Девиз, вынесенный в заголовок, берет свое начало от английского выражения "Capitalize On Copper" - девиза компании Schmid Telecom AG (Цюрих, Швейцария), одного из мировых лидеров в производстве аппаратуры для высокоскоростной передачи данных по электрическому кабелю. За последние 120 лет по всему миру были проложены миллионы километров линий телекоммуникаций из доброй старой меди. Приход цифровой эры, оптоволокна, казалось, положил конец применению медного кабеля. Однако жизнь распорядилась по-другому. Технология DSL позволила использовать медные линии для передачи со скоростями до 51 Мбит/с, доказав, что уложенный в землю кабель - ценнейший капитал, который еще не время списывать в утиль.
МЕДЬ ЗАКОПАНА В ЗЕМЛЮ, НО ЕЩЕ НЕ МЕРТВА
Требования к скорости передачи информации растут в логарифмическом масштабе. Однако средой передачи от азбуки Морзе (10 бит/с) до VDSL (51 Мбит/с) служит все тот же электрический кабель. Технологии Цифровых Абонентских Линий (DSL - Digital Subscriber Loop) позволяют достичь на медном кабеле скоростей и качества передачи, ранее доступных лишь на волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС).
Первой и наиболее распространенной технологией в ряду DSL является высокоскоростная цифровая абонентская линия (High-bit-rate Digital Subscriber Loop - HDSL). HDSL обеспечивает дуплексный (в обе стороны) обмен на скорости 2048 Кбит/с (Е1). Для передачи используются одна, две или три пары обычного электрического кабеля (например, КПП, КСПП) без подбора параметров и симметрирования. Система является однокабельной, т. е. через один кабель осуществляется и прием, и передача. Кроме того, при применении модуляции CAP (см. ниже) можно использовать для систем HDSL до 50 - 80% пар в одном кабеле. Примеры реализации технологии HDSL приведены на рисунках.
Следующей технологией DSL - асимметричная цифровая абонентская линия (Asymmetric Digital Subscriber Loop - ADSL). Технология ADSL обеспечивает передачу данных по электрическому кабелю со скоростью потоков до 8 Мбит/с. Передача осуществляется в одном направлении, именно поэтому технология называется асимметричной. Цифровая абонентская линия с изменяемой скоростью (Rate Adaptive DSL - RADSL) - технология, позволяющая передавать поток до 7 Мбит/с - в исходящем направлении и до 1 Мбит/с - во входящем. Данная технология рассматривается как перспективная для мультимедиа-приложений, где принимаемый информационный поток всегда много больше встречного, идущего от оконечной станции в сеть. Наконец, очень высокоскоростная абонентская линия (Very High-bit-rate DSL - VDSL) - технология будущего. Ожидается, что с помощью VDSL будет достигнута скорость передачи до 51 Мбит/с.
Что же дает технология DSL? Чем обусловлен столь массовый спрос на эти системы во всем мире?
1. Технология DSL позволяет использовать в новых цифровых приложениях миллионы и миллионы километров уже проложенного медного кабеля.
2. Длина линии, доступная для технологии DSL, достаточна для решения 90% задач, связанных с обеспечением доступа в сеть. Например, для систем HDSL типовая дистанция составляет от 5 км (диаметр провода 0,5 мм) до 16 км (диаметр провода 1,2 мм). И это без применения регенераторов!
3. Благодаря использованию существующей инфраструктуры (кабель и сооружения) и высокого "интеллекта" самой аппаратуры, ее установка занимает несколько часов. Попробуйте сравнить с финансовыми и временными затратами на прокладку ВОЛС.
Таким образом, технология DSL существенно повышает ценность уже произведенных инвестиций в медные линии.
Кто-то может возразить: "Все равно будущее за волокном, ведь ВОЛС обеспечивает большую пропускную способность, т. е. большую скорость передачи! Так что технологию DSL можно рассматривать лишь как временное решение". Возразить нечего. Однако специалисты, проанализировав тенденции развития телекоммуникаций, прогнозируют: "DSL - временная технология на ближайшие сорок лет".
"2B OR NOT 2B" is no longer a question
Наверное, большинство читателей знают, как звучит в оригинале крылатая фраза Шекспира: "Быть или не быть - вот в чем вопрос" (to be or not to be that is a question). Думаем, к концу этой главы вам будет понятно, какое отношение Шекспир имел к технологии DSL.
Дальнейший рассказ будет посвящен технологии HDSL, так как она уже прочно вошла в стандартный набор инструментов для построения современных сетей связи. Еще только прогнозируется применение ADSL, RADSL и VDSL в ближайшие 2 - 3 года, да и стоимость их пока относительно велика.
Итак, для HDSL существует две технологии кодирования - 2B1Q и CAP. Начнем, с 2B1Q как наиболее известной и распространенной. Технология 2B1Q изначально использовалась в ISDN для передачи потока 144 Кбит/с (2B+D, BRI ISDN). Это 4-уровневое кодирование с симметричным спектром. Тот же метод применяется и в HDSL. (Сравните со спектром кода HDB3, традиционного для телефонии G.703, ИКМ30). Очевидно, что благодаря более низкочастотному спектру, дистанция передачи в HDSL с кодом 2B1Q существенно больше (см. таблицу).
Другое важное новшество, появившееся в аппаратуре HDSL, - использование микропроцессорного метода эхокомпенсации. Он позволяет вести по каждой из задействованных линий (медных пар) одновременную передачу в обоих направлениях, так как система автоматически отфильтровывает (вычитает) из принимаемого сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо. Благодаря эхокомпенсации в одном кабеле могут быть одновременно задействованы несколько десятков пар. Кроме того, по каждой из пар (в системах HDSL, работающих по двум парам) передается поток 1168 Кбит/с, что дополнительно сокращает спектр передаваемого сигнала. Так как прием и передача по каждой паре ведутся независимо, нет необходимости в симметрировании пар. Важным преимуществом этого решения является также возможность создания централизованной системы диагностики и управления для многих сотен высокоинтеллектуальных систем HDSL, например аппаратуры WATSON швейцарской фирмы Schmid Telecom AG. Централизованное управление использует "лишние" 288 Кбит/с, остающиеся после суммирования 2-х потоков 1168 Кбит/с в один 2048 Кбит/с. Микросхемы для построения систем HDSL с кодированием 2B1Q производятся многими компаниями и относительно недороги.
Однако самой передовой технологией, применяемой в HDSL, является CAP - амплитудно-фазовая модуляция без несущей. Модуляция CAP, разработанная применительно к системам HDSL компанией AT&T, сочетает в себе последние достижения модемной технологии и микроэлектроники. 64-позиционная модуляционная диаграмма в 32 раза (по сравнению с HDB3) повышает информативность сигнала, что позволяет сократить излучаемый в линию спектр в десятки раз! На рис. показаны спектры сигнала с кодом HDB3 и модуляциями 2B1Q и CAP. Из анализа спектров видны 3 основных преимущества систем, основанных на CAP-модуляции:
- минимальный уровень создаваемых электромагнитных помех и наводок, обусловленный отсутствием излучения энергии на частоте свыше 240 кГц. Это позволяет использовать на соседних парах аналоговые системы уплотнения с частотным разделением каналов;
- отсутствие интерференции (взаимовлияния) и помех в спектре обычного телефонного сигнала ввиду отсутствия в спектре составляющих ниже 4 кГц. Это снимает ограничения по применению соседних пар для обычных абонентских или межстанционных соединений;
- нечувствительность к высокочастотным и импульсным шумам, так же как и к низкочастотным наводкам и искажениям, например при пуске мощных электрических машин (в метро, на железной дороге) или электросварке.
К сожалению, системам с модуляцией CAP присущи и недостатки. На сегодняшнем уровне развития технологии, энергопотребление аппаратуры, использующей CAP (около 12 Вт для системы WATSON 1), в 2 раза выше, чем для систем 2B1Q (6 Вт для аппаратуры WATSON 2). Это приводит к сложности создания дистанционно-питаемых регенераторов (репитеров) для систем CAP ввиду существующих ограничений на токи и напряжения в соединительных и абонентских линиях. Этот недостаток, правда, устранен в системах CAP нового поколения, таких, как WATSON 3, выпуск которых начнется в 1997 г. Другим недостатком CAP является относительно высокая стоимость микросхем, монопольное право на производство которых принадлежит компании Paradyne (в прошлом AT&T Paradyne).
Вернемся к заголовку. Компания Schmid Telecom AG, традиционно придерживаясь швейцарской политики нейтралитета, положила конец долго длившемуся спору - какая же из технологий (CAP или 2B1Q) лучше. Производя аппаратуру с использованием обоих методов модуляции, Schmid Telecom оставляет выбор за пользователем. Так что 2B (от 2B1Q) или не 2B (ведь если не 2B1Q, то CAP) - больше не вопрос! Все определяется конкретным приложением.
ГОСПОДИН ВАТСОН, ПОДОЙДИТЕ КО МНЕ!
Мне нужен поток 2 Мбит/с, но у меня нет оптики!
Первые слова, сказанные изобретателем телефона Александром Беллом своему помощнику Ватсону по примитивной телефонной линии ознаменовали перелом в телекоммуникациях - от телеграфа к телефону. Сейчас мы стоим у порога новой революции, когда цифровой поток 2 Мбит/с станет основой построения сети связи. Технология HDSL - ключ к этому.
Однако сама по себе технология еще не является пользовательским продуктом. Кроме приемопередатчика, важное значение имеют такие параметры, как надежность и гибкость системы, выбор интерфейсов, удобство использования и т. д. Ниже мы рассмотрим конкретную систему передачи на базе технологии HDSL - аппаратуру семейства WATSON фирмы Schmid Telecom AG.
Система WATSON 1 -первая из разработок компании Schmid Telecom
Система WATSON 1 использует технологию CAP и работает на двух парах электрического кабеля. Скорость по интерфейсу пользователя: 2048 Кбит/с, или nґ64 Кбит/с, где n = 1,...,32. Тип интерфейса: G.703/704, V.35 или X.21. Возможна работа без фрейминга (G.703), в прозрачном режиме. Линейная скорость (в каждой из пар) 1168 Кбит/с. Типичная дистанция передачи указана в приведенной выше таблице. Однако в зависимости от типа кабеля и его качества возможны и лучшие показатели. Так, на одном из участков сети аппаратура WATSON 1 работает на дистанции 22,3 км при диаметре жилы кабеля 1,2 мм. Заслуживает внимания также очень низкая степень взаимовлияния систем друг на друга и на стороннее оборудование. Например, в одном из реальных случаев 30 систем WATSON (задействованы 60 пар) эксплуатировались на одном 250-парном кабеле.
Благодаря использованию многофункционального фреймера, разработанного компанией Schmid Telecom, система WATSON 1 не требует симметрирования пар, что удобно при использовании пар из разных кабелей или составных линий.
Система легко устанавливается: достаточно присоединить блоки LTU (Line Termination Unit) и NTU (Network Termination Unit) к обоим концам кабеля. При этом не требуется дополнительного испытательного оборудования, система сама диагностирует линию и выдает подробную информацию о качестве связи и возможных аварийных состояниях. Допускается также соединение двух модулей NTU. Синхронизация для модулей HDSL может быть внутренней (ведущий/ведомый), внешней (для модуля LTU) или восстановленной.
Отдельный управляющий канал EOC, созданный между блоком LTU и NTU, обеспечивает дистанционное управление удаленным блоком с центральной АТС или головной станции корпоративной сети. Управление может осуществляться через последовательный интерфейс RS232 с любого персонального компьютера или терминала. Кроме того, при установке в кассету модуля TMN реализуется функция централизованного сетевого управления на базе компьютерной платформы SUN.
Аппаратура WATSON 1 выпускается в 2-х вариантах конструктивного исполнения: автономном и для монтажа в 19-дюймовую кассету. Автономное исполнение предпочтительнее при относительно небольшом количестве 2 Мбит/с трактов, обслуживаемых системой. Каждый модуль содержит два источника питания - постоянного тока напряжением от 36 до 72 В и переменного тока напряжением 220 В. Кроме того, каждый модуль оснащен разъемом для подключения управляющего компьютера и светодиодными индикаторами для визуального контроля за работой аппаратуры. Ширина модуля такова, что он также может монтироваться в 19-дюймовую стойку.
При обслуживании нескольких 2 Мбит/с трактов можно использовать модульную кассету, в которую устанавливается до 10 модулей HDSL. Этот блок не содержит источника питания (источники находятся на плате каждого из модулей), а лишь распределяет питание по модулям. Таким образом, надежность системы благодаря распределенной структуре остается очень высокой. Напряжение питания - от 36 до 72 В постоянного тока, либо, через внешний преобразователь, 220 В переменного тока. Вместо одного из HDSL-модулей в кассету можно установить модуль TMN для обеспечения централизованного сетевого управления системой WATSON. Один модуль TMN может управлять 30 модулями HDSL (3 кассеты).
Следующим поколением систем HDSL, разработанным компанией Schmid Telecom AG, стала система WATSON 2. WATSON 2 основана на кодировании 2B1Q и в первую очередь была призвана составить жесткую ценовую конкуренцию существовавшим на рынке продуктам, базировавшимся на технологии 2B1Q, изначально более дешевой, чем CAP. Задача была с блеском решена, подтверждением чего послужила победа Schmid Telecom AG в тендере на поставку HDSL для France Telecom, оператора связи во Франции. Следующим шагом в развитии WATSON 2 стала разработка широкого набора интерфейсных модулей и увеличение гибкости оборудования. Хотя ограничения, накладываемые технологией 2B1Q, повлияли на дистанцию работы системы WATSON 2 (см. таблицу), для наиболее длинных линий в этой системе имеется возможность использования регенераторов (до 2-х на линию) либо двух дистанционно-питаемых модулей, соединенных "спина к спине".
Аппаратура WATSON 2. Внешний вид
WATSON 2 обеспечивает все функциональные возможности WATSON 1 и имеет ряд дополнительных свойств. Прежде всего это работа на одной паре со скоростью до 1024 Кбит/с. С возможностью реализации схемы резервирования 1+1, когда при повреждении одной из пар сохраняется работоспособность оконечной аппаратуры (например, АТС), хотя и с потерей половины временных интервалов (каналов). WATSON 2 позволяет также устанавливать 2 интерфейса nґ64 Кбит/с каждый и получить таким образом 2 независимых модема, работающих на необходимой скорости, не превышающей в сумме 2048 Кбит/с. Более широк выбор интерфейсов. Кроме G.703/704, V.35 и X.21, реализован также интерфейс V.36 и, что очень важно, ISDN NT1, так как систему WATSON 2 можно включать непосредственно в сеть ISDN.
Конструктивно WATSON 2, как и WATSON 1, существует в двух исполнениях - автономном и для монтажа в 19-дюймовую кассету. Однако благодаря меньшим габаритам в кассету помещается 12 модулей HDSL, модуль подключения питания PCU и централизованного сетевого управления CMU. В автономном исполнении также корпус меньше по габаритам и приспособлен для настольного или настенного монтажа.
Одной из важных функций аппаратуры WATSON 2 является также возможность полного резервирования 2 Мбит/с тракта. Путем установки двух систем с каждой стороны и использования четырех пар достигается полное функционирование 2 Мбит/с тракта при повреждении как линии, так и самой аппаратуры. Переключение на резервную HDSL-линию происходит автоматически.
Система WATSON 3, которая будет запущена в производство в начале 1997 года, основана на втором поколении приемопередатчиков CAP, что улучшает его линейные показатели даже по сравнению с WATSON 1. Кроме того, новые компоненты имеют существенно более низкое энергопотребление, что делает возможным дистанционное питание регенераторов и удаленных модулей. Таким образом, WATSON 3 станет абсолютным лидером по дистанции передачи.
Что касается функций и выбора интерфейсов, то здесь WATSON 3 полностью повторяет WATSON 2. То же можно сказать и о конструктивном исполнении. Некоторые модули (например интерфейсные) будут взаимозаменяемы в WATSON 2 и WATSON 3, что создает дополнительные удобства в эксплуатации.
Итак, превратив существующие медные линии в высококачественные цифровые тракты, можно действительно превратить медь в золото.
В фирму "НАТЕКС", являющуюся эксклюзивным дистрибьютором Schmid Telecom AG в России, можно позвонить по телефону: (095) 325-0088.
Дмитрий Мирошников, Даниэль Далленбах
Дмитрий Мирошников, генеральный директор НТЦ "НАТЕКС", Даниэль Далленбах, менеджер Schmid Telecom AG.
Дистанция передачи для аппаратуры HDSL WATSON 1 и WATSON 2
+----------+--------------------------------------------------------------------+
|Тип | Максимальная длина, км |
|кабеля, | тип оборудования, код |
| |--------------------------------------------------------------------+
|диаметр | ИКМ | WATSON | WATSON 2 (2B1Q) |
| | | |---------------------------------------------+
|жилы, мм |30(HDB3)| (CAP) | без регенераторов | с 2 регенераторами |
+----------+--------+-------------+---------------------+-----------------------+
|ТПП 0,4 | 1,2 | 4 | 3,7 | 11 |
+----------+--------+-------------+---------------------+-----------------------+
|ТПП 0,5 | 1,5 | 5 | 4,5 | 13 |
+----------+--------+-------------+---------------------+-----------------------+
|0,6 | 2,0 | 6 | 5,4 | 15 |
+----------+--------+-------------+---------------------+-----------------------+
|1,2 | 4 | 16 | 14 | 40 |
+----------+--------+-------------+---------------------+-----------------------+
