паре и существующей инфраструктуре телефонной сети. По мнению специалистов, появление первой стандартной спецификации симметричной технологии DSL открывает для нее хорошие рыночные перспективы, ведь именно стандартизация ITU способствовала широкому внедрению и коммерческому успеху технологии ADSL.

ОТНОШЕНИЕ К G.SHDSL ПОСТАВЩИКОВ УСЛУГ

Из-за некачественных кабельных систем, устаревшего оборудования или слабого развития телекоммуникационной инфраструктуры провайдеру бывает зачастую сложно предоставить клиенту качественный канал связи, особенно в регионах России, поэтому нередко в каждом конкретном случае применяются различные современные методы подключения. Для клиентов же обращение к технологии DSL определяется требуемой пропускной способностью, удаленностью от телефонной станции, типом оборудования, установленного на АТС. И совсем неплохо, если наряду с высокой скоростью и приемлемой ценой она позволяет предложить большее количество услуг.

В отличие от американского проекта стандарта HDSL2, технология G.shdsl может работать и в российских сетях, однако здесь ее достоинства, в частности совместимость с другими технологиями цифровой передачи данных по медным линиям, менее заметны из-за низкой загруженности российских линий трафиком xDSL и ISDN. Среди других причин низких темпов распространения G.shdsl специалисты называют трудности с внедрением новой технологии. Как отмечает Андрей Зеленов, ведущий системный инженер отдела технической поддержки продаж Lucent Technologies в России и СНГ, всему виной, вероятно, сравнительная «молодость» стандарта. Зачастую операторы стараются выработать ресурс уже используемого оборудования, а только после этого переходят на более новое. На мировом рынке на ситуацию оказывает влияние и общее состояние телекоммуникационной отрасли, из-за которого инвестиции в новое оборудование ограничены.

Кроме того, до сих пор те из российских провайдеров Internet, кто ориентирован на предоставление услуги доступа ADSL, не смогли набрать «полную силу» и найти достаточное количество подписчиков. Для них, считает начальник отдела маркетинга продукции «Корпорации ЮНИ» Владлен Ионов, остается интересным именно асимметричный доступ, а, следовательно, оборудование ADSL будет продолжать пользоваться у них более высоким спросом (особенно с учетом снижения цен на него). По мнению коммерческого директора компании «Сеть цифровых каналов» (СЦК) Алексея Бачурина, за последние полтора года отставание рынка абонентских устройств G.shdsl от ADSL еще более усугубилось. Доступ к Internet и другие задачи с централизованным информационным ресурсом характеризуются именно асимметричным трафиком, поэтому в настоящее время на один вновь организованный доступ по технологии G.shdsl приходится шесть-семь линий ADSL. В то же время появление G.shdsl существенно расширило возможности построения корпоративных виртуальных частных сетей для небольших предприятий. При этом нередко головной офис подключается к магистральной сети по линии G.shdsl, а три-четыре филиала - по каналам ADSL.

Для организаций, перед которыми стоят задачи объединения корпоративных сетей, оборудование G.shdsl представляет определенный шаг вперед, в частности обеспечивает большую зону покрытия сетей. По мере появления разнообразных клиентских устройств с поддержкой G.shdsl оно постепенно вытеснит оборудование «предыдущего поколения» (например, устройства SDSL). Новые продукты находятся пока в начальной стадии проникновения на рынок: испытываются операторами, тестируются на совместимость с уже установленными устройствами и проходят сертификацию. Это нормальный процесс, занимающий определенное время. Заказчики привыкли к уже зарекомендовавшим себя моделям и продолжают активно их использовать, поэтому требуется определенный срок для того, чтобы новая технология заняла свое место на рынке.

Рисунок 5. Интегрированные устройства доступа (IAD) для сетей ATM позволяют поставщикам услуг предоставлять сервис передачи голоса/данных и трафика локальных сетей небольшим и средним компаниям. Со стороны пользователя IAD часто оснащаются интерфейсами G.shdsl и ADSL, портами ISDN или E1. Для подключения локальной сети нужен порт 10/100BaseT. Поверх физического уровня G.shdsl передаются ячейки ATM. Трафик локальной сети инкапсулируется в ячейки АТМ в соответствии с рекомендациями RFC-1483 (Bridging/Routing over ATM), RFC-2364 (PPP over ATM), RFC-1577 (Classical IP over ATM). Это позволяет, в частности, передавать мультисервисный трафик с различными классами обслуживания.

G.shdsl способна стать наиболее популярным вариантом DSL для компаний, а поставщикам услуг поможет найти способы получения прибыли и предоставить корпоративным заказчикам лучший уровень обслуживания в соответствии с соглашениями об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA) (см. Рисунок 5). Благодаря тому, что G.shdsl отличается повышенной помехозащищенностью, операторы связи, как полагает ведущий специалист «Корпорации ЮНИ» Михаил Гохштейн, способны повысить качество предоставляемых услуг за счет увеличения дальности работы или скорости передачи, а также существенного уменьшения влияния на устройства, работающие по соседним парам.

Внедряя технологию симметричного доступа DSL, поставщики услуг могут воспользоваться разной моделью бизнеса. Например, один из клиентов Lucent Technologies, немецкая компания QSC, вышел на рынок с симметричным сервисом SDSL, его клиентами стали провайдеры Internet (ISP), а QSC выступала как оператор «последней мили» между ISP и компанией-клиентом этого ISP. После развертывания сети и выхода на окупаемость компания расширила свой бизнес за счет добавления в концентраторы Stinger от Lucent модулей ADSL и привлечения индивидуальных абонентов. В рамках проекта «Точка.Ру» компании «МТУ-Интел» в Москве изначально ставка делалась на домашних пользователей и малые компании, т. е. на использование ADSL. То, что эта услуга привлекла большую долю корпоративных клиентов, вызвано, в первую очередь, ее высокой стоимостью на начальном этапе. На начало октября доля корпоративных пользователей в этом проекте составляла 60%. Теперь оператор откорректировал ценовую политику и надеется вдвое увеличить темпы роста числа частных абонентов. Компания «Комбеллга», также представляющая сервис ADSL в Москве, напротив, ориентируется на корпоративных клиентов, и частных пользователей у них совсем немного.

В Екатеринбурге в апреле этого года компания СЦК (дочернее предприятие ОАО «Екатеринбургская телефонная сеть») ввела в эксплуатацию новые узлы доступа на нескольких АТС города, что сделало возможным организацию высокоскоростных каналов G.shdsl в различных районах города. На сегодня ОАО «Уралтелеком» и ОАО «Сеть цифровых каналов» (СЦК) построили в городе целый ряд объектов связи, образующих в комплексе мультисервисную сеть. Установленные на 14 АТС узлы на базе DSLAM Cisco 6260 поддерживают многопортовые платы ADSL и SHDSL и позволяют подключать абонентские точки к мультисервисной сети. Эти АТС покрывают более 90% города. Технологию G.shdsl компания СЦК активно использует уже более года как один из вариантов доступа для корпоративных заказчиков. Она служит для предоставления заказчикам различных услуг, в частности для построения виртуальных частных сетей (VPN). У СЦК в Екатеринбурге 14 партнеров-провайдеров. Подключение по технологии G.shdsl предлагают несколько из них. Например, у компании «Корус ИСП» эти услуги примерно соответствуют по стоимости сервису ADSL. Организация выделенного прямого канала от абонентской точки до узла обойдется заказчику в 785 долларов, а при уже имеющейся цифровой абонентской линии - в 500 долларов. Месячная абонентская плата за сервис G.shdsl составляет 130 долларов.

Однако, похоже, в целом российские провайдеры не торопятся с внедрением G.shdsl. Крупнейший московский оператор связи, компания «МТУ-Информ», в настоящее время осуществляет постепенный переход к внедрению данной технологии (закупка и тестирование оборудования), но клиентам соответствующий сервис пока не предлагает.

Между тем акцент часто делается не на технологии, а на сервисе, т. е. клиент получает за свои деньги заказанную пропускную способность, а провайдер, установив оборудование, обеспечивает оговоренный в соглашении сервис. Заказчик может даже не знать, какая именно технология физических линий при этом используется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технологии xDSL рассматриваются как одно из перспективных решений для сетей доступа. Ее применение открывает возможность предоставлять услуги как в корпоративном секторе, где с их помощью экономно реализуется связь корпоративных сетей, так и в общегражданском, когда их современные варианты позволяют увеличивать канальную емкость для традиционных голосовых сетей, предоставлять дополнительные номера, организовывать широкополосные каналы для создания новых услуг доступа в Internet.

Кроме того, технология xDSL гарантирует в будущем переход к конвергентным сетям без замены инфраструктуры «последней мили», ведь медные линии по-прежнему остаются актуальными во всем мире из-за их достаточно низкой стоимости и доступности. В России рынок решений «последней мили» пока находится в стадии формирования. Сервис xDSL предлагают несколько операторов, однако продвижение технологии DSL сдерживается высокой (несмотря на снижение тарифов) стоимостью услуг для конечного пользователя, низким качеством телефонных линий, старыми АТС, применением несовместимого оборудования.

Потенциал G.shdsl весьма высок. Ее внедрение позволяет существенно увеличить пропускную способность DSL, устранить несоответствия между мультиплексорами DSLAM и абонентским оборудованием, расширить выбор для пользователей. Хорошая электромагнитная совместимость с ADSL и другими цифровыми технологиями передачи данных позволяет комбинировать в одном многопарном кабеле несколько технологий и увеличить число пар, используемых для передачи данных. Со временем G.shdsl может постепенно заменить другие варианты DSL с симметричной передачей данных. При этом в настоящее время применяются также и хорошо зарекомендовавшие себя технологии HDSL, SDSL и MSDSL. Некоторые специалисты полагают, что SHDSL нельзя рассматривать как полную замену этих технологий, поскольку в каждом случае следует выбирать вид xDSL, лучше всего подходящий для конкретных условий и решаемых задач.

Что касается ADSL, то, как отмечает Михаил Гохштейн, обе технологии востребованы для разных целей и будут соседствовать на рынке, а не вытеснять друг друга. Андрей Зеленов из Lucent также считает, что говорить о соревновании между такими разными технологиями, как ADSL и G.shdsl, было бы неверно. Каждая из них пользуется спросом у определенной категории клиентов. Стандарт G.shdsl органично дополняет другие варианты xDSL в плане организации мультисервисного доступа. У всех стандартов и технологий есть свои преимущества и свой рынок. Для ADSL это индивидуальные пользователи и малые предприятия, для G.shdsl - небольшие и средние компании. Как правило, услуги DSL предоставляются на базе уже существующей инфраструктуры (по медным линиям), в то время как для более скоростных подключений (по волоконно-оптическим линиям) работы в большинстве случаев придется проводить «с нуля».

Обоснован ли оптимизм в отношении G.shdsl? Ведь некогда аналитики предсказывали блестящее будущее для технологии ISDN, в результате же она заняла достаточно скромное место в современных коммуникациях. В 1999 г. некоторые американские эксперты заявляли, что уже начиная с 2002 г. симметричная технология G.shdsl обгонит ADSL, а к 2005 г. ее отрыв составит 200%. Аналитики Frost&Sullivan также прогнозировали с 2002 г. опережающий рост продаж оборудования с поддержкой симметричных технологий xDSL по сравнению с продажами оборудования для асимметричных коммуникаций xDSL и обещали трехкратное опережение к 2005 г. Пока прогнозы не сбываются. После нескольких месяцев первоначального энтузиазма оказалось, что G.shdsl не удалось завоевать ожидаемой популярности у корпоративных пользователей и операторов.

Низкие темпы внедрения технологии G.shdsl обусловлены, прежде всего, новизной решения. Как считают специалисты компании North-West Group, должно пройти какое-то время, в течение которого операторы связи проведут испытания и протестируют оборудование в реальных рабочих условиях при решении широкого спектра задач. В России немалую роль играет и достаточно низкая покупательская способность клиентов, а также слабая насыщенность рынка решениями xDSL вообще.

Между тем G.shdsl - экономичная основа для реализации различных услуг. Это хорошее альтернативное решение для замены традиционных и устаревающих технологий E1, HDSL, симметричной DSL (SDSL) и ISDN, а поддержка диапазона скоростей от 192 Кбит/с до 4,6 Мбит/с по симметричному каналу позволяет удовлетворить самые разные требования к пропускной способности для существующих услуг. Как отмечают специалисты компании North-West Group, говорить о большом спросе на технологию G.shdsl на российском рынке пока преждевременно, хотя у нее есть все предпосылки, чтобы занять лидирующее положение. Это и дальность связи, и спектральная совместимость с другими видами xDSL, и работа по одной или двум парам, и изменяемая скорость передачи данных, и возможность использования регенераторов для увеличения дальности связи.

Большинство производителей оборудования xDSL предлагают в своих продуктах поддержку разных технологий xDSL. Операторы могут выбирать решения, наилучшим образом соответствующие требованиям конкретного приложения и условиям работы на имеющихся кабельных линиях. Об оборудовании с поддержкой G.shdsl будет рассказано во второй части данного обзора.

Сергей Орлов - обозреватель «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: [email protected] .

Технологии xDSL

ADSL (Asymmetric DSL). Технология асимметричного цифрового соединения позволяет организовать передачу голоса и данных на расстояние около 5,5 км от АТС со скоростью до 8 Мбит/с в направлении к абоненту и до 1-1,5 Мбит/с - от него и превратить существующие абонентские телефонные аналоговые линии UTP Категории 3 в линии высокоскоростного доступа. В ADSL применяются два типа линейного кодирования - САР и DMT. Телефонный и цифровой сигналы при передаче по линии не мешают друг другу, так как занимают различные частотные спектры, поэтому одну пару проводов можно одновременно использовать для передачи данных и подключения к городской АТС обычного телефонного аппарата. ADSL рассматривается как технология потребительского класса и является одной из наиболее развитых технологий асимметричной передачи в семействе xDSL. Оборудование ADSL можно автоматически или принудительно конфигурировать для достижения максимальной скорости передачи с минимальным коэффициентом ошибок.

ADSL-Lite, или G.lite. Технология G.lite (также известная как ADSL-Lite) похожа на ADSL. Она поддерживает более низкие скорости (в 1,5 Мбит/c к абоненту и 384 Кбит/c от него), но взамен не требует установки разветвителей у заказчика. Невысокая скорость компенсируется простотой инсталляции и низкой стоимостью развертывания. Расстояние от АТС соответствует ADSL.

RADSL (Rate Adaptive ADSL) - вариант технологии ADSL с автоматической настройкой скорости передачи (в зависимости от состояния линии). Термин RADSL практически вышел из употребления, поскольку стандартные варианты ADSL предусматривают настройку скорости передачи.

MDSL (Multi-Rate Single-Pair DSL). MDSL осуществляет передачу по одной паре со скоростью от 128 Кбит/с до 2,3 Мбит/с с модуляцией 2B1Q. Кодирование 2B1Q обеспечивает небольшую дальность передачи, но на сильно зашумленных линиях оно позволяет установить более качественное соединение, чем в случае модемов с кодированием САР. В модемах MDSL для увеличения дальности связи используются развитые методы эхокомпенсации.

SDSL (Single line/Symmetric DSL). Аналогична HDSL, но для организации соединения достаточно двухпроводной абонентской линии. Наиболее дешевое решение для компаний с умеренным объемом передачи данных. SDSL представляет собой экономичную альтернативу каналам T1/E1. Часто используется для создания симметричных каналов с требуемой скоростью. Протяженность линий - до 3 км при скорости передачи 1,544 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. SDSL - наиболее широко распространенная технология симметричной DSL, однако она не стандартизирована, многие производители выпускают свои, несовместимые варианты.

MSDSL (Multi-Rate Single-Pair DSL). Технология высокоскоростной симметричной передачи синхронного цифрового потока по одной медной паре с изменяемой линейной скоростью. Скорость передачи автоматически корректируется во время работы в соответствии с состоянием линии и качеством сигнала. В зависимости от скорости (144 Кбит/с - 2,064 Мбит/с) используется кодирование с CAP8 по CAP128. Обладая наименьшей шириной спектра, модемы MSDSL перекрывают расстояние около 6,5 км по кабелю UTP Категории 3. Основные области применения MSDLS - доступ в Internet, объединение локальных сетей, организации соединительных линий между АТС, вынос номерной емкости, высокоскоростной доступ к сетям SDH. MSDSL поддерживает объединение голоса и данных, а также видеоконференц-связь на скоростях MPEG2.

IDSL (ISDN DSL). IDSL - низкоскоростная недорогая технология, работающая по одной паре на базе технологии ISDN. Она отличается линейным кодированием 2B1Q, обеспечивает пропускную способность двух каналов B и одного D, что позволяет передавать данные со скоростью 144 Кбит/с в обоих направлениях на расстояние до 10,8 км (при использовании повторителей). Толчком для дальнейшего развития IDSL послужила необходимость в одновременной передаче голоса и данных. Для этого пропускная способность канала разделяется между голосовым модулем и цифровым интерфейсом. В отличие от сети ISDN, которая обеспечивает связь абонентов через коммутируемые цифровые каналы, технология IDSL предназначена для фиксированных соединений «точка-точка» по одной медной паре UTP Категории 3. Абоненты могут подсоединяться к линиям IDSL с помощью имеющихся терминальных адаптеров ISDN, маршрутизаторов и мостов. По характеристикам IDSL аналогична каналу ISDN.

HDSL (High bit-rate DSL). Устоявшаяся высокоскоростная технология двухсторонней передачи данных с большой пропускной способносттью по витой паре без ретрансляторов, обеспечивающая фиксированную скорость 1,544 или 2,048 Мбит/с (в Европе) в обоих направлениях. Адаптивные варианты HDSL позволяют настраивать скорость обмена. HDSL (стандарт G.991.1) cчитается одной из наиболее зрелых технологий xDSL. Как правило, ей необходима четырехпроводная абонентская линия, она реализует симметричную дуплексную передачу данных по одной медной паре на расстояние порядка 4,5-6,5 км по кабелю UTP Категории 3, использует линейное кодирование 2B1Q или, в более современном оборудовании, CAP. HDSL часто применяется для реализации каналов передачи данных со скоростью T1/E1 по телефонным линиям, для организации межстанционных соединений цифровых или (совместно с мультиплексорами) аналоговых АТС, подключения учрежденческих АТС, уплотнения абонентских линий и организации абонентского выноса (совместно с мультиплексорами TDM), а также обеспечения доступа к высокоскоростным волоконно-оптическим трактам SDH или PDH, соединения локальных сетей или высокоскоростного доступа к сетям передачи данных, соединения узлов коммутации и базовых радиостанций сотовых сетей связи. HDSL обеспечивает высокую скорость доступа в Internet, способна поддерживать работу сетевых приложений в реальном времени (Internet-телефония и др.).

HDSL2 (High Bit-Rate DSL 2). Проект стандарта, который за счет применения кодирования TC-PAM обеспечивает передачу данных со скоростью T1 по одной паре медных проводов на бо?льшие расстояния, чем SDSL и HDSL. Скорость передачи фиксирована. HDSL2 сочетает в себе достоинства SDSL и HDSL, обладает хорошей спектральной совместимостью с ADSL. HDSL2 позволяет достичь симметричной скорости передачи в 1,544 Мбит/с по одной паре (без промежуточных скоростей, как в SDSL). Стандарт не принят, главным образом, вследствие разногласий между производителями.

SHDSL (Symmetric High bit-rate DSL). Стандарт высокоскоростной симметричной передачи данных. В терминологии ITU носит название G.shdsl. Скорость передачи данных по одной медной паре достигает 2,3 Мбит/с, а по четырехпроводной линии - 4,6 Кбит/c. Скорость может быть фиксированной или адаптивной (изменяться в диапазоне 192 Кбит/с - 2,320 Мбит/с). На стандартных линиях Категории 3 с диаметром жил 0,4 мм дальность составляет от 2 до 6 км на одной паре. На двух парах максимальная скорость достигает 4,624 Мбит/с. Процедуру инициализации соединения описывает стандарт G.hs.bis. G.shdsl - единственный стандартизированный «симметричный» вариант xDSL.

VDSL (Very High Bit-Rate DSL). Перспективная высокоскоростная цифровая технология асимметричной связи по абонентской линии, разработанная для подключения абонентов жилого сектора. Она обеспечивает работу в синхронном режиме и позволяет создавать высокоскоростные (от 10 до 50 Мбит/с при входящей связи и до 8 Мбит/с при исходящей) выделенные каналы небольшой протяженности - от 300 до 1200 м. При увеличении расстояния скорость снижается. Многие производители предлагают решения Ethernet-over-VDSL (EoV) - модемы VDSL, работающие в синхронном режиме на фиксированных скоростях (обычно 10 Мбит/c) на любых расстояниях до 1300 м. Оборудование Ethernet-over-VDSL предназначено для реализации решений «последней мили». В терминологии ITU-T этот стандарт называется G.vdsl.