Как добыть из меди золото?

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), позволяющая по телефонной медной паре передавать данные со скоростью до 7-8 Мбит/с (правда, на небольшие расстояния: 3-5 км и, с такой скоростью, только в одном направлении) находится в числе главных претендентов на решение проблемы последней мили.

Начало семейству технологий xDSL (кроме ADSL в него входят HDSL, IDSL, VDSL и другие разновидности) положила десять лет назад компания Bellcore, ныне Telcordia Technologies. В 1994-95 годах сформировались асимметричные модификации цифровой абонентской линии: ADSL. В последующие пять лет микроэлектронные фирмы разработали чипсеты для ADSL-связи, производители оборудования выпустили модемы, провайдеры - согласились их использовать, тем не менее очевидно, что технология внедряется гораздо медленнее, чем ожидалось.

Интересно сравнить прогнозы и реальные цифры. Так, авторитетнейшая исследовательская фирма Dataquest в 1997 году "грозила", что к концу 1999-го число xDSL-линий достигнет 5,8 миллиона (всего в мире насчитывается около 800 млн. телефонных пар). И вот близок конец того самого года, а линий проложено в 3-5 раз меньше. Причем наибольшие разочарования вызывает именно сектор ADSL, который должен был обеспечить массовый рынок высокоскоростным подключением к Интернету.

Почему же технология цифровой связи, задействующая неиспользованный потенциал существующих телефонных линий, все-таки пробуксовывает? Причин тому несколько.

Конкуренты

Технология ADSL, обещавшая пользователям мегабитные потоки, к моменту выхода на рынок оказалась в жестком конкурентном окружении. Во-первых, за пару лет аналоговые модемы удвоили пропускную способность (а благодаря тайваньским производителям, еще и подешевели до 40-50 долларов), и сегодня скорость 56 кбит/с более чем удовлетворяет многих Web-серферов. Во-вторых, появились и набрали силу другие методы скоростного доступа в Интернет.

В США главным конкурентом ADSL в области высокоскоростного доступа в Интернет являются кабельные модемы. Подавляющее большинство (96-98%) американских домов подключено к сетям кабельного телевидения (КТВ). Как следствие, тягаться в популярности с кабельными модемами пока не может никто. Так, к началу 1999 года в США было продано 500 тыс. кабельных модемов, а линий ADSL работало только 39 тысяч. (Для справки: всего доступ к Интернету имеют более 30 млн. американских семей.)

ТОЛКАЧИ

Понятно, что перспективы ADSL во многом зависят и от производителей компьютеров. Ведь сегодня PC зачастую предлагается с подключением к Интернету (и даже в качестве домашней страницы "прошивается" конкретный портал). Год назад на выставке "Comdex" фирма Compaq выступила с инициативой Triple Play, предложив широкополосное подключение к Интернету либо через кабельные модемы, либо через ADSL, либо с использованием обычного доступа по коммутируемой линии с турбированием нисходящего трафика через DirecPC. Одновременно Dell выдвинула аналогичную программу ConnectDirect. Обе компании заключили соответствующие договора с крупнейшими телефонными операторами США.

Сегодня ПК c ADSL-модемами предлагают такие крупные производители, как Compaq (модемы построены на чипсетах Alcatel Microelectronics и Lucent), Dell (на Lucent и Analog Devices), IBM (на Texas Instruments). Подтолкнет ли сей факт внедрение ADSL?

Судьба ADSL на американском рынке по большей части находится в руках региональных компаний Белла [1] (SBC, US West, Bell South, Bell Atlantic и Ameritech). В 1998-1999 годах все они объявили о предоставлении услуг подключения по линиям ADSL. Стоимость ежемесячной абонентской платы составляет (в зависимости от скорости соединения) от 50 до 200 долларов плюс 200-300 долларов за подключение. К сожалению, данные об успехах ADSL на "домашнем" рынке крайне скудны. В основном указывается лишь потенциальное, но не реальное число подключенных к ADSL пользователей. Но энергичность, с которой компании Белла стремятся внедрить ADSL на американском рынке, налицо: только SBC [2] намерена инвестировать около 6 млрд. долларов в течение трех лет. В тринадцати подконтрольных ей штатах вместо пятисот существующих базовых ADSL-станций появится 25 тысяч (!), что позволит охватить DSL-услугами 80% из 77 млн. абонентов компании. Что характерно, в рамках проекта компания SBC развивает и оптоволоконную инфраструктуру (будет проложено около 20 тыс. километров оптоволокна). Это по сути означает, что "медь" останется только внутри домов, а сами дома будут подключаться к станциям уже по оптоволокну [3]. Способ, кстати, очень характерен для развитых стран и (теоретически) значительно упрощает внедрение ADSL-услуг.

В Европе ситуация иная. Здесь широко используются цифровые сети ISDN. В частности, в Германии значительная часть семей подключена именно к ISDN-сетям. Абонентская плата за этот вид услуг, обеспечивающий абонента 64-килобитным цифровым каналом, составляет всего 46 марок в месяц плюс 120 марок за подключение (по расценкам Deutsche Telekom). При этом абонентская плата за обычный аналоговый телефон всего на 6 марок меньше. А в Нидерландах, к примеру, c 2004 года и вовсе планируется полностью перевести телефонную связь на ISDN. Так что убедить европейцев, подписанных на ISDN-услуги, выложить деньги за ADSL не так-то просто. Хотя строительство ADSL-сетей все-таки идет, например в Великобритании: British Telecom с недавних пор предлагает подключение по ADSL с ежемесячной абонентской платой 60-240 долларов, в зависимости от скорости канала.

Что касается Азии, то здесь ситуация пока наиболее туманна, и судьбу ADSL во многом решит спрос именно на этом региональном рынке. А спрос может оказаться достаточно большим, во всяком случае, полгода назад NEC объявила о выпуске собственного чипсета ADSL, а корейские фирмы Samsung Electronics и Hyundai Electronics недавно начали выпуск ADSL-модемов на чипсете TNET3000 от Texas Instruments. По некоторым оценкам, до конца 2000 года в азиатском регионе заработают 300 тыс. асимметричных линий. Следует учесть, что телекоммуникационный рынок Азии тоже неоднороден. Например в Китае при поддержке компартии, Microsoft и местных компаний планомерно внедряется доступ в Интернет через сети КТВ. Об ADSL разговора нет...

width=450

МУЛЬТСЕРВИС

Не стоит ассоциировать ADSL (равно как и DSL вообще) только с широкополосным доступом в Интернет. Если вспомнить историю, то ADSL изначально создавалась для систем "видео по запросу". Сами системы не прижились, а ADSL получила вторую жизнь только благодаря быстрому развитию Интернета. Так что ADSL - лишь физическая среда для передачи больших потоков информации.

Если ADSL (или ее преемники) все-таки получит распространение, она может оказаться удобной основой мультисервисных сетей. Например, помимо доступа в Интернет, потребителя можно обеспечить дополнительными телефонными линиями (та же SBC обещает своим абонентам вместе с ADSL-услугами до четырех телефонных каналов).

По мере распространения DSL все большее внимание привлекает технология VoDSL (Voice over DSL), суть которой состоит в создании дополнительных телефонных линий за счет использования пропускной способности физического канала DSL. Одним из примеров реализации VoDSL на практике является оборудование компании Jetstream Communications (помимо этого, системы VoDSL разрабатывают CopperCom и TollBridge Technologies. Как и Jetstream - это типичные компании start-up).

Схема создания дополнительных телефонных линий с помощью продуктов Jetstream основана на двух типах устройств и выглядит следующим образом (см. рис.). Масштабируемый шлюз CPX-1000 (число обслуживаемых линий - до 100 тысяч) служит для обмена голосовым трафиком между "пакетной" сетью и коммутатором обычной телефонии. CPX-1000 поддерживает все необходимые стандарты, благодаря чему совместим с любыми телефонными коммутаторами 5-го класса (сейчас протестированы коммутаторы Lucent и Nortel). Интегрированные устройства доступа (integrated access devices, IAD) выпускаются Jetstream и ее партнерами. Их задача - преобразование трафика голоса и данных в пакеты и передача по физическому каналу xDSL. Для подключения телефонов имеются как обычные порты, так и порты ISDN; локальная сеть "стыкуется" с IAD по интерфейсам Ethernet и V.35. В качестве пакетной среды может использоваться сеть ATM или frame relay. Заметим, что поставщиком локальной (и дальней) телефонной связи по дополнительным линиям в данном случае не обязательно должен выступать непосредственный телефонный оператор (так называемый ILEC). Коммутацию голосовых линий в телефонную сеть может осуществлять любая другая компания (их называют CLEC), у которой установлен шлюз типа CPX-1000 и коммутатор 5-го класса.

Сейчас оборудование Jetstream позволяет реализовать в одном DSL-канале до шестнадцати телефонных линий. Этого вполне достаточно для потребностей малого и среднего бизнеса. Причем доступная полоса пропускания используется динамически: по мере роста трафика данных уменьшается не число телефонных каналов, а лишь скорость передачи данных. В настоящее время Jetstream Communications имеет OEM-соглашения об интеграции своего оборудования с такими известными производителями, как Alcatel, ECI Telecom, Lucent Technologies, Nokia, Nortel Networks и Orckit.

Конечно, нельзя не отметить, что асимметричная природа ADSL несколько противоречит передаче голосового трафика, где в обоих направлениях требуется одинаковая пропускная способность. Тем не менее и медленного канала (в G.Lite трафик от абонента не превышает 512 кбит/с) вполне хватает для передачи телефонного трафика. А с появлением VDSL, возможно, снова будет поднят вопрос о передаче полноценных видеопрограмм. Но это будет уже в XXI веке.

"Дикий Запад стандартизации"

Так назвал один из известных специалистов нынешнее положение дел в сфере xDSL-стандартов. На сегодня не существует единого, утвержденного Международным телекоммуникационным союзом (ITU) стандарта ADSL, которого бы придерживались производители оборудования. Правда, ITU принял несколько DSL-стандартов [4]: G.Lite, G.dmt и G.hs (G.994). G.dmt - стандарт, определяющий метод модуляции DMT (см. ниже); G.994 - алгоритм "рукопожатия" ADSL-устройств (аналог стандарта V.8 для аналоговых модемов) в потоке 1 кбит/с и рекомендованный для использования во всех видах DSL.

G.Lite (принятый в этом году) заслуживает особого разговора. Пару лет назад витала идея создания единого стандарта Universal ADSL (UADSL), для чего даже была образована рабочая группа UAWG. Основными требованиями, которые предъявлялись к будущему стандарту, являлась низкая стоимость оборудования, более умеренные скорости (до 1,5 Мбит/с в нисходящем направлении) и возможность отказаться от использования частотных разделителей (splitters). Последние позволяют делить полосу пропускания телефонной линии между обычной телефонией (ТфОП) и сигналом ADSL, что, в свою очередь, дает возможность беспрепятственно пользоваться тем и другим одновременно.

Принятие стандарта Universal ADSL должно было поставить точку в противоборстве двух алгоритмов модуляции CAP и DMT. CAP (амплитудно-фазовая модуляция с удалением несущей) в ADSL исторически использовалась раньше. DMT (многочастотная модуляция, в G.Lite используется 256 частотных диапазонов шириной по 4 кГц) была запатентована компанией Aware и сегодня все чаще используется в ADSL-оборудовании. DMT имеет ряд преимуществ, например (по крайней мере теоретически) можно освободить первые 4 кГц под канал ТфОП без частотных разделителей. По этой и другим причинам DMT был положен в основу UADSL.

Впоследствии ITU взял проект UADSL под свою опеку и утвердил стандарт G.Lite (облегченная версия ADSL). На деле G.Lite пока не оправдывает ожиданий. Хотя производители чипсетов довольно быстро поддержали молодой стандарт и встроили его в свои наборы микросхем для ADSL, но сделали это осторожно, опционально. Так же осторожны были и производители оборудования. И оказалось, не зря. Испытания устройств G.Lite показали, что их преимущества перед ADSL не очевидны. Снижение скорости передачи (за счет сужения спектра) практически не сняло ограничений на число линий, которые можно задействовать под G.Lite в одном кабеле и получить более или менее скоростной канал.

Не полностью в G.Lite оказалась решенной задача совместного использования ADSL и обычной телефонии. Оказалось, что устройствам G.Lite все равно требуются микрофильтры [5]. В частности, испытания модемов Orckit американским оператором GTE показали, что 81% абонентов теряют скорость при параллельной работе телефона. А двадцати трем процентам абонентов, даже при опущенной трубке, для нормальной связи нужны микрофильтры. В итоге хотя на рынке уже имеются модемы, поддерживающие G.Lite, ни одна американская телефонная компания не стала внедрять их в массовом порядке. Лишь формально такие планы анонсировали Bell South и упомянутая GTE.

Так что станет ли все-таки G.Lite стандартом де-факто - неизвестно. Возможно, со временем задача совместимости ADSL-устройств решится сама собой. Дело в том, что чипсеты для них делает ограниченный круг фирм: Alcatel, Analog Devices, Conexant (бывшая Rockwell Semiconductor), Lucent, Motorola, Orckit (в союзе с Fujitsu), STMicroelectronics, Texas Instruments, ZyXEL и еще несколько менее известных. Вдобавок в конце октября Intel лицензировала у Aware технологию модуляции DMT, а решительность Intel в вопросах стандартизации всем хорошо известна.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ПОМЕХИ

Константин Тузов

Иной раз, беседуя по телефону, можно услышать чей-то параллельный разговор или модемный писк. Порой он бывает еле слышным и не мешает говорить, порой - громким и назойливым. Это перекрестные помехи. Дело в том, что витая пара, по которой течет разговорный ток, излучает электромагнитные волны, создающие помехи в соседней витой паре телефонного жгута. Происходит это благодаря наличию паразитной емкости между соседними парами. И чем выше частота тока, тем сильнее эффект. Поскольку DSL-модемы работают на частотах до 1,5 МГц, величина емкости оказывается достаточной для сильного взаимного влияния двух соседних пар.

Перекрестные помехи, которые принято делить на NEXT (Near End) и FEXT (Far End), могут существенно снизить производительность линии связи DSL-модемов вплоть до пропадания соединения. NEXT возникает, если приемник модема воспринимает сигнал от передатчика, находящегося на том же конце линии, а FEXT - если приемник модема воспринимает сигнал не от своего напарника на противоположном конце линии, а от другого передатчика. Установлено, что помехи типа FEXT сильнее влияют на линии связи с несимметричной передачей данных (ADSL), чем на линии симметричной передачи типа HDSL.

К сожалению, эффективных методов борьбы с перекрестными помехами до сих пор не существует. Из вышесказанного следует, что для уменьшения влияния помех следует уменьшать паразитную емкость между соседними витыми парами. Понятно, что при эксплуатации нескольких линий связи внутри одного жгута их устойчивой работы можно добиться только путем перебора и отыскания пар с наименьшим взаимным влиянием либо переноса части линий в соседние жгуты.

ADSL в России

Последние два-три года в России испытывались ADSL-модемы самых разных фирм. Накопленный опыт показал, что на практике использование в среднестатистическом кабеле более двух-трех пар под ADSL с сохранением высокой скорости соединения (более 2 Мбит/с) маловероятно.

Сама специфика технологии ADSL в идеале требует, чтобы провайдер и телефонный оператор выступали в одном лице. В Москве введения таких услуг логично ожидать от МГТС и ее дочерних компаний: "ПТТ-Телепорт", "Голден Лайн", "МТУ-Информ". Что в принципе и подтверждается телодвижениями последних.

Одно время среди российских тестеров довольно популярным было оборудование фирмы 3Com серии Affinity, использующее модуляцию CAP. В серию входят два продукта: AxCELL Cardset - двухпортовый модуль маршрутизации для сервера доступа и Viper-DSL - абонентский модем. Их тестирование на московских линиях (в частности, компанией Plus Communications) давало удовлетворительные результаты только в том случае, если в кабеле отводилась под ADSL всего одна пара (рекорд, равный 3 Мбит/с, был показан на линии протяженностью 2,3 км при диаметре жилы 0,5 мм). Эти же продукты выбрала провайдерская компания "ПТТ-Телепорт", начавшая весной 1998 года предоставлять услуги подключения по ADSL. Однако сейчас интерес к оборудованию 3Com заметно упал (видимо, из-за недостатков способа модуляции CAP, вдобавок до сих пор не стандартизованного).

В том же 1998 году компании "Голден Лайн" и "Реллайн" провели сначала лабораторные испытания ADSL-оборудования, а затем привлекли к тестированию конкретных пользователей. Было испытано большое количество ADSL-оборудования самых разных производителей (3Com, Cisco, Newbridge, Pairgain и др.). Коротко результат можно выразить одним словом: "работает". Но проект внедрения ADSL и "Голден Лайн", и "Реллайн" пока заморозили.

Сейчас, по неофициальным данным, вслед за своими "дочками" линиями ADSL занялась сама МГТС. Что из этого получится, обязательно сообщим.

Перспективы

Итак, несмотря на свои преимущества, технология ADSL по разным причинам внедряется гораздо медленней, чем ожидалось. Вдобавок к острой конкуренции с другими технологиями, очевидной дороговизне оборудования и отсутствию стандартов есть и чисто технические проблемы. Главная из них - упомянутое ограничение на число пар, которые можно отвести под ADSL в одном телефонном кабеле (см. врезку о перекрестных помехах) [6].

Если взглянуть на перспективы ADSL в мировом масштабе, то здесь многое зависит от производителей аппаратуры и провайдеров. Толчок может дать появление более доступных по цене модемов (200-300 долларов) и/или использование ADSL-оборудования на правах аренды. Это заодно снимает вопрос совместимости, так как марку оборудования определяет оператор [7].

Частоты,

Не исключено, что ADSL станет лишь промежуточным этапом в переходе к другим технологиям. Причем не к облегченному G.Lite, а к более "быстрым" модификациям. Например, к VDSL (very high speed DSL), которая обеспечивает очень высокую скорость на небольшом расстоянии [8]. Сейчас технология только зарождается, но на женевской выставке "Telecom '99" Alcatel уже представила образцы VDSL-оборудования. Одно из удобств VDSL заключается в универсальности: она предоставляет либо симметричный канал (как HDSL) по 26 Мбит/с в каждую сторону, либо асимметричный канал до 52 Мбит/с в сторону потребителя. Правда, все это на расстоянии порядка трехсот метров. Однако если устанавливать точки доступа прямо в домах, то трехсот метров может оказаться вполне достаточно. Кроме того, устраняется негативное влияние интерференции, поскольку в домовой разводке она уже не так заметна, как в туго набитых кабелях.

Возвращаясь к российскому рынку телекоммуникаций, нельзя не отметить его своеобразия. Ассимиляция различных технологий здесь идет подчас непредсказуемо. Например, RadioEthernet, который во всем мире по большей части используется для связи внутри зданий, в России взят за основу публичных городских сетей передачи данных. Другой пример: "домашний" стандарт радиотелефонии DECT отечественные разработчики приспосабливают для телефонизации целых районов и для все той же передачи данных на внушительное расстояние.

Сейчас уже ясно, что, несмотря на успех кабельных модемов в мире, в России они не нашли широкого применения. Причин тому несколько, и в первую очередь - необходимость крупных инвестиций в модернизацию кабельных сетей. Во многих из них используются односторонние усилители, что делает невозможным передачу в направлении от абонента к провайдеру. Недостаточна и покупательская способность населения. Себестоимость одного подключения превышает 500 долларов, к тому же внедрение кабельных модемов эффективно при высокой плотности подключений, поскольку приходится среди прочего модернизировать и домовую разводку.

Тем не менее, потребность в повсеместном распространении широкополосного Интернета "есть и будет есть", так что у ADSL (или ее последователей) шансы на успех в России еще остаются. Хотя нельзя не признать, что слабые места ADSL "гармонично" дополняют и наши телефонные кабели. Многие из них "постарели", имеют нарушения изоляции (следствием чего является хорошо известное всем ухудшение связи в дождливую погоду). Нередко для улучшения разборчивости речи в линии связи включают катушки индуктивности, призванные компенсировать погонную емкость телефонной линии. Эти катушки улучшают прохождение сигнала в речевом диапазоне (примерно 3,5 кГц), однако делают работу xDSL-модемов невозможной.

Опыт отечественной эксплуатации показывает, что на xDSL-оборудовании при "паспортном" расстоянии, как правило, удается достичь скорости 64-512 кбит/с в любом направлении.

Так что для поголовного обеспечения российских квартир скоростными линиями технология ADSL в чистом виде вряд ли подойдет. Впрочем, и скорость 8 Мбит/с на сегодня сопоставима с пропускной способностью каналов Интернет-провайдеров и потому вряд ли может быть эффективно использована частным пользователем. То есть в дальнейшем, как и сейчас, ADSL будет использоваться для подключения корпоративных клиентов. Кроме того, разделяемое подключение к Интернету небольших сетей (масштаба квартиры, подъезда, дома, городка) - тоже вполне подходящая область для ADSL в XXI веке.

Во всяком случае, в ближайшие пять лет станет ясно, что такое ADSL. То ли философский камень, превращающий медь в золото. То ли промежуточный шаг к более совершенным технологиям проводной связи. То ли еще один пример того, как некстати порой оказываются в общем-то неплохие технологии.

1 (обратно к тексту) - Как известно, компании Белла возникли в 1984 году после расчленения AT&T. AT&T была оставлена сфера дальней связи, а "дочкам" Белла (образованным по территориальному признаку) - локальная связь. По иронии судьбы мама с дочками оказались по разные стороны баррикад. AT&T теперь стремится внедрить в домах широкополосный доступ по сетям КТВ, а "дочки" Белла напирают на DSL.

2 (обратно к тексту) - SBC, завершающая сейчас 62-миллиардное поглощение Ameritech, стала крупнейшим оператором локальной связи в США, за что недавно была удостоена чести "войти" в индекс Доу-Джонса.

3 (обратно к тексту) - Это утверждение было бы верно скорее по отношению к России с ее многоэтажками. Америка же в массе своей одноэтажная, поэтому волокно скорее всего предполагается подводить к кварталам, а структура сетей будет гибридной - волоконно-коаксиально-"витопарной", или FTTC. - Г.Б.

4 (обратно к тексту) - Имеется ряд национальных стандартов на ADSL. Американский национальный институт стандартов (ANSI), точнее, его рабочая группа T1E1.4, приняла стандарт ADSL, обеспечивающий скорость передачи до 6,1 Мбит/с (ANSI T1.413). Европейский институт стандартизации телекоммуникаций, официальный орган Евросоюза (ETSI), дополнил ANSI T1.413 c учетом "европейских" требований.

5 (обратно к тексту) - Компания 2Wire, начавшая выпуск пассивных микрофильтров для ADSL, рассчитывает заработать на них не меньше, чем другие фирмы на ADSL-чипсетах.

6 (обратно к тексту) - Можно, конечно, задействовать и все телефонные пары. Но тогда скорость передачи будет черепашьей.

7 (обратно к тексту) - Аренда абонентского оборудования практикуется операторами, внедряющими ADSL в развитых странах (символично, что телефонные аппараты в прошлом веке тоже оставались в собственности телефонных компаний).

8 (обратно к тексту) - И приближается по дальности к оборудованию HomePNA 2, обеспечивающему построение сходных с Ethernet сетей прямо на домашней телефонной проводке, на расстояниях до 100 метров и со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с (см. рис.).