Семейство технологий хDSL

хDSL представляет собой семейство технологий высокоскоростного доступа к сетевым услугам по существующей медной абонентской телефонной линии. В аббревиатуре хDSL символ «х» используется для обозначения конкретного типа технологии цифровой абонентской линии DSL (Digital Subscriber Line). Любой абонент, пользующийся в настоящий момент телефонной связью, имеет возможность с помощью технологий хDSL значительно увеличить скорость своего соединения, в первую очередь с сетью Интернет. Благодаря многообразию технологий DSL, пользователь может выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных — от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. При этом скорость передачи данных зависит только от параметров и протяженности этой линии.

Технологии DSL позволяют достичь высокой скорости передачи данных. Например, ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия) обеспечивает нисходящий поток данных 1,5 — 8 Мбит/с, а восходящий поток данных 640 Кбит/с — 1,5 Мбит/с. VDSL (сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает при выборе асимметричной схемы нисходящий поток данных 13 — 52 Мбит/с, а восходящий поток данных 1,5 — 2,3 Мбит/с (для симметричной VDSL скорость передачи данных составляет 13 — 26 Мбит/с). Скорость передачи данных при использовании технологий DSL зависит от расстояния; с увеличением расстояния скорость передачи данных уменьшается. Например, для ADSL при длине линии 3 км может быть достигнута скорость передачи более 8 Мбит/с, а для длины линии 6 км может быть достигнута скорость передачи данных 1,5 Мбит/с. Для VDSL эти цифры примерно такие. Скорости 52 Мбит/с соответствует длина линии порядка 300 метров, а скорости 13 Мбит/с соответствует длина линии порядка 1,5 км. При этом данные технологии обеспечивают одновременно телефонную связь, высокоскоростной доступ в сеть Интернет, видео по запросу и один (для ADSL) или три (для VDSL) телевизионных канала качества DVD. Другие технологии DSL могут использоваться для передачи голоса и высокоскоростного доступа в сеть Интернет, но не подходят для передачи высококачественных видеосигналов в режиме реального времени.

Технологии DSL имеют определенные преимущества. Любой абонент, подключенный к телефонной сети общего пользования, имеет медную телефонную линию, которая может быть использована для развертывания линии передачи данных. Не требуется поэтому создавать новую инфраструктуру - для работы системы необходимы только два устройства ADSL (на станции и в помещении пользователя) и витая пара проводов. Следует учитывать только, что характеристики линии DSL ухудшаются по мере увеличения расстояния от станции или ухудшения качества самой линии. Линия DSL обеспечивает надежное и постоянно установленное (в отличие от аналоговых модемов) соединение. По сравнению с другими технологиями доступа DSL требует значительно меньших инвестиций при учете достигаемой скорости передачи данных.

Разнообразие технологий DSL позволяет использовать конкретную технологию для конкретной категории пользователей. В частности, асимметричная технология ADSL наилучшим образом подходит для частных пользователей, которые являются в большей мере потребителями информации, в то время как симметричные технологии больше подходят представителям бизнеса, для которых потоки передаваемой и принимаемой информации близки по объему. Кроме того, при использовании технологии ADSL сохраняется аналоговый телефон и/или канал основного доступа ISDN. Первое свойство позволяет сохранить обычную телефонную связь при повреждении оборудования ADSL, а второе - защитить инвестиции оператора связи.

Технологии хDSL могут рассматриваться как серьезный конкурент для кабельных модемов. Теоретически, кабельные модемы обеспечивают большую скорость передачи данных, чем технология ADSL, но реально большинство кабельных сетей не способно обеспечить доступ через кабельные модемы с использованием всей полосы частот коаксиального кабеля. В тех же случаях, когда кабельные системы обеспечивают «восходящий» канал передачи данных, этот канал делится между всеми пользователями.

Развитие гибридных волоконно-коаксиальных систем позволяет смягчить эту проблему, но такие системы пока еще достаточно дороги для большого числа операторов и потребуется длительное время, пока они не разовьются в достаточной степени. Таким образом, технологии xDSL остаются в настоящее время наиболее жизнеспособным на данный момент решением проблемы «последней мили».

Итак, асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) - современная технология высокоскоростного обмена данными.

Следующие преимущества делают этот стандарт одним из самых популярных способов доступа в глобальную сеть: в технологии используются обычные телефонные линии, высокая скорость обмена данными, возможность параллельно с передачей данных по этой же линии вести телефонный разговор, при повременной оплате использование телефонной линии для доступа в Интернет по технологии ADSL не тарифицируется.

У семейства технологий xDSL есть «дальний родственник» в лице технологии HomePNA (HPNA), превращающей всю телефонную проводку дома в сеть передачи данных с достаточно высокими технико-экономическими характеристиками.

Например, стандарт HomePNA 2.0 является эффективной альтернативой технологии Ethernet, так как имеет шинную архитектуру проводки, что снижает затраты на пассивное оборудование сети (кабель и т. д.). HPNA менее требователен к параметрам среды передач и при всех равных условиях обеспечивает скорость до 1–10 Мбит/с.

С помощью технологии HPNA создаются домовые широкополосные сети, подключаемые посредством других технологий (например, ADSL) к сетям передачи данных.

Есть у семейства xDSL еще более «дальние родственники», которых можно выделить в отдельную группу из-за использования иной среды передачи.

Для организации доступа как нельзя лучше подходят домовые сети электропитания, преимущество которых налицо. Ведь они доходят практически до каждого помещения в любой стране мира, и их инфраструктура является пожалуй самой развитой.

В последние годы ведутся интенсивные разработки этой новой технологии, называемой PLC (PowerLine Communications) или PLT (PowerLine Telecommunications), хотя в последнее время в англоязычной литературе используется современный термин BPL (Broadband over Power Lines).

PLC или точнее BPL — сравнительно новая телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Она основана на частотном разделении сигнала, когда высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал.

Эти системы доказали свою состоятельность за рубежом как средства для подключения филиалов крупных предприятий, небольших и домашних офисов. Интерес к ним проявляется в первую очередь там, где более традиционные DSL-технологии и системы КТВ недоступны или цены на соответствующие услуги очень высоки. Доступ через электрическую розетку часто стоит дешевле доступа по DSL-линии или по сети КТВ, при этом скорость, обеспечиваемая последним поколением микросхем BPL, оказывается выше. И все, что необходимо конечному пользователю, чтобы получить преимущества BPL-доступа, — это специальный модем, включаемый в электрическую розетку.

Технология ВРL дает возможность подключаться к Интернету через электророзетки на скорости 10–20 Мбит/с, что сравнимо с «лучшими» представителями семейства DSL и существенно превосходит ADSL.

Эта технология работает по схеме «точка – много точек». Внешнее оборудование доступа размещается на локальной трансформаторной подстанции, подключается к телефонной сети и/или IP-магистрали через существующие телекоммуникации и к электрической сети. Устройство представляет собой шлюз между сетями общего пользования и ВРL -сетью и управляет полосой пропускания между внутренними контроллерами, установленными в помещениях здания. Режим гибкого управления полосой пропускания гарантирует оптимальное использование пропускной способности канала связи.

Технология BPL во многом схожа с теми технологиями, которые используются в домашних сетях, но при ее реализации приходится решать значительно более сложные технические задачи. Преимущество BPL очевидно — электрические сети подходят практически к каждому жилому и коммерческому зданию.

Казалось, энергетические компании просто могут задействовать имеющиеся кабели для передачи информационных потоков. Однако далеко не все они решаются развертывать новый для себя бизнес — организацию сети широкополосного доступа и предложения на ее основе сервисов по передаче данных и голоса.

Тем не менее, по прогнозу исследовательской организации Research and Markets, к 2012 г. 33% всех новых пользователей сетей широкополосного доступа будут применять технологию BPL, а 13% “старых” пользователей перейдут на эту технологию. И сервис-провайдеры уже сейчас (компания Cinergy, например) предлагают потребителям и корпоративным пользователям в штате Огайо доступ в Интернет по BPL-технологии. После успешной тестовой эксплуатации систем BPL в г.Солвей (шт. Нью-Йорк) компания New Visions намерена также в ближайшее время предложить соответствующие услуги доступа как альтернативу существующим системам DSL и КТВ.

Немало успешных проектов по организации широкополосного доступа через электросети реализовано в Европе и Азии.

Но, как отмечают специалисты, какими оптимистичными не были бы результаты работы экспериментальных ВРL-сетей за рубежом, эта технология в нашей стране сталкивается с рядом объективных трудностей. Отечественная электрическая проводка сделана в основном из алюминия, а не из меди, как в большинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшими электрическими и механическими качествами, значит, более низкой электропроводностью, что приводит к скорейшему затуханию сигнала. Кроме того, алюминий, как известно, характеризуется большей, по сравнению с медью, хрупкостью. Поэтому технология ВPL с трудом приживается на российском рынке.

Можно было бы предположить, что в России с ее недостаточным уровнем развития телекоммуникационной инфраструктуры PLC может завоевать определенную долю рынка, но пока этого не происходит - слишком велико давление операторов, использующих традиционные технологии.

Очевидно, целесообразно развивать эту технологию в небольших городах с населением до 200 тыс. человек и, возможно, в территориальных районах крупных городов-миллионников, пока туда не пришли WiMAX и «тотальный» ADSL.

Службам BPL, конечно, трудно конкурировать там, где уже прочно “обосновались” системы DSL и КТВ, с ними провайдерам есть смысл приходить туда, где имеется острый дефицит услуг широкополосного доступа. Следует иметь в виду, что BPL-системы способны не только конкурировать с другими широкополосными технологиями, но и дополнять их: они могут расширить зону охвата DSL-сети или системы WiMAX, например, на сельские районы. Подобные комбинированные решения, возможно, окажутся экономически эффективными при обслуживании районов с низкой плотностью заселения, там, где использование только систем BPL невыгодно из-за высокой стоимости соответствующего оборудования.

Наконец, BPL - это и решение задач национальной безопасности: с помощью сетевых видеокамер компании смогут отслеживать ситуации на электростанциях, других важных энергетических объектах, газопроводах и т.п.

Вывод очевиден: добавление еще одного варианта широкополосного доступа сделает телекоммуникационные услуги более доступными и конкурентоспособными.

Завершая рассмотрение вопроса о семействе технологий хDSL обратим внимание, что эта технология при всех ее преимуществах является «заплаточной», т.е. представляется всего лишь промежуточным и временным решением между существующими в настоящее время сетями телефонии и перспективными мультисервисными сетями.

Действительно, удобство миграции абонентов из телефонной сети в мультисервисную сеть нового поколения, которое дает технология хDSL неоспоримо. В том случае, когда абоненту необходимо предоставить широкополосный доступ как можно быстрее и с минимальными издержками, технология хDSL почти не имеет конкурентов среди проводных решений.

В то же время стратегия развития мультисервисных сетей не связывает больших надежд с хDSL.

Во-первых, даже для новой модификации технологии - ADSL2+ она имеет ограничения на полосу передачи данных 34 Мбит/с, что меньше даже распространенного во всех офисах Ethernet: 100 Мбит/с.

Новые услуги, в особенности IPTV, требуют большей полосы передачи.

Настоящая «тройная игра», когда пользователь получает кроме телефона, ПД и цифровое телевидение, по мнению экспертов, лучше всего получается при использовании технологии DSL с очень высокой скоростью (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line, VDSL). Однако данная технология требует применения новых распределительных устройств (DSL Access Multiplexer, DSLAM), а также внесения изменений в проводку (нужна гибридная сеть из оптического и медного кабеля, причем протяженность последнего не должна превышать 1,5 км). Необходимая скорость передачи данных в нисходящем потоке — около 50 Мбит/с (на 20 Мбит/с меньше, чем теоретический максимум VDSL).

Однако и у VDSL уже появился усовершенствованный вариант VDSL2 с ратификацией ITU стандарта G.993.2, благодаря которому становится возможной симметричная передача данных со скоростью 100 Мбит/с. Помимо большей скорости, достаточной и для телевидения высокой четкости, VDSL2 способен предложить и больший радиус действия. Однако о дальности ADSL (8 км и более) речи для этого варианта не идет. Он обеспечит не более 1 км. Поэтому DSL с поддержкой услуги «тройная игра» будет доступен лишь в крупных городах.

Во-вторых, технология ADSL имеет и практические ограничения. Связаны они с текущим состоянием кабельной сети операторов. При достижении критического соотношения между телефонными пользователями абонентские пары ADSL начинают влиять друг на друга, так что во всех парах качество доступа снижается, и пропорционально уменьшается скорость передачи.

Таким образом, опираясь на технологию ADSL оператор изначально предполагает лишь частичное покрытие услугами широкополосного доступа абонентов телефонной сети, что не может считаться перспективным с точки зрения стратегии развития сетей широкополосного доступа.

В-третьих, для сетей ADSL само покрытие услугами широкополосного доступа является неравномерным. Для разных категорий пользователей допустимая скорость передачи данных может быть разной в зависимости от среднестатистического состояния кабельной сети и удаленности абонента от узла связи. По мере удаления абонента от узла связи скорость передачи уменьшается. По этой причине многие европейские операторы, имеющие многолетний опыт внедрения ADSL приняли стратегию на последовательное приближение устройств DSLAM к абонентам, вплоть до их размещения в распределительных шкафах возле домов.

В-четвертых, сама технология ADSL при всей своей эффективности опирается на исторически сформированное абонентское кабельное хозяйство. И в этом смысле качество самого ADSL оказывается только удовлетворительным, но никак не отличным.

Наиболее приемлемый выход сейчас - по мере роста потребностей пользователей в увеличении пропускной способности чисто медные сети абонентского доступа преобразовывать в комбинированные медно-оптические сети, известные под общим названием FITL (Fiber In The Loop). По мере приближения оптического волокна в этой комбинированной сети доступа к помещению пользователя на её медном участке может оказаться востребованной технология VDSL, приходящая на смену ADSL.

А единственным универсальным решением, которое имеет перспективу, является полная реконструкция абонентских кабельных сетей и создание отдельной широкополосной сети доступа.

В настоящее время все новые технологии в определенной мере конкурируют друг с другом, что позволяет ожидать роста качества предоставляемых услуг и снижения их стоимости.

Несмотря на конкуренцию между провайдерами, продвигающими на рынок различные технологии, сегодня нет оснований предполагать, что, в конце концов, какая-либо из технологий одержит победу. Все технологии, в силу своих основополагающих различий, имеют шанс на существование и на свою долю пользователей. Выбор остается за пользователями, которые исходят из своих критериев предпочтения.

Оптимальная технология широкополосного доступа по нашему мнению должна быть достаточно дешёвой, требуя дополнительных затрат только при добавлении новых пользователей; она должна предоставлять пользователю не только высокую пропускную способность, но и обеспечивать необходимое качество обслуживания (QoS - Quality of Service) для заказанной услуги.

Все методы доступа, включая медные или оптико-волоконные кабели, кабельные модемы или беспроводные системы, отвечают в той или иной мере этим требованиям. К сожалению, ни одна из рассмотренных технологий не отвечает всем требованиям сразу.

На сегодня доминирующими технологиями для сетей широкополосного доступа, по данным iKS-Consulting, являются оптоволоконные (FTTx), а также технологии, использующие медную телефонную абонентскую линию (xDSL). При этом коммутируемый доступ (Dial-up) теряет свои позиции, а доля других технологий — доступа по сетям кабельного телевидения, беспроводные технологии (Wi-Fi, WiMAX и др.) — невелика и в совокупности составляет около 10%.

Технологии ШПД в России, 2007*

* — предварительные данные — доли доходов от различных технологий

Источник: iKS-Consulting, 2008

В правительствах многих стран считают, что в XXI в. высокоскоростной доступ к телекоммуникационным сервисам будет основным условием дальнейшего развития экономики стран — обеспечение такого доступа часто сравнивают со становлением автомобильной промышленности в XX в.

Развертывание мультисервисных сетей широкополосного доступа рассматривается как мера экономического развития страны и возможности продолжать такое развитие в будущем.

Из всего этого следует, что телекоммуникационные сервисы стали важнейшим инструментом ежедневного взаимодействия людей, приборов и процессов в современном мире. Поэтому любая новая технология доступа к сети должна, конечно, поддерживать уже существующие сервисы. Кажется почти неизбежным, что такие сервисы, как телефония и кабельное телевидение, скоро перейдут в Интернет. Однако может пройти много лет, прежде чем их миграция в Интернет полностью завершится.