Эволюция доступа DSL

Всего несколько лет назад считалось, что технологии ADSL и VDSL конкурируют между собой. В частности, появление ADSL2 некоторые называли паллиативом. Жизнь, однако, оказалась мудрее скороспелых утверждений, и теперь их второе поколение вполне обоснованно рассматривается как единое семейство взаимодополняющих технологий. Вероятно, решающую роль в этой метаморфозе сыграли такие факторы, как использование и в том, и в другом случае кода DMT, а также основных принципиальных решений стандарта G. 992.3 ADSL2.

Технология ADSL описывается в рекомендации ITU-T G.992.1 (полноскоростная версия) и G.992.2 (упрощенный вариант G.Lite). В результате ее дальнейшего совершенствования появилось два новых варианта:

• технологии ADSL2 со стандартами G.992.3 (развитие стандарта G.992.1) и G.992.4 (развитие стандарта G.992.2);
• технологии ADSL2plus со стандартом G.992.5.

Обе технологии обычно называют вторым поколением ADSL.

Главным стандартом второго поколения ADSL, в котором определяются его основные особенности, является G.992.3. Стандарт G.992.5 отличается от него только расширенным вдвое диапазоном частот. Ниже перечисляются преимущества второго поколения технологий ADSL (по сравнению с традиционной технологией ADSL).

Увеличение пропускной способности и перекрываемых расстояний. Модификация ADSL2 специально создавалась для увеличения пропускной способности (что особенно важно для внедрения видеосвязи) (что особенно важно для внедрения видеосвязи) и перекрываемых расстояний. Указанные улучшения были достигнуты за счет применения более совершенных методов обработки сигнала, сокращения объема служебной информации в цикле передачи и др.

В частности, в ADSL2 используется модифицированный метод передачи DMT. Высокоскоростной сигнал передачи данных преобразуется в совокупность низкоскоростных потоков данных, которые распределяются по узкополосным субканалам линейного сигнала DMT.
В каждом из этих субканалов используется так называемая двухбитовая квадратурная амплитудная модуляция QAM. В случае двухбитовой QAM полоса частот в 1 Гц каждого субканала может транспортировать 0 или 2-16 бит/с, в зависимости от характерной для него величины отношения сигнал/шум SNR. Таким образом, при полосе частот субканала в 4 кГц он может переносить 0 бит/с или 8-64 Кбит/с. Как видим, при таком методе QAM градация 1 бит/c/Гц, при которой в каждом канале можно было бы передать еще 4 Кбит/с, оказывается невостребованной. Именно эта градация задействуется в модифицированной однобитовой QAM. Такая ситуация часто встречается на длинных линиях, где большое число субканалов может иметь достаточно низкие значения SNR и где повышение пропускной способности линии DSL особенно актуально.

Кроме того, управление выбором несущих частот передатчика со стороны приемника позволяет снизить влияние радиопомех АМ и повысить выигрыш кодирования, если декодер работает на основе алгоритма Витерби. На длинных линиях ADSL2, где скорость передачи низкая, обеспечивается больший выигрыш кодирования благодаря использованию кода Рида-Соломона RS с улучшенным формирователем циклов. Объем служебной информации в стандарте ADSL2 сокращен с 32 до 4 Кбит/с в каждом цикле за счет программного управления числом служебных битов. Это обстоятельство оказывается особенно существенным на длинных линиях с пропускной способностью 128 Кбит/c.

Введенные улучшения позволили повысить качество длинных линий ADSL по пропускной способности на 50 Кбит/с для обоих направлений передачи, а по протяженности до 200 м (600 футов), благодаря чему зона охвата потенциальных пользователей может быть увеличена на 6%.

Расширение диагностических возможностей. Это нововведение является, пожалуй, одним из важнейших. В результате было существенно увеличено количество диагностируемых параметров, стало возможным выявлять причины неполадок в процессе инсталляции устройств ADSL и после нее, выполнять мониторинг производительности эксплуатируемого оборудования (в том числе в режиме реального времени) и определять необходимость его модернизации. Новые спецификации регламентируют измерение затухания линии и передаваемых сигналов, уровня сигнала, величины отношения сигнал/шум SNR и множество других параметров на обоих концах соединения, причем запуск диагностического режима линии ADSL способна инициировать любая из сторон. Предусмотренный на этапе первоначального запуска линии DSL специальный диагностический режим обеспечивает сбор необходимой информации, даже если качество абонентской линии (АЛ) слишком низкое для организации нормального широкополосного доступа. Эта информация автоматически интерпретируется с помощью специального программного обеспечения, что позволяет объективно контролировать качество системы и прогнозировать отказы.

Управление энергопотреблением. Устройства ADSL первого поколения работают в режиме максимального энергопотребления, даже если по абонентской линии трафик не передается. В спецификациях ADSL2 этот режим обозначен как L0. Помимо него предусмотрены два более экономных режима: L2 предполагает снижение энергопотребления узлом доступа статистическим способом, т. е. с учетом текущей интенсивности передаваемого трафика, а L3 переводит модемы линии ADSL в «спящий» (sleep) режим в случае длительного отсутствия загрузки линии. Переходы между L2 и L0 осуществляются без прерывания соединения и прозрачны для пользователя. Реинициализация соединения и выход на постоянную скорость передачи из состояния L3 занимает около 3 с.

Статистический режим малого потребления L2. Питание модема ATU-C, размещенного на узле доступа AN или местной АТС, может автоматически переключаться между режимами нормального и низкого потребления в соответствии с трафиком Internet через соединение ADSL. При загрузке файла большого размера модем работает в режиме нормального потребления L0, который позволяет максимизировать скорость загрузки. Если же трафик Internet уменьшается (например, когда пользователь считывает страницу предварительно загруженного текстового файла), то модем переключается в режим L2, скорость передачи информации значительно падает, и, соответственно, потребляемая мощность сокращается;

Режим малого потребления L3. Модемы ATU-C и ATU-R переключаются на этот режим питания, если в течение определенного времени абонент не использует установленное соединение ADSL. Режим L3 представляет собой дежурный режим - sleep mode, в этом случае трафик
в соединении ADSL отсутствует. Когда пользователь вновь начинает активно взаимодействовать с сетью, нормальный режим питания модемов L0 автоматически восстанавливается .

Естественно, все переключения режимов питания модемов не должны вызывать ошибок передачи.

Управление выбором номиналов несущих и пилотных сигналов со стороны приемников модемов. Эта новая функция позволяет исключить возможность сбоя синхронизации - как во время инициализации, так и в процессе нормальной работы - за счет параллельных отводов и сильных узкополосных помех.

Полностью цифровой режим. В стандартах ADSL2 и ADSL2plus предусмотрен факультативный полностью цифровой режим передачи, когда сигналы данных передаются в полосе частот, отведенной для передачи сигналов ТфОП или основного доступа ISDN. Это позволяет увеличить пропускную способность по направлению от пользователя к сети на 256 Кбит/с.

Автоматическая установка оптимального режима линии передачи. Стандарты ADSL2 и ADSL2plus содержат новую функцию Automode. Она автоматически устанавливает наилучший режим работы линии по результатам диагностического анализа ее состояния. Например, по информации, собранной во время процессов инициализации и тренировки модемов линии DSL, таким режимом может оказаться RE-ADSL2.

Автоматическая регулировка выходной мощности передатчика модема. В стандартах ADSL2 и ADSL2plus имеется возможность ступенчатой автоматической регулировки выходной мощности передатчика модема (Power Back-Off, PBO) на обоих концах линии для уменьшения эха ближнего конца и уровней переходных влияний в кабеле; впервые этот метод был применен в оборудовании HDSL2.

Адаптация скорости передачи. Нововведением в стандартах ADSL2 является механизм прозрачной адаптации скорости (Seamless Rate Adaptation, SRA) к текущему состоянию абонентской линии, которое зависит от уровня переходных помех, присутствия радиостанций АМ-диапазона и др. Подобная адаптация стала возможной благодаря введению в ADSL2 двух независимых уровней. Один из них отвечает за модуляцию, а второй - за формирование циклов. Изменение скорости выполняется на уровне модуляции и не влияет на процессы синхронизации.

Механизм SRA использует сложные процедуры взаимной реконфигурации модемов ADSL в реальном времени (Online Reconfiguration, OLR). Данные процедуры позволяют изменять скорость передачи, не затрагивая параметры синхронизации. В противном случае это могло бы привести к увеличению ошибок в цифровом сигнале или даже полной потере синхронизации модемов.

Механизм SRA работает следующим образом. Обнаружив изменение SNR (например, из-за проникновения в кабель воды), приемники модемов ADSL определяют, что скорость передачи необходимо изменить. Для этого приемник модема посылает передатчику удаленного модема по встроенному эксплуатационному каналу сообщение EOC, которое содержит все необходимые параметры передачи на новой скорости - величину скорости, число модулирующих битов и мощность передачи в каждом субканале. Получив это сообщение, передатчик удаленного модема начинает передавать сигнал Sync Flag; последний служит маркером точного времени, начиная
с которого соединение использует новые параметры передачи. Сигнал Sync Flag обнаруживается приемником удаленного модема, после чего начинается процесс перехода к новой скорости передачи.

Другие преимущества второго поколения ADSL будут описаны в следующей статье.