Koniec ery tradycyjnych modemów?



 


                                                                 
xDSL




Koniec ery tradycyjnych modemów?
 




Nadchodzi era modemów xDSL mogących transmitować dane z prędkością,
bagatela... 7 Mb/s. Dzięki xDSL jednym kablem telefonicznym można transmitować
jednocześnie Internet, telewizję kablową i wideotelefon. Największe instalacje
pilotowe xDSL są w USA. W Europie prym wiodą Finowie, Niemcy, Szwajcarzy,
Hiszpanie.
Zrozumienie działania modemu xDSL wymaga odrobiny wiedzy na temat telefonii.
Szczęśliwy posiadacz telefonu, w Polsce nazywany abonentem, jest podłączony
do Centrali Abonanenckiej (zwanej w skrócie CA) parą miedzianych kabli
o średnicy 0,4-0,5 mm, tzw. pętlą lokalną. 


 

 



Tajemniczy xDSL
Nazwa xDSL oznacza tak naprawdę całą rodzinę modemów. 
Modemy ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line - asymetryczna cyfrowa
pętla abonencka) - umożliwiają dwukierunkową transmisję asymetryczną przez
jedną parę przewodów. Jedno łącze ADSL wymaga użycia dwóch modemów oznaczanych
jako ATU-C (modem w centrali) i ATU-R (modem odbiorcy). Dane w kierunku
z ATU-C do ATU-R (tzw. downstream ) są przesyłane z prędkością do 7048
Kb/s, a w kierunku przeciwnym, z ATU-R do ATU-C (tzw. upstream) - z prędkością
do 640 Kb/s. Asymetryczność łącza, umożliwia zwiększenie zasięgu, nie jest
jednak specjalną wadą ponieważ w przypadku połączeń z Internetem, użytkownik
zwykle odbiera więcej danych niż nadaje. W modemach ADSL istnieje możliwość
wydzielenia jednego kanału symetrycznego, o przepustowości 640 Kb/s, do
transmisji danych. Drugi kanał - jednokierunkowy - o przepustowości 6312
Kb/s można wykorzystać do transmisji do abonenta cyfrowego sygnału wideo
czyli de facto telewizji kablowej. 
RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) - ulepszona wersja ADSL,
w której modemy automatycznie negocjują prędkość transmisji w zależności
od jakośći pętlki lokalnej. 
VDSL (Very High Digital Subscriber Line) - bardzo szybkie modemy ADSL
działjące na krótkich petlach lokalnych z prędkością do 52 Mb/s. Być może
właśnie dzięki VDSL będziemy mogli zanurzyć się w wirtualny świat. 
Modemy SDSL (Single line Digital Subscriber Line - jednoparowa cyfrowa
pętla abonencka) - zapewniają dwukierunkową symetryczną transmisję 2048
Kb/s. Wykorzystywane przede wszystkim do podłączania całych sieci LAN do
Internetu. 
Modemy HDSL (High data rate Digital Subscriber Line - szybka cyfrowa
pętla abonencka) - starsza odmiana SDSL działająca przez dwie pary przewodów.
W wypadku awarii jednej z linii, transmisja jest kontynuowana z prędkością
1024 Kb/s. 

 



 

 



Długość pętli lokalnej w rejonach miejskich nie przekracza zwykle 5-6
km. W CA jest zainstalowana elektroniczna centrala która nie tylko łączy
abonentów z Centralą Miejską (CM), ale także zamienia analogowy sygnał
z telefonu - czyli rozmowę telefoniczną - w sygnał cyfrowy, tzw. kod PCM.
Przez łącza światłowodowe zakodowany sygnał trafia do CM, a dalej - jeżeli
rozmowa jest lokalna - znowu do innej CA, gdzie po zamianie na sygnał analogowy
trafia do rozmówcy. 
Zastosowanie kodu PCM zapewnia dobrą jakość głosu, ogranicza jednak
częstotliwości przenoszone przez sieć telefoniczną do przedziału 0-4 kHz.
W praktyce, z uwagi na dodatkowe filtry, dostępne pasmo ma szerokość od
0,30 kHz do 3,4 kHz czyli 3,1 kHz. Takie pasmo jest całkowicie wystarczające
do transmisji głosu z jakością tzw. telefoniczną. W przypadku transmisji
danych nie jest już tak dobrze. Wyobraźmy sobie najprostszy modem, w którym
wysyłanej binarnej "jedynce" odpowiada zmiana sygnału wyjściowego z zera
na jeden, a "zeru" zmiana przeciwna. Zgodnie z prawami fizyki, w takim
modemie do transmisji każdego bitu danych musimy użyć 1 Hertza z naszego
pasma 3100 Hz. Gęstość kodowania takiego modemu wynosi tylko 1 bit na 1
Hz (1b/Hz) - czyli w 3100 Hz udałoby się przesłać tylko 3100 bitów na sekundę. 
W rzeczywistości szybka transmisja danych wymaga bardziej skomplikowanych
zabiegów. Np. w przypadku prędkości 33600 bps (standard V.34+) osiągnięto
transmisję z gęstością 10 bitów/1 Hz! Wymagało to zastosowania w modemie
bardzo szybkiego procesora sygnałowego tzw. DSP. Gęstość 10 bitów/Hz jest
wartością graniczną. Zastosowanie wyższej wartości nie miałoby sensu, gdyż
DSP dekodując odebrany sygnał miałby problemy z "wyłowieniem" poszczególnych
bitów z szumów i zakłóceń istniejących w sieci telefonicznej. 
Jak działa modem xDSL?
Zauważmy, że zastosowany kod PCM ogranicza pasmo pomiędzy centralą abonencką
a resztą sieci telefonicznej. Sama pętla lokalna może przenieść dużo szersze
pasmo, nawet do 1000 kHz. A gdyby tak do Centrali Abonenckej doprowadzić
Internet, a następnie przy użyciu pary modemów DSL przetransmitować go
pętlą lokalną do abonenta?
Policzmy - przyjmując jako dostępne pasmo 1000 kHz i używając tej samej
gęstości kodowania 10 bitów/Hz otrzymujemy prędkość 10 Mb/s. Tyle co Ethernet! 
Niestety, w praktyce nie każda pętla lokalna przenosi 1 MHz. O ile
tzw. charakerystyka przenoszenia sieci telefonicznej w paśmie 3,1 KHz jest
w miarę płaska - tzn. sieć podobnie tłumi sygnały 300 Hz, jak i 3,1 KHz,
o tyle w pętli lokalnej może zdarzyć się wszystko. Zanieczyszczone styki
i podmokła izolacja powodują, że pętla bardziej tłumi jedne częstotliwości
niż inne. Jeżeli jednak pętla została poprawnie zainstalowana, to można
przyjąć, że wspomniane tłumienie zależy przede wszystkim od jej długości
i grubości kabla. 
Transmisję w pętli zakłócają również sygnały radiowe (pętla to długa
antena), energetyczne i przesłuchy z sąsiędnich kabli. Procesor DSP w modemie
xDSL musi wyeliminować te zakłócenia stosując odpowiednią modulację. Rodzaj
zastosowanej modulacji ma zasadniczy wpływ na zasięg modemu i prędkość
pracy. Osiągane zasięgi przy danej prędkości pracy zależą z kolei od grubości
kabla w pętli lokalnej. 
7 megabitów i jeszcze telefon
Ponieważ główną zaletą transmisji xDSL jest wykorzystanie już istniejących
pętli lokalnych, a (każdy ma przecież telefon - no, może prawie każdy)
modem xDSL nie wykorzystuje pasma 0-4 KHz, pozostaje ono zarezerwowane
dla zwykłego sygnału telefonicznego. Rozdzielenie transmisji xDSL od rozmowy
telefonicznej zapewnia specjalny filtr tzw. splitter. Splitter jest zbudowany
w ten sposób, że ewentualna przerwa w dostawie prądu nie powoduje blokady
normalnego telefonu. 
Dane, które zostały przesłane modemem xDSL do centrali abonenckiej
zostają przesłane do urządzenia zwanego DSLAM (Digital Subscriber Loop
Access Multiplexer). DSLAM koncetruje dane od tysięcy abonentów i przekazuje
do Internetu. Podłączenie DSLAM do Internetu nie jest trudne, gdyż do CA
zwykle biegnie łącze światłowodowe. Zazwyczaj DSLAM używa do tego celu
specjalnego łącza dzie ATM 155 Mb/s lub 622 Mb/s. 
Czy wyrzucimy swoje modemy?
Łatwo zauważyć, że podstawowym warunkiem korzystania z tej technologii
jest dostęp do odpowiedniej urządzeń w Centrali Abonenckiej. Rozwój sieci
xDSL wymaga inwestycji ze strony operatorów telekomunikacyjnych. Ci jednak
wykazują spore zainteresowanie i chętnie wykładają pieniądze. xDSL jest
ratunkiem dla ich przeciążonych sieci telefonicznych - internauci korzystają
z telefonu przez kilka godzin non stop, blokując centrale nie przystosowane
do takiego natężenia ruchu. Operatorom trudno oprzeć się pokusie, że dzięki
xDSL będą mogli oferować jednocześnie Internet, telewizję kablową i wideotelefon.
xDSL wydaje się dobrą platformą do zaoferowania usługi ATM odbiorcom prywatnym
- ale to już chyba po roku 2010... 
Największe instalacje pilotowe xDSL w USA mają kilkadziesiąt tysięcy
łączy. W Europie prym wiodą jak zwykle Finowie (największa liczba użytkowników
Internetu), ale także Niemcy, Szwajcarzy, Hiszpanie.
Gruszek w popiele nie zasypują też producenci modemów V.34. US Robotics
pokazał na tegorocznym Cebicie modem ADSL w skądinąd znajomej obudowie
Couriera, a Rockwell Semicoductor nabył w zeszłym roku za 400 milionów
USD jednego z producentów chipsetów xDSL - amerykańską firmę Brooktree. 
Jednym z głównym zastosowań modemów dla użytkowników indywidualnych
była transmisja danych z BBS-ów. Obecnie rolę BBS-ów przejęły serwery FTP
w Internecie. Również transmisja faksowa jest wypierana przez pocztę elektroniczną.
Czyżby wkrótce miał nastąpić zmierzch ery tradycyjnych modemów? 


Za pomocą modemu xDSL można jednym kablem telefonicznym transmitować
jednocześnie Internet, telewizję kablową i wideotelefon 


 




xDSL