Подробности ADSL

По мере развития интернета для обеспечения полноценной работы в нем требовались все большие и большие скорости доступа – если сначала интернет был преимущественно текстовым, то в последние несколько лет популярность завоевали уже сервисы, связанные с передачей звука и видеоизображения в реальном времени, да и даже объемы типичной страницы, благодаря красочной графике и флэш-анимациям, выросли с единиц и десятков килобайт до сотен килобайт, а иногда и нескольких мегабайт.
Однако, если с обеспечением высокоскоростным доступом в Сеть крупных организаций каких-либо проблем не было, то предоставление домашнего доступа всегда упиралось в одно и то же – так называемую "последнюю милю". Этим термином в телефонии традиционно обозначается кабель, проложенный от некоего узла (например, телефонной станции) до абонента, то есть конечного пользователя. Проблема же заключалась в том, что стоимость прокладки такого кабеля обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов, причем, очевидно, в случае подключения домашнего пользователя она целиком ложится на его плечи, делая индивидуальное высокоскоростное подключение к Сети непомерно дорогим.

По этой причине для доступа в интернет традиционно использовалась уже существующая инфраструктура, то есть обычная телефонная сеть. Действительно, ведь в современном городе телефон уже есть практически в каждой квартире, иначе говоря, если использовать телефонную линию еще и для доступа в интернет, то стоимость прокладки кабеля будет равна нулю, и клиенту придется оплатить лишь стоимость конечного оборудования, то есть модема.

Однако в городской телефонной сети, изначально предназначенной для передачи голоса, полоса частот принудительно ограничена на уровне около 4 кГц – этого более чем достаточно для привычных задач телефона, больший же частотный диапазон лишь усложнил бы работу телефонной сети (слышимость бы лишь ухудшилась из-за появления высокочастотных помех и увеличения взаимных наводок между соседними линиями). Такое ограничение, разумеется, распространяется и на передаваемые модемом сигналы, не позволяя достичь высоких скоростей передачи данных – в течение многолетнего развития модемов удалось достичь скорости всего лишь 33,6 кбит/сек.

Выше на схеме показана несколько примитивная ситуация – на практике все сколь-нибудь крупные провайдеры подключаются к телефонной сети по цифровым каналам; впрочем, 4-килогерцовый фильтр со стороны пользователя при этом все равно никуда не исчезает.

Немного улучшилась ситуация лишь с появлением стандарта V.90, позволявшего довести скорость передачи от провайдера к клиенту до 56 кбит/сек., но даже такая скорость достигалась далеко не всегда – во-первых, если между провайдером и его клиентом в телефонной сети производилось более одного преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую (в современных телефонных сетях сигнал между АТС передается в цифровой форме), то протокол V.90 не работал вообще; во-вторых, он оказался весьма чувствителен к качеству линии – далеко не на всех линиях, где стабильно работал V.34, удавалось получить качественную работу V.90. И, опять же, дальнейшее увеличение скорости в существующей телефонной сети было невозможно (теоретический предел составляет 64 кбит/сек., однако на практике скорость сознательно ограничивается для уменьшения взаимных помех между соседними линиями).

По мере того, как привычные модемы переставали удовлетворять нужды пользователей, стали появляться всевозможные альтернативные варианты, не использующие телефонную сеть, но так или иначе решающие проблему высокой стоимости прокладки "последней мили". Наибольшее распространение получили две технологии – радиодоступ и спутниковый доступ.
Первая технология заключалась в установке вместо проводной "последней мили" радиоканала – один приемопередатчик располагался непосредственно у клиента, второй – на расположенной неподалеку станции, которая подключалась уже к магистральному каналу, например, оптоволоконному. Увы, но такое решение опять же оказалось достаточно дорогим и отнюдь не универсальным – антенны обязательно должны были располагаться в прямой видимости друг друга, поэтому каждая базовая станция могла обслуживать лишь сравнительно небольшое число клиентов, что отрицательно влияло на стоимость подключения и дальнейшей работы.

Вторая технология – это знакомый также многим спутниковый интернет. Так как передающая спутниковая антенна весьма и весьма дорога, то для подключения домашних пользователей была разработана гибридная система, в которой нисходящий поток данных (от провайдера к пользователю) передавался через спутник и принимался обычной недорогой параболической антенной, совершенно аналогичной используемым в системах приема спутникового телевидения, а восходящий поток (от пользователя к провайдеру) передавался через привычную телефонную сеть с помощью обычного модема. Увы, но и такая система не решала большей части проблем – пользователь по-прежнему для работы в интернете вынужден был занимать телефонную линию, а скорость передачи данных от него оставляла желать лучшего, что делало невозможным, например, проведение двусторонних телеконференций. Да и с односторонней трансляцией видеосигнала могли возникнуть проблемы – передача сигнала через спутник порождала довольно заметные задержки.

Таким образом, ни одна из беспроводных (или частично беспроводных, как в случае со спутниковым интернетом) технологий так и не смогла завоевать популярность, хотя бы отдаленно сравнимую с популярностью привычного коммутируемого доступа через городскую телефонную сеть. Проводные же технологии продолжали упираться в стоимость прокладки "последней мили"...
Выход из этого тупика оказался достаточно очевиден. Ведь полосу пропускания телефонной сети ограничивает оборудование, установленное на самой АТС, в то время как от клиента к АТС идет самый обычный медный кабель, способный передавать значительно более высокие частоты, чем какие-то три килогерца... Таким образом родилась идея DSL (Digital Subscribers Line) – установить один модем, как и раньше, у пользователя, подключив его к обычной телефонной линии, а другой модем (точнее, DSLAM – DSL Access Multiplexer) – не у провайдера, а на той же АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя, причем включить его до оборудования самой АТС. В результате между модемами оказывался фактически простой кусок провода, без каких-либо присущих телефонной сети ограничений. Разумеется, из-за необходимости установки оборудования на каждой АТС затраты на постройку и поддержание сети были заметно выше, чем в случае классического коммутируемого доступа, когда все модемы провайдера устанавливались на одной АТС, однако по сравнению со стоимостью других способов предоставления высокоскоростного доступа в интернет технология DSL оказалась не просто дешевой, а очень дешевой.

Пожалуй, единственным серьезным конкурентом для DSL была технология, использующая другую уже существующую инфраструктуру – сети кабельного телевидения. Технически их использование было более чем оправданным – ведь они изначально предназначены для передачи высокочастотного (десятки и сотни мегагерц) сигнала, однако практически распространенность кабельного телевидения намного ниже, чем телефонных сетей, что и привело к большей популярности DSL.

Технология ADSL (Asymmetric DSL) представляет собой вариант DSL, в котором доступная полоса пропускания канала распределена между нисходящим и восходящим трафиком несимметрично – для абсолютного большинства пользователей нисходящий трафик значительно более существенен, чем восходящий, поэтому предоставление для него большей части полосы пропускания вполне естественно.

Как я уже отмечал выше, обычная телефонная сеть (в англоязычной литературе она обычно обозначается аббревиатурой POTS, Plane Old Telephone System) использует полосу частот 0...4 кГц. Чтобы не мешать использованию телефонной сети по ее прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона частот находится на уровне 26 кГц, то есть за пределами не только частотного диапазона телефонов, но даже за пределами возможностей человеческого слуха. Верхняя же граница, исходя из требований к скорости передачи данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц. Эта полоса пропускания делится на две части – частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены восходящему потоку данных, а частоты от 138 кГц до 1,1 МГц – нисходящему.
Такое частотное разделение предоставляет ADSL еще одно преимущество над коммутируемым доступом – если обычный модем занимает телефонную линию, делая невозможным одновременное использование телефона и доступ в интернет, то ADSL-модем никоим образом не мешает работе телефона – Вы можете спокойно разговаривать по нему, не отключаясь от интернета, и при этом не будете ощущать никаких неудобств. Разумеется, возможны ситуации, когда либо высокочастотный сигнал ADSL-модема негативно влияет на электронику современного телефона (на старые телефоны с дисковыми номеронабирателями он, очевидно, повлиять не может – влиять там практически не на что), либо телефон из-за каких-либо особенностей своей схемотехники вносит в линию посторонний высокочастотный шум или же сильно изменяет ее АЧХ в области высоких частот; для борьбы с этим в телефонную сеть непосредственно в квартире абонента устанавливается фильтр низких частот, пропускающий к обычным телефонам только низкочастотную составляющую сигнала и устраняющий возможное влияние телефонов на линию. Отмечу, что обычный аналоговый модем, подключенный через фильтр, продолжает работать как ни в чем не бывало, так как не нуждается в каких-либо сигналах, выходящих за пределы максимально пропускаемых фильтром 4 кГц.

Вообще говоря, фильтры принято делить на микрофильтры и сплиттеры. Под первыми понимаются фильтры, включаемые непосредственно перед телефонами – между телефонной розеткой и собственно проводом, идущим к телефону (отмечу, что здесь под телефонами понимаются также и обычные аналоговые модемы), под вторыми – фильтры, включаемые на вводе телефонной сети в квартиру и разделяющие ее на две части – ADSL и обычную телефонную. Как видите, разница только в месте установки, по устройству же как микрофильтры, так и сплиттеры совершенно одинаковы, так что большого смысла акцентировать на этом внимание нет.

Разумеется, возможности кабеля не безграничны – с ростом его длины увеличивается сопротивление, в то время как ADSL-оборудование позволяет работать при сопротивлении кабеля не более 1500 Ом. Исходя из этого нетрудно определить и пределы работы ADSL – если от Вашей квартиры до АТС проложен кабель длиной более 5,2 км, то ADSL-модем имеет полное право не заработать вообще. Если же длина кабеля составляет ровно 5,2 км, то заработать он должен, но скорости выше 128 кбит/сек. не гарантируются. Идеальными же условиями считается длина кабеля не более 1,8 км – при этом ADSL-модем может развить максимальную скорость, составляющую 8 Мбит/сек. от провайдера к пользователю и 1,2 Мбит/сек. от пользователя к провайдеру. Разумеется, цифры эти ориентировочные – в каждом конкретном случае они зависят от сечения используемого в телефонной линии кабеля и его состояния (наличие разъемов и "скруток", всевозможные внешние помехи и так далее), однако практика показывает, что скорость в 1 Мбит/сек. вполне реальна для любой городской телефонной линии сколь-нибудь разумного качества. Опять же отмечу, что значение для ADSL имеет только качество провода от Вашей квартиры до АТС – все, что стоит дальше, оказывает самое непосредственное влияние на обычный коммутируемый доступ, но не имеет никакого отношения к ADSL. И пусть в Вашем районе стоит декадно-шаговая АТС постройки пятидесятых годов прошлого века, разговаривать по телефону можно только криком, а обычный модем отказывается соединяться с провайдером на скорости выше 9600 бит/сек. – если на Вашей АТС возможна установка ADSL-оборудования, то Вы имеете все шансы получить доступ в интернет со скоростью в несколько мегабит в секунду.

Выше был описан наиболее распространенный, базовый вариант ADSL, также известный под названиями G.dmt и Full rate ADSL. Однако существует и другой вариант, "облегченный", известный как G.lite или Universal ADSL. В отличие от G.dmt в нем сильно урезана полоса используемых частот и, соответственно, максимальная скорость соединения – она составляет всего лишь 1,5 Мбит/сек. "вниз" и 512 кбит/сек. "вверх". Достоинств же у G.lite два – во-первых, этот стандарт позволяет немного удешевить оборудование, во-вторых, он менее требователен к качеству линий и в большинстве случаев не требует установки фильтра, позволяя пользователю просто подключить модем к телефонной розетке, без какого-либо вмешательства в разводку телефонного провода по дому (благодаря этому G.lite иногда также называют "plug-n-play ADSL"). Впрочем, уже сейчас ADSL-модем, полностью поддерживающий как G.lite, так и G.dmt, можно купить менее чем за 50 долларов, да и не во всяких условиях при установке даже G.lite удается обойтись без фильтра – все зависит исключительно от используемых Вами телефонов и качества разводки телефонного кабеля по Вашей квартире, так что выгода от использования G.lite не столь уж высока.