ADSL до сих пор остается одной из основной технологией во многих населенных пунктах, потому что тянуть оптику — дорого, и, в большинстве случаев, совсем не ликвидно. Но что такое 8 мегабит сегодня, в век потребления и сумасшедших скоростей? К счастью, существует стандарт ITU G.992.5, известный также как ADSL2+, который используются Ростелекомом

ADSL2+ — это стандарт электросвязи, который расширяет возможности технологии ADSL, путем увеличения частоты для downstream-битов (из сети к пользователю) Таким образом, с помощью ADSL2+ можно преодолеть «потолок» стандарта ADSL в скорости 8 мегабит.

Модуляция ADSL2+, которая повсеместно используется Ростелекомом, в теории, может передавать данные до 21 мегабита до клиента. Но на практике редко удается соединится на скорости выше 12 мегабит, так как состояние городских магистральных линий оставляет желать лучшего.

Как узнать, поддерживается ли моим модемом ADSL2+?

1. Перед тем, как купить модем, советуем посетить официальный сайт разработчика — в технических характеристиках всегда указывается, какие стандарты DSL поддерживает ваш модем. Вот, например, характеристики с официально сайта TP-Link модели 8616:

Также часто можно встретить это на коробке с устройством:

Включена ли поддержка ADSL2+ на моем модеме?

В настройках модема всегда есть настройка DSL, где можно посмотреть, включена ли поддержка ADSL2+. На примере DSL2640U:

Зачем нужен ADSL2+:

Стандарт гарантирует более высокую скорость соединения, чем обычный ADSL. Это значит, что такое соединение вы можете использовать для подключения SOHO или даже корпоративного сервера. На эту роль отлично подойдет модель HP Proliant ML350 Gen9 Tower. Её отличает не только качество комплектующих (чего только стоит процессор Xeon 8C с 20-мегабайтным кэшем на порту), но и максимальное качество сборки под брендом Hewlett Packard. Целых четыре ядра отвечают в ML350 Gen9 за обработку графических данных. Таким образом, модель вполне соответствует требованиям для high-load систем.

Условия, при которых возможна работа на ADSL2+:

1. Поддержка конечным устройством (модемом)

2. Хорошие линейные данные (помехозащищенность и затухание). Замена проводки на витую пару сильно увеличивают шансы на это.

3. Нужный профиль на DSLAM (станционном оборудовании)

Как соединиться на ADSL2+?

Установить соответствующую модуляцию на вашем порту можно через техническую поддержку Ростелекома — 8 800 100 08 00. Вам нужно сообщить об этом оператору, а он, в свою очередь, отправит заявку в региональную службу дистанционной технологической поддержки, которые имеют возможность редактировать данные на узлах доступа (DSLAM)

На фоне постоянно увеличивающегося количества пользователей ADSL-модемами, которое
к январю 2003 г. перешагнуло отметку 30 млн., Международный телекоммуникационный
союз (ITU) без особого шума принял три новых стандарта, позволяющих расширить
функциональность и повысить производительность устройств новой генерации. Два
из них — ITU G.992.3 и ITU G.992.4, больше известные как ADSL2, были приняты
в июле 2002 г., а третий — ITU G.992.5, или ADSL2plus (ADSL2+), — одобрен в
январе нынешнего. Среди изменений, предусматриваемых стандартами, — увеличение
пропускной способности и длины канала, диагностика его состояния и адаптация скорости
передачи данных и ряд других. Прокомментируем некоторые из них, однако вначале
напомним основные положения традиционной технологии ADSL.

Для передачи голоса по медной телефонной паре, соединяющей абонента с локальной
АТС (она же абонентский шлейф, или "последняя миля"), достаточно полосы
пропускания 4 kHz. В то же время на относительно большие расстояния (примерно
до 5 км) могут, вообще говоря, передаваться сигналы с частотой немногим больше
1 MHz. На этом и базируется технология ADSL.

Согласно ей вся имеющаяся полоса пропускания делится на три части. Нижняя, до 20 kHz, отводится стандартному или цифровому телефонному каналу (POTS). Правда, речь передается только в полосе частот от 0 до 4 kHz, а остальная часть полосы нужна для предотвращения перекрестных помех между информационными каналами и каналами речевого диапазона. Средняя, от 30 до 138 kHz, предназначается для передачи запросов от абонента (upstream, восходящий поток). Скорость передачи данных в этом диапазоне может достигать 640 Kbps. Весь верхний диапазон частот (обычно от 200 kHz до 1,1 MHz) отдается для нисходящего (downstream) потока от провайдера к абоненту. Здесь пропускная способность в зависимости от расстояния и состояния линии может доходить до 9 Mbps.

Основной целью разработки спецификации ADSL2 было достижение большей производительности на длинных линиях в присутствии сосредоточенных (узкополосных) помех. Это осуществляется, в частности, за счет улучшенных схемы модуляции и алгоритма обработки сигнала, уменьшения служебных данных в пакете, более эффективного кодирования.

Стандарт требует обязательной реализации четырехмерного 16-уровневого решетчатого кодирования (trellis coding) и однобитной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Очень поверхностно суть этой схемы кодирования состоит в том, что для восьми входящих битов на выходе кодировщика получается четырехкоординатный символ, каждая координата которого, в свою очередь, служит входом QAM-модулятора. Схема обеспечивает более высокие скорости передачи данных на длинных линиях с низким значением соотношения сигнал/шум.

Рис. 1

В отличие от стандарта ADSL первой генерации, предусматривающего фиксированный
объем служебной информации в пакете и отбирающего у полезных данных полосу 32
Kbps, в ADSL2 длина служебного поля может задаваться программно, что разрешает
регулировать непроизводительные расходы от 4 до 32 Kbps. В итоге на линиях высокого
качества пропускная способность достигает 12 Mbps в нисходящем и 1 Mbps в восходящем
потоках. Как видно из рис.1, на котором приведены графики зависимости скорости
передачи данных от длины "последней мили", ADSL2 позволяет в общем передавать
при той же скорости на 200 м дальше, а на равных расстояниях — на 50 Kbps быстрее.

Одной из причин, препятствующих успешному использованию ADSL, является неоднородность характеристик абонентских шлейфов. Для решения этой проблемы в трансиверах ADSL2 улучшены возможности диагностики: они определяют зашумленность линии, затухание сигнала и соотношение сигнал/шум на обоих концах линии. Специальный тестовый режим позволяет выполнять измерения даже в тех случаях, когда качество линии столь плохое, что нельзя установить полноценную связь. Дополнительно ADSL2-модемы способны осуществлять мониторинг производительности в режиме реального времени, предоставляя информацию о качестве линии и ее зашумленности на обоих концах. Эта информация может обрабатываться соответствующей программой и затем использоваться оператором услуг с целью предотвращения отказов.

Новый стандарт предусматривает также управление питанием, что позволяет снизить энергопотребление. Трансиверы ADSL первой генерации потребляли энергию в полном объеме день и ночь, даже в том случае, когда обмен данными не осуществлялся. Спецификация ADSL2 вводит два режима управления питанием. Наиболее важным новшеством является режим L2, позволяющий в зависимости от интенсивности трафика быстро переключаться из состояния нормального потребления в сберегающее и обратно. Второй режим L3 переводит трансивер модема в спящее состояние, если пользователь не находится в on-line. На установление рабочего режима трансиверу требуется около трех секунд.

На устойчивость связи и производительность ADSL-канала сильное влияние оказывают
перекрестные наводки. Они вызваны тем, что телефонные пары обычно собираются в
жгуты, содержащие по 25 и более пар. Проблема перекрестных наводок, равно как
и влияния других факторов, приводящих к обрыву связи, решается в новом варианте
технологии с помощью механизма, называемого Seamless Rate Adaptation (SRA), что
можно перевести как "плавная адаптация скорости передачи данных". Если
модем обнаруживает ухудшение состояния линии вследствие, скажем, сильных электромагнитных
помех, то он изменяет скорость передачи данных без прерывания операций и ошибок.
Механизм SRA основан на разделении уровней модуляции сигнала и формирования пакета,
что позволяет варьировать скорость передачи без модификации параметров в заголовке
пакета. Для этого используется сложная процедура реконфигурации системы. Протокол
SRA работает по следующему алгоритму:

• приемник отслеживает соотношение сигнал/шум в канале и определяет, что необходимо
  изменить скорость передачи данных;
• приемник посылает сообщение передатчику, которое инициирует изменение. Оно
  содержит все необходимые параметры передачи, чтобы выполнять ее на новой скорости,
  в частности количество модулируемых битов в каждом из подканалов;
• передатчик посылает в ответ сигнал Sync Flag, который используется как маркер
  для определения точного времени, когда новые параметры передачи вступят в
  силу;
• сигнал Sync Flag обрабатывается приемником, и оба прозрачно переходят на
  новый режим передачи данных.

Рис. 2

Рис. 3

Если стандарты G.992.3 и G.992.4, входящие в семейство ADSL2, используют для нисходящих
потоков полосы 1,1 MHz и 552 kHz соответственно, то спецификация ADSL2+ расширяет
ее до 2,2 MHz (рис. 2). Это позволяет практически удвоить интенсивность трафика
в нисходящем потоке в линиях короче 3 км (рис. 3). Кроме этого, спецификация предусматривает
опциональный режим, который удваивает полосу пропускания для восходящего потока,
удваивая, как следствие, также и скорость передачи данных в этом потоке.

Одним из относительно простых способов увеличения пропускной способности канала,
реализуемого, к примеру, для обычных модемов, является объединение нескольких
телефонных пар. Эта возможность не поддерживается традиционным стандартом ADSL.
В новом семействе спецификаций данный недостаток устранен. Для объединения линий
используется механизм инверсного мультиплексирования, разработанный для сетей
АТМ, что позволяет получить скорости 20, 30 и 40 Mbps в нисходящих потоках при
объединении в один канал соответственно двух, трех и четырех телефонных пар.

Новые стандарты, вне всякого сомнения, еще больше увеличат популярность этой технологии доступа в текущем десятилетии.

Функциональные возможности: ADSL/ADSL2/ADSL2+ модем, способный работать в режиме роутера или моста, устанавливать PPP-соединения, а также позволяющий достаточно подробно настроить сервис NAT (Network Address Translation - трансляция сетевых адресов).

На роутере расположены следующие индикаторы (слева направо):

• индикатор питания/состояния системы
• индикаторы активности LAN-порта
• индикатор активности ADSL-соединения
• индикатор активности PPP-соединения

Сзади на роутере расположены (слева направо):

• 1 × WAN порт RJ-11
• 1 × LAN-порт RJ-45
• кнопка Reset (сброс параметров)
• разъем питания
• копка включения/отключения питания

Устройство поставляется в следующей комплектации:

• роутер
• 2-метровый патчкорд RJ-45
• 2 × 2-метровых патчкорда RJ-11
• сплиттер
• диск с инструкцией
• адаптер питания
• руководство по быстрой установке и настройке на русском языке

Вид изнутри

Устройство выполнено на базе процессора TNETD7300 компании (32-битный RISC процессор, с поддержкой USB и Ethernet)

На плате также установлено 2 Мбайта FLASH памяти TE28F160 и 8 Мбайт SDRAM-памяти W986416EH-7.

Коротко о технологии ADSL

ADSL расшифровывается как Asymmetric Digital Subscriber Line (Ассиметричная цифровая абонентская линия). Данная технология использует стандартные медные телефонные линии для обеспечения широкополосной высокоскоростной передачи цифровых данных. ADSL значительно увеличивает пропускную способность медной телефонной линии, не создавая помех обычным телефонным сервисам. ADSL обеспечивает скорость до 8 Мбит/с для прямого канала (скачивание из Интернет, WAN -> LAN) и до 1 Мбит/с - для обратного канала (LAN -> WAN) в зависимости от качества телефонной линии и типа используемой модуляции.

В последнее время ADSL оборудование в нашей стране набирает популярность в связи с повсеместным внедрением широкополосного доступа в Интернет.

Связь между ADSL-модемом и DSLSM"ом провайдера осуществляется с использованием технологии асинхронной передачи данных (ATM). От провайдера к DSLAM"у сигнал может идти по ATM, Ethernet или какой-либо другой технологии (в нашем случае сигнал к DSLAM"у идет по Ethernet).

Более подробную информацию о технологии ADSL можно найти в статье, посвященной .

Отличие ADSL2/2+ от ADSL

При разработке стандартов ADSL2 был максимально использован опыт внедрения технологии ADSL. В технологии осталась обратная совместимость со "старым" ADSL, использованы улучшенные алгоритмы модуляции, скорость передачи подбирается адаптивно в зависимости от дальности связи и качества канала. Все это привело к увеличению максимальной скорости до 12 Мбит/с (для прямого канала), а также увеличению дальности связи. В технологии использованы улучшенные средства диагностики на обоих концах линии, что позволяет быстро устранить неисправности (адаптивность к линии).

В ADSL2+ вдвое увеличена полоса используемых частот, что привело к 2-кратному увеличению пропускной способности (до 24 Мбит/с для прямого канала). Также выросла максимальная скорость обратного канала с 1 до 2 Мбит/с.

Широкомасштабному внедрению этих технологий на рынок Москвы мешает большая распространенность технологии ADSL.

Коротко о технологии ATM

ATM - это метод передачи информации между устройствами в сети маленькими пакетами постоянной длины, называемыми ячейками. Длина каждой ячейки составляет 53 байта (5 байт заголовок и 48 байт - данные). Использование ячеек малой длины позволяет максимально сократить задержки, которые обычно возникают при передаче больших пакетов. Использование постоянной длины ячеек также позволяет получать примерно постоянные задержки при передаче, а это, в свою очередь, позволяет эмулировать устройства с фиксированной скоростью передачи. Внедрение технологии ATM требует достаточно больших финансовых затрат, которые на текущий момент никак не могут сравниваться с затратами на внедрение того же Ethernet.

Технология ATM имеет поддержку приоритизации ячеек, тем самым, обеспечивая необходимое качество обслуживания QoS - Quality of Service. Разным приложениям требуется различный уровень качества обслуживания, а технология QoS и ATM позволяет обеспечивать этот уровень.

Поскольку приходящие из разных источников ячейки могут содержать голосовые, видео данные - необходимо обеспечить контроль для передачи всех типов трафика. Для решения этой задачи используется концепция виртуальных каналов. Виртуальный канал - набор сетевых ресурсов, выглядящих как реальное соединение между пользователями. В заголовке ячеек ATM виртуальный канал обозначается комбинацией двух полей: VPI (идентификатор виртуального пути) и VCI (идентификатор виртуального канала). Данные параметры указываются в параметрах устанавливаемого соединения.

Спецификации устройства:

корпус	пластиковый, допускается горизонтальная установка или подвес на стену
	исполнение		Indoor
проводной сегмент
WAN	тип	ADSL2+ (ITU Annex A)
	количество портов	1
	типы поддерживаемых соединений	PPPoE	да
		PPPoA	да
		Bridge mode	да
		Dynamic IP in 1483 Bridge Mode	нет
		Fixed IP in 1483 Bridge Mode	да
		CLIP (IPoA)	нет
		Static IP	да
		Dynamic IP (DHCP)	да
LAN	количество портов	1
	auto MDI/MDI-X	да
ручное блокирование интерфейсов	нет
возможность задания размера MTU вручную	нет
основные возможности
конфигурирование устройства и настройка клиентов	администрирование	WEB-интерфейс	да
		WEB-интерфейс через SSL	нет
		собственная утилита	нет
		telnet	да
		ssh	нет
		COM-порт	нет
		SNMP	да
	возможность сохранения и загрузки конфигурации	да, через FTP
	встроенный DHCP сервер	да
	поддержка UPnP	да
метод организации доступа в Интернет	Network Address Translation (NAT-технология)	да
	возможности NAT	one-to-many NAT (стандартный)	да
		one-to-one NAT	да
		возможность отключения NAT (работа в режиме роутера)	да
Встроенные VPN-сервера	IPSec	нет
	PPTP	нет
	L2TP	нет
VPN pass through	IPSec	нет
	PPTP	нет
	PPPoE	да
	L2TP	нет
Traffic shaping (ограничение трафика)	да, ограничение исходящего трафика средствами ATM
DNS	встроенный DNS-сервер (dns-relay)	да
	поддержка динамического DNS	да, только DynDNS.org
внутренние часы	присутствуют, возможно ручное задание времени
	синхронизация часов	да (NTP, Time, Daytime), адрес сервера синхронизации указывается вручную
встроенные утилиты	ICMP ping	да
	traceroute	нет
	resolving	нет
логирование событий	да, системные события, файрволл
	логирование исполнения правил файрвола	да
	способы хранения	внутри устройства	да
		на внешнем Syslog сервере	да
		отправка на email	нет
SNMP	поддержка SNMP Read	да
	поддержка SNMP Write	да
	поддержка SNMP Traps	да
Роутинг
статический (задания записей вручную)	да, но только при управлении через Telnet или консоль
динамический роутинг	на WAN интерфейсе	возможность отключения	--
		RIPv1	нет
		RIPv2	нет
	на LAN интерфейсе	возможность отключения	да
		RIPv1	да
		RIPv2	да
возможности встроенных фильтров и файрвола
поддержка SPI (Stateful Packet Inspection)	??
наличие фильтров/файрвола	на LAN-WAN сегменте	да
типы фильтров	с учетом SPI	нет
	по MAC адресу	нет
	по source IP адресу	да, в том числе по подсети
	по destination IP адресу	да, в том числе по подсети
	по протоколу	да, TCP/UDP/ICMP
	по source порту	да
	по destination порту	да
	привязка ко времени	нет
	по URL-у	нет
	по домену	нет
	работа со службами списков URL для блокировки	нет
тип действия	allow	да
	deny	да
	log	да
поддержка спец. приложений (netmeeting, quicktime etc)	нет
виртуальные сервера	возможность создания	да
	задания различных public/private портов для виртуального сервера	нет
	возможность задания DMZ	да
питание
тип БП	внешний, 9VDC 1A
поддержка 802.1af (PoE)	нет
дополнительная информация
версия прошивки	V3.40(UH.2) от 05/09/2005
размеры, мм	111 × 106.5 × 35
вес, г	172

Конфигурирование

Конфигурация устройства осуществляется через WEB-интерфейс, по протоколу Telnet. Скриншоты WEB - интерфейса приведены .

Список параметров SNMP настроенного ADSL модема приведен .

Рассматриваемый роутер позволяет достаточно подробно настроить сервис NAT (Network Address Translation - преобразование сетевых адресов). Возможно использование двух пунктов: "SUA Only" и "Full Feature"

Пункт "SUA Only" (Single User Account) - применяется в случае, если WAN-интерфейс имеет 1 IP-адрес. Пункт "Full Feature" употребляется, когда WAN-интерфейс имеет несколько адресов.

SUA Only NAT позволяет задать 11 виртуальных серверов, трансляцию портов при этом использовать нельзя

Full Feature NAT позволяют задать 10 расширенных правил NAT. В каждом правиле можно указать тип NAT и адреса для переадресации.

Доступны следующие типы NAT:

• Тип "One to one" сопоставляет 1 внешний IP-адрес с одним внутренним
• Тип "Many to one" сопоставляет диапазон внутренних IP-адресов с одним внешним IP-адресом
• Тип "Many to many overload" позволяет сопоставить несколько внешних IP-адресов нескольким внутренним IP-адресам для распределения нагрузки между ними.
• Тип "Many to many no overload" работает также как и "One to One", но указываются диапазоны внешних и внутренних IP-адресов, при этом диапазоны должны быть равными
• Тип "Server" работает так же, как и "One to one" но позволяет задать диапазон используемых портов

Сохранение/загрузка конфигурации и прошивки может осуществляться по протоколу FTP: для этого нужно зайти на устройство по FTP с логином "root" и паролем, установленным на управление роутером:

Файл "ras" - файл с прошивкой, файл "rom-0" - файл с конфигурацией.

Устройство также поддерживает управление по протоколу Telnet

Настраивая устройство по Telnet, можно настроить файрвол, а также задать записи статического роутинга, которые нельзя задать через WEB-интерфейс.

Настройка правил файрвола осуществляется почему-то только через интерфейс Telnet, а в настройках WEB-интерфейса есть только пункт "Internet Security ", который по своим настройкам вряд ли можно сравнить с полнофункциональным файрволом.

Тестирование производительности

Тестирование проводного сегмента

Рассматриваемый нами роутер помимо технологии ADSL поддерживает также технологии ADSL2 и ADSL2+. Тестирование проводного сегмента проводилось в режиме маршрутизатора (NAT включен), при этом никаких правил ограничения полосы пропускания не применялось.

Для тестирования ADSL соединения применялся ADSL коммутатор , предоставленный нам российским представительством компании .

Настройки DSLAM"а позволяют задавать время задержки передачи данных (interleave delay). Это время, указанное в миллисекундах, влияет на размер передаваемого за раз блока данных. Если это время установлено, например, в 10 мс - в единый блок собираются данные пришедшие за 10 мс. Задержка используется для коррекции ошибок передачи с использованием алгоритма Reed-Solomon (метод Рида-Соломона) - этот алгоритм более эффективен при использовании больших блоков данных. Увеличение времени задержки позволяет увеличить размер единого блока данных как раз для более эффективной работы алгоритма Reed-Solomon. Увеличение времени задержки оправдывает себя при низком качестве телефонной линии и ее большой протяженности, на качественной телефонной линии небольшой длины выгоднее минимизировать задержки.

Значения Interleave delay устанавливаются отдельно для прямого и обратного каналов. Для того чтобы увидеть, как это изменение отражается на задержках связи достаточно воспользоваться утилитой Ping. При установке задержек на прямом и обратном каналах в 0 мс, Ping показывает время приема-передачи порядка 7~8 мс. При увеличении значений Interleave delay время приема-передачи увеличивается.

Так как длина нашей ADSL-линии составляет всего порядка двух - трех метров - мы можем ограничиться нулевым временем задержки (стандартное значение - 16 мс, на DSLAM"е от ZyXEL по умолчанию стоит значение - 4 мс). Исходя из предыдущего опыта тестирования различного ADSL-оборудования, максимальные скорости передачи данных были достигнуты при использовании нулевых задержек (режим Fast).

При тестировании в режиме ADSL, использовалась G.dmt модуляция, так как именно при ее использовании можно развить максимальную скорость в режиме ADSL. В режимах ADSL2 и ADSL2+ модуляция и скорость выбираются автоматически (адаптивно), поэтому никаких дополнительных настроек не задается.

Тест LAN-WAN - тестирование проводилось по .

Максимальные скорости:

• ADSL G.dmt: 8,73 Мбит/с
• ADSL2: 9,69 Мбит/с
• ADSL2+: 17,48 Мбит/с

Технология ADSL2 отличается от ADSL только типом модуляции сигнала, использование которой позволяет повысить скорость передачи (в нашем случае примерно на 1 Мбит/с).

В технологии ADSL2+ диапазон используемых частот расширен вдвое - от этого и увеличение производительности почти в 2 раза.

Скорость обратных каналов практически одинаковая во всех случаях, хотя при использовании ADSL2+ она должна достигать 2-х Мбит/с.

Теперь посмотрим, как поведет себя трафик при использовании более мелких пакетов:

При уменьшении размера пакетов, разница от использования различных технологий (ADSL, ADSL2, ADSL2+) сглаживается, и максимальные скорости отличаются не так сильно, как при тестах с максимальным размером пакетов.

При уменьшении размера пакетов скорость передачи значительно уменьшается. Уменьшение скорости происходит, так как увеличиваются накладные расходы на передачу данных. Например, если данные передаются пакетами по 64 байта, то каждый пакет для передачи через ATM-соединение разбивается на 2 ячейки по 53 байта (48 байт - данные и 5 байт - заголовок) - таким образом, объем передаваемого трафика возрастает почти в 2 раза. С уменьшением размера пакета также уменьшается размер полезных данных в нем, в то время как размер "накладных расходов" для каждого пакета остается неизменным. Таким образом, при одном и том же значении пропускной способности канала, значение полезной пропускной способности может меняться в десятки раз в зависимости от размера используемых пакетов - сильнее всего это проявляется при использовании пакетов малой длины.

Значительное падение скорости при использовании полнодуплексного режима, возможно, связано с некоторыми аспектами работы протокола TCP. TCP - протокол с гарантированной доставкой - он требует подтверждение о доставке каждого отправленного пакета. При учете маленькой ширины обратного канала и его полной загруженности эти подтверждения могут теряться, а при потере подтверждения пакет отправляется заново - следовательно, "полезная скорость", которую мы как раз и замеряем, падает, так как одни и те же данные передаются повторно. Вдобавок, протокол TCP при возрастании потерь уменьшает скорость передачи данных. Таким образом, падение скорости прямого канала в полном дуплексе, возможно, связано с аспектами работы протокола TCP при малой ширине обратного канала.

Тестирование возможностей ограничения трафика

Рассматриваемый роутер поддерживает ограничение общей полосы пропускания с помощью механизма QoS (Quality of Service - качество обслуживания). Для корректной работы QoS - необходима поддержка QoS на всех ATM устройствах (в нашем случае на самом роутере и на DSLAM"е). QoS позволяет регулировать параметры отправления данных - то есть, изменяя параметры QoS, мы изменяем ширину обратного канала. При использовании TCP трафика у нас также меняется пропускная способность прямого канала - об этой особенности протокола TCP мы уже говорили выше.

В настройках QoS присутствует 3 пункта: UBR (Unspecified Bit Rate), CBR (Constant Bit Rate) и VBR (Variable Bit Rate), что означает соответственно передачу с заранее неопределенной скоростью, передачу с постоянной скоростью и передачу с переменной скоростью.

UBR не предоставляет гарантий относительно качества услуг и полосы пропускания и предполагает наличие протокола более высокого уровня, например, TCP для исправления ошибок передачи. TCP позволяет регулировать скорость передачи в зависимости от количества потерянных пакетов (для уменьшения потерь протокол TCP понижает скорость передачи, тем самым как бы разгружая линию, а чем меньше загрузка линии - тем меньше потерь).

Пункт CBR (Constant Bit Rate) означает, что данному соединению будет предоставляться заранее определенная полоса пропускания канала. При выборе данного пункта значение ширины полосы пропускания указывается в поле PCR (Peak Cell Rate - пиковая скорость передачи), в котором задается максимальная скорость трафика.

Пункт VBR (Variable Bit Rate) означает, что для данного соединения полоса пропускания канала может меняться со временем. При выборе данного пункта устанавливаются 3 значения: Peak Cell Rate - пиковая скорость, Sustain Cell Rate - средняя скорость и Maximum Burst Size. С максимальной скоростью может передаваться ограниченное количество трафика, указываемое в пункте Maximum Burst Size, а со средней скоростью трафик может передаваться неограниченно долго.

Сначала выбирался пункт CBR (Constant Bit Rate) обеспечивающий постоянную полосу пропускания, при тестировании менялся параметр PCR (Peak Cell Rate) - пиковая скорость (в случае CBR он же является средней скоростью). Тестирование проводилось только в полудуплексном режиме при использовании технологии ADSL2+, так как именно эта технология позволяет развить максимальную скорость. Результаты теста занесены в таблицу.

Новые стандарты ADSL: ADSL2 и ADSL2 plus

В июле 2002 международный телекоммуникационный союз (ITU) закончил разработку двух новых стандартов ADSL (G.992.3 и G.992.4), вместе называемых «ADSL2». В январе 2003, одновременно с тем, как число пользователей чипсетов ADSL первого поколения перевалило за 30 миллионов, G.992.5 официально присоединился к семейству ADSL2 под названием ADSL2plus (или ADSL2+).
Провайдеры и пользователи сыграли ключевую роль при разработке стандарта ADSL2, так как благодаря их отзывам ITU включил в новый стандарт множество различных дополнений, увеличивающих производительность и функциональность. В результате ADSL2 будет более дружественным к пользователям и более выгодным для провайдеров и обещает повторить успех ADSL на протяжении остатка десятилетия.
ADSL2 (ITU G.992.3 и G.992.4) содержит множество нововведений, направленных на улучшение производительности и взаимодействия сетей и поддержку новых приложений, служб и вариантов установки. Среди изменений - улучшения производительности, адаптации скорости, диагностики и многое другое.
ADSL2plus (ITU G.992.5) удваивает пропускную способность приема информации, достигая скорости в 20 Мбит/с на телефонных линиях длиной в 1500 метров. Решения на базе ADSL2plus в основном будут мультимодальными, позволяя взаимодействовать как с чипсетами ADSL2, так и с ADSL и ADSL2plus.
ADSL2plus позволит провайдерам настроить их сети на поддержку продвинутых служб, например, «гибкое» видео с единственным решением как для коротких, так и дальних расстояний. Он включает в себя все возможности ADSL2, поддерживая способность взаимодействия с существующим оборудованием. Таким образом, провайдерам можно осуществлять постепенную модернизацию оборудования, а не сразу же менять все целиком.

улучшения скорости и дальности

ADSL2 специально разрабатывался для улучшения скорости и дальности ADSL, в основном для достижения лучшей производительности на длинных линиях с помехами. ADSL2 может достигать скоростей приема и передачи до 12 Мбит/с и 1 Мбит/с соответственно, в зависимости от дальности и прочих факторов. Это стало возможным благодаря использованию более эффективных методов модуляции, уменьшению количества служебной информации, увеличению эффективности кодирования, и применению расширенных алгоритмов обработки сигнала.
Эффективность модуляции в ADSL2 повышена за счет совместного применения четырехмерной, 16-и фазовой решетчатой и 1-битной квадратурной модуляции. Это позволяет получить более высокие скорости на длинных линиях с низким соотношением сигнал/шум.
Системы ADSL2 используют меньшее количество служебной информации благодаря кадру с программируемым количеством служебных битов. Поэтому, в отличие от ADSL первого поколения, где служебные биты в кадре были фиксированы и потребляли 32 кбит/с от полезной информации, количество служебных бит в кадре может меняться от 4 до 32 кбит/с. В системах ADSL первого поколения на длинных линиях, где скорость передачи информации и так невысока (например, 128 кбит/с), под служебную информацию фиксировано отведено 32 кбит/с (или более 25% общей скорости). В системах ADSL2, это значение может быть снижено до 4 кбит/с, что добавит к пропускной способности дополнительные полезные 28 кбит/с.
На длинных линиях, где, как правило, скорости передачи низки, ADSL2 позволяет достичь большей эффективности кодирования кода Рида-Соломона. Это возможно благодаря улучшениям в кадрах, повышающим гибкость и программируемость при создании кодовых слов.
Вдобавок, механизм инициализации содержит множество улучшений, поднимающих скорость передачи в системах ADSL2:
- снижение мощности с двух сторон, позволяющее снизить перекрестные наводки;
- обнаружение размещения контрольного сигнала приемником, устраняющее помехи от AM радио;
- обнаружение несущих, используемое приемником для инициализационных сообщений для устранения помех от AM радио и других неприятностей;
- улучшения в области идентификации канала для настройки приемника и передатчика;
- отключение сигнала во время инициализации для включения схем подавления радиочастотных помех.
На рисунке 1 показаны скорость и дальность ADSL2 в сравнении с ADSL первого поколения. На длинных линиях ADSL2 даст прирост скорости на 50 кбит/с для входящего и исходящего потоков. Это увеличение скорости достигается на увеличенных на 180 метров линиях, что эквивалентно увеличению площади покрытия на 6%.

Рис. 1.

диагностика

Сложность определения источника проблем зачастую становилась преградой для использования ADSL. Для облегчения поиска неисправностей в трансиверы ADSL2 были добавлены расширенные возможности диагностики. Они предназначены для выявления неисправностей во время и после установки, мониторинга производительности во время работы и для облегчения модернизации.
Для выявления и устранения проблем, трансиверы ADSL2 могут осуществлять измерения уровня шума в линии, затухания и отношения сигнал/шум на обоих концах линии. Результаты этих измерений могут быть собраны при использовании специального режима диагностики, даже если качество линии неудовлетворительно для установки нормального соединения ADSL.
Вдобавок ADSL2 может осуществлять мониторинг производительности в реальном времени, показывающий качество линии и уровень шума на обоих концах линии. Эта информация преобразуется программным обеспечением и затем может использоваться провайдером для слежения за качеством соединения ADSL и предотвращения отказов. Она также может быть использована для определения возможностей предоставления пользователю более быстрого соединения.

улучшения в области энергопотребления

Трансиверы ADSL первого поколения работали в активном режиме круглые сутки, независимо от того, использовались они или нет. Учитывая то, что количество установленных модемов ADSL может достигать нескольких миллионов, можно было бы сберечь огромное количество электроэнергии, если бы модемы умели входить в спящий режим. Это также сохранило бы энергию для трансиверов ADSL, работающих в небольших аппартных, где существуют сложности с нагревом. Для решения этих проблем в управление питанием ADSL2 имеются два режима, предназначенные для снижения общего потребления энергии при обслуживании «всегда включенного» подключения пользователя. Эти режимы включают:

Рис. 2.

L2-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет статистическое сохранение энергии на ADSL трансивере с центральной станции (ATU-C) путем быстрого входа и выхода в режим низкого энергопотребления на основе интернет-трафика, идущего через соединение ADSL.
L3-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет общее энергосбережение как для ATU-C, так и для удаленного ADSL-трансивера (ATU-R) путем перехода в спящий режим, пока соединение не используется длительное время.
Режим L2 является одним из важнейших нововведений стандарта ADSL2. Трансиверы ADSL2 могут входить и выходить в режим L2 на основе интернет-трафика, передаваемого по соединению. Когда пользователь скачивает большие файлы, трансивер работает на полную мощность (этот режим также называется L0) для обеспечения максимальной скорости загрузки. Когда интенсивность интернет-трафика снижается, например, когда пользователь читает длинный текст, системы ADSL2 могут перейти в режим низкого энергопотребления L2, в котором скорость передачи сильно уменьшается, и, соответственно, снижается общее энергопотребление.
Находясь в режиме L2, система ADSL2 может мгновенно вернуться в режим L0 и увеличить скорость передачи информации как только пользователь инициирует загрузки файла. Механизмы входа/выхода в L2 и результирующие адаптации скорости передачи данных работают без всяких сервисных прерываний или даже одной битовой ошибки и, таким образом, незаметны для пользователя.
Режим энергопотребления L3 является спящим режимом и используется, когда пользователь не использует сеть. При переключении в него никакой трафик не передается. Когда пользователю снова нужна сеть, ADSL-трансиверам понадобится всего лишь около трех секунд для переинициализации и установления связи.

адаптация скорости

Телефонные провода связаны вместе в многопарные кабели, содержащие 25 или больше витых пар. В результате, электрические сигналы с одной пары могут навестись на соседние пары в кабеле (Рис. 3). Это явление называется «перекрестные наводки» и может препятствовать передаче данных ADSL. Более того, изменение уровня перекрестных наводок в кабеле может привести к обрыву ADSL-связи.

Рис.3.

Для решения этих проблем ADSL2 адаптирует скорость передачи данных в режиме реального времени. Это нововведение, называемое бесшовной адаптацией скорости (Seamless Rate Adaption, SRA), позволяет системам ADSL2 изменять скорость передачи данных по соединению прямо во время работы без сервисных прерываний или ошибок в битах. Для этого ADSL2 определяет изменения в канале связи, например, когда местная АМ-радиостанция выключает свой передатчик на ночь - и прозрачно для пользователя меняет скорость передачи.
SRA основана на разделении уровня модуляции и кадрового уровня в системах ADSL2. Благодаря этому, уровень модуляции может поменять параметры скорости передачи данных без модификации параметров на кадровом уровне, которая вызвала бы потерю модемами кадровой синхронизации и, следовательно, не поддающиеся исправлению битовые ошибки или перезапуск системы. SRA использует процедуры усовершенствованной «горячей» реконфигурации (sophisticated online reconfiguration) (OLR) ADSL2 для того, чтобы бесшовно изменять скорость передачи данных по соединению.
Протокол, используемый для SRA, работает следующим образом:
1. Приемник отслеживает соотношение сигнал/шум для канала и определяет, что необходимо произвести адаптацию скорости передачи данных для сложившихся условий.
2. Приемник отправляет передатчику сообщение для инициализации изменения скорости передачи. Это сообщение содержит все необходимые параметры передачи для новой скорости. Эти параметры включают число модулируемых бит и мощность передачи для каждого субканала системы ADSL с множеством несущих.
3. Передатчик отправляет сигнал «Sync Flag», который используется в качестве маркера для определения точного времени, в течение которого новые параметры передачи будут использоваться.
4. Сигнал «Sync Flag» определяется приемником, и теперь приемник и передатчик без каких-либо системных прерываний переключаются в другой скоростной режим.

объединение для достижения более высоких скоростей

Общим требованием к провайдерам является возможность предоставления различного качества услуг различным пользователям. Скорость передачи данных можно существенно повысить путем одновременного использования нескольких телефонных линий. Для поддержки такой возможности, ADSL2 поддерживает стандарт af-phy-0086.001 «инверсное мультиплексирование ATM (Inverse Multiplixing for ATM, IMA)», разработанный для традиционных архитектур ATM. Используя IMA, чипсеты ADSL2 могут объединять две и более медных пар в одно соединение ADSL. В результате достигается гораздо большая гибкость скорости входящего потока данных (рис. 4).

Рис.4.

IMA определяет новый уровень, который находится между физическим уровнем и уровнем ATM. На стороне передатчика, этот подуровень, называемый подуровнем IMA, получает один поток ATM от уровня ATM и распределяет его между множеством физических подуровней. На стороне приемника, подуровень IMA получает части ATM от множества физических подуровней, собирает их в один поток ATM и отправляет уровню ATM.
Подуровень IMA определяет разбиение на кадры IMA, протоколы и управляющие функции, которые используются для осуществления вышеописанных операций, когда физические подуровни содержат битовые ошибки, асинхронны или имеют различные задержки. Для того чтобы работать при данных условиях, стандарт IMA также требует модификации некоторых стандартных функций физического уровня ADSL, например, отброс приемником пустых или поврежденных пакетов. ADSL2 поддерживает специальный режим IMA, предназначенный для совместимости с ADSL.

разбиение на каналы и многоканальный голос через DSL (CVoDSL)

ADSL2 поддерживает возможность разбиения полосы пропускания на несколько каналов с различными характеристиками для различных приложений. Например, ADSL2 может одновременно поддерживать голосовые приложения, которым требуются низкие задержки, но допустима высокая частота ошибок и информационные приложения, для которых не так важны задержки, но важна как можно более низкая частота ошибок. Разбиение на каналы также предоставляет поддержку CVoDSL, метода прозрачной передачи производных линий голосового трафика TDM через DSL. CVoDSL резервирует из полосы пропускания DSL каналы по 64 кбит/с (рис.5) для доставки PCM DS0 от DSL модема на удаленный терминал центрального офиса подобно обычной телефонной системе. Далее, оборудование доступа через PCM передает голосовые DS0 прямо на коммутатор каналов.

Рис.5.

Рис.6.

некоторые дополнительные выгоды

ADSL2 поддерживает также некоторые другие важные функции, перечисленные ниже.
Улучшенная совместимость. Микросхемы различных производителей совместимы и могут спокойно работать совместно.
Быстрый запуск. ADSL2 поддерживает быстрый запуск, который снижает время инициализации от более 10 с (требуемых для ADSL) до менее 3-х.
Полностью цифровой режим. ADSL2 позволяет использовать для передачи данных еще и голосовой диапазон, добавляя к исходящему каналу еще 256 кбит/с. Это довольно привлекательная для офисного применения возможность, так как, как правило, в офисах голосовые и информационные линии разделены и требуется большая пропускная способность исходящего канала.
Поддержка служб, основанных на пакетах. ADSL2 включает уровень PTM-TC (Packet Mode Transmission TransConvergence layer) позволяющий передавать через ADSL2 службы, основанные на пакетах (например, Ethernet).

ADSL2plus

ADSL2plus разработан в ITU в январе 2003 и включен в стандарты ADSL в качестве G.992.5. Рекомендация ADSL2plus удваивает скорость входящего потока на линиях длиной менее 1500 метров.
В то время как первые два члена семейства стандартов ADSL2 устанавливают полосы частот входящего канала до 1.1 МГц и 552 кГц соответственно, ADSL2plus устанавливает полосу частот для входящего канала до 2.2 МГц. В результате достигается значительное увеличение скорости входящего канала на более коротких линиях (см. рис 8). Скорость исходящего канала ADSL2plus зависит от качества связи и находится в районе 1 Мбит/с.

Рис.8.

ADSL2plus может также использоваться для снижения перекрестных наводок. Для этого он может использовать тоны между 1.1 МГц и 2.2 МГц, маскируя частоты входящего канала в районе 1.1 МГц. Это может оказаться полезным, когда терминалы ADSL подключаются к центральному пункту через один и тот же кабель в том же порядке, в котором осуществлена подводка к домам клиентов (рис. 9). Перекрестные наводки от линий удаленных терминалов на линии от центрального пункта могут существенно снизить скорости передачи данных на линии от центрального пункта.

Рис.9.

ADSL2plus может решить эту проблему путем использования частот ниже 1.1 МГц от центрального пункта к удаленному терминалу и частот между 1.1 МГц и 2.2 МГц от удаленного терминала до дома пользователя. Это уничтожит большинство перекрестных наводок между службами и защитит скорость передачи данных на линии от центрального офиса.

По материалам DSL forum, перевод Дмитрия Герусса.

ADSL с английского языка расшифровывается как Ассиметричная цифровая абонентская линия (Asymmetric Digital Subscriber Line). Существует несколько типов DSL-соединений: ADSL, HDSL и VDSL. В основе всех трех вариантов лежит телефонная линия .

Что такое ADSL

Технология DSL была разработана во времена, когда телефонная линия стала популярной и появилась у каждого гражданина страны. В конце 80-х – начале 90-х годов появилась первая версия протокола ADSL. Она поддерживала скорость входящего трафика до 1 Мбит/с, а исходящего – до 8 Мбит/с.

АДСЛ зародилась благодаря компании Bellcore, которая в середине восьмидесятых годов искала методы для создания интерактивного ТВ. Далее технологию взяли на вооружении поставщики услуги доступа к «мировой паутине». Таким образом, появились первые устройства, передающие и принимающие сигналы – АДСЛ-модемы.

Сегодня асимметричная линия используется в отдаленных поселениях , где невозможно использовать другую проводную технологию или беспроводную связь посредством 3/4G USB-модемов

Технология ADSL — принцип работы

Первое слово в названии – асимметричная – подразумевает, что используется неравномерное распределения телефонной линии между приемом и отправкой данных.

В данном случае входящий трафик имеет более широкую полосу пропускания по сравнению с исходящим. Ранее мы упоминали ориентировочные цифры – разница в скорости может достигать восьмикратного значения.

Использование телефонной линии, как средства передачи данных подразумевает, что ADSL использует другую частоту в кабелях. Данный факт позволяет использовать телефон и Интернет одновременно, не создавая помех друг для друга.

Иногда возникают ситуации, при которых использование телефонной жилы для двух направлений наводит определённые помехи , но такие случаи редки и связаны с неправильной экранировкой кабеля.

Сигнал поступает от провайдера и приходит до конечного пользователя на специальное оборудование – модем. Он транслирует поступивший поток данных в цифровое значение.

Используемое оборудование

Как и в любой технологии, ADSL тоже использует специальное оборудование и комплектующие. Рассмотрим более детально на примере схемы ниже.

Сигнал, идущий из телефонной розетки, изначально поступает на специальное устройство – сплиттер . Он разделяет его на телефонный и высокочастотный . Первый напрямую идет к устройству связи, а второй на транслятор. В свою очередь сетевое устройства перерабатывает поступивший аналоговый поток в цифровой. После этой операции данные могут быть обработаны операционной системой конченого устройства пользователя: например, рабочая станция или планшет.

ADSL модем

Сетевое устройство является точкой входа аналогового потока данных. Он может преобразовывать сигнал в оба направления одновременно, что позволяет использовать полосу пропускания более эффективно.

Чистые АДСЛ модемы уже почти не производятся, так как существует более современное сетевое оборудование – маршрутизаторы. О них будет рассказано ниже.

ADSL кабель

Кабель представляет собой провод с разъемом RJ-12. Он используется для подключения телефонной линии к модему.

Содержит в себе четыре жилы , по которым передается аналоговой сигнал на вход и выход.

Маршрутизаторы

Улучшенная версия модема. Представляет собой оборудование, способное не только принимать и передавать сигнал для конечного пользователя, но также маршрутизировать трафик внутри локальной сети.

Используя АДСЛ-роутер, пользователь может подключить несколько устройств для получения доступа к «мировой паутине».

На сегодняшний день большинство ADSL-маршрутизаторов обладает встроенным модулем WiFi, что позволяет подключать к Интернету мобильные устройства.

Сплиттеры и микрофильтры

Для разделения сигнала, поступающего по телефонной линии для модема и телефона, используется специальный фильтр – сплиттер.

Принцип работы следующий. Один входящий сигнала – несколько выходящих. Простейший пример сплиттера изображен на скриншоте выше. Он может разделять максимум на 16 сигналов.

Микрофильтры нужны для создания двух параллельных сигналов. Это позволяет использовать ADSL интернет и телефон одновременно, без создания помех в линии.

Другое оборудование

Существуют и другие устройства, использующиеся для создания подключения к «мировой паутине» на основе технологии ADSL.

Например, у пользователя есть только АДСЛ-модем, но он хочет использовать дома беспроводную связь. Ему придется приобрести дополнительно маршрутизатор с Wi — Fi модулем . Он подключается через порт Ethernet к модему.

Второй распространенный вариант. Есть офисное помещение, в котором доступ к глобальной сети организован посредством технологии ADSL. Чтобы предоставить Интернет в каждой помещение необходимо приобрести коммутаторы и маршрутизатор . Первые ставятся в каждом офисе отдельно, а роутер проведет правильную маршрутизацию данных внутри локальной сети.

Основные этапы подключения

Первым дело подключаем телефонный кабель, идущий в помещение, через сплиттер. Далее из разъема P hone выводим провод к телефону, а из ADSL – к сетевому оборудованию.

Следующим шагом подключаем АДСЛ устройство к сети электропитания и соединяем его с рабочей станцией посредством кабеля Ethernet.

На последнем этапе, пользователь проводит настройку сетевого оборудования в соответствии с инструкцией, представленной провайдером.

Максимальная скорость ADSL

Скорость передачи данных при использовании АДСЛ зависит от стандарта, применяемого провайдером. Последний вариант – ADSL2++. Данные можно свести в одну таблицу.

Информация, представленная выше, является теоретической, т.е. указанные значения достигаются при идеальных условиях . По факту, 13-15% скорости теряется при прохождении сигнала от провайдера до конечной точки. Этот факт обусловлен техническими характеристиками используемого оборудования.

Также не следует забывать и о других абонентах. Сигнал поступает от единой точки выхода поставщика услуг. На нее подключено множество других клиентов, соответственно общее значение скорости начинает разделяться на равные части.

Преимущества и недостатки технологии

Преимущества использования технологии АДСЛ:

1. Абоненты получают высокочастотный сервис доступа к «мировой паутине» без прокладки дополнительных кабелей в помещении.
2. Организовать глобальную сеть можно практически в любом месте, где присутствует проведенная телефонная линия.
3. Первоначальные финансовые затраты на подключение ниже некоторых других методов.
4. Высокая скорость загрузки файлов для конечного клиента.
5. Используя современное сетевое оборудование, клиент может организовать беспроводную сеть .

Недостатки:

1. Существует более современные решения подключения к Интернету, предоставляющие высокую скорость загрузки.
2. Технология отдает большую часть канала на входящий трафик , а исходящий в разы ниже. Соответственно отправка файлов большего объема другому абоненту займет продолжительное время.
3. Качество и стабильность сигнала зависит от телефонной линии , которая не рассчитана на высокочастотные сигналы.