Технологии доступа в Интернет

Для большинства домашних пользователей и сегодня единственным доступным способом подключения к Интернету остается модемное соединение. И это несмотря на то, что аналоговые модемы в наш XXI век кажутся своего рода атавизмом, пережитком века ушедшего.

Что ж, модемы за свою 30-летнюю жизнь хорошо послужили людям, но… увы, — их потенциальные возможности себя полностью исчерпали и в настоящий момент не отвечают требованиям пользователей по скорости доступа в Интернет. Начав с нескольких сотен бит в секунду в первых моделях модемов, скорость соединения за истекшие десятилетия удалось повысить до 33,6 Кбит/с в протоколе V.34+ и даже (при выполнении некоторых условий) до 56 Кбит/с в сторону от провайдера в протоколе V.90. Дальнейшее увеличение скорости соединения при использовании коммутируемых каналов связи теоретически невозможно. Но даже такие скорости соединения оказались недоступными для многих пользователей. Дело в том, что скорость соединения зависит не только и не столько от самого модема, сколько от качества коммутируемого канала связи с провайдером Интернета. А это самое качество далеко от совершенства. Но даже если предположить, что все линии идеальны, скорости соединения 56 Кбайт/с сегодня явно недостаточно. При быстро меняющемся контенте Интернет-ресурсов бродить по Сети с такими скоростными возможностями — занятие не для слабонервных.

В результате новый протокол модемной связи V.92, который, впрочем, не предусматривает более высоких скоростей соединения, оказался невостребованным, и даже в Москве провайдеры Интернет-услуг не стали на него переходить.

Крупные производители, заранее осознав всю бесперспективность производства новых моделей модемов, ушли с этого рынка, отдав производство модемов на откуп более мелким компаниям. Понятно, что модемы, в силу их востребованности со стороны домашних пользователей, еще долго не покинут витрин компьютерных салонов, однако ожидать появления их новых моделей не приходится. Собственно, новые чипы для них уже не разрабатываются, поэтому «новый» модем — это в лучшем случае старая начинка в новом корпусе.

Итак, модем как средство доступа в Интернет постепенно исчезает. Как мы уже отмечали, это связано с ограниченными возможностями телефонных линий связи и с изменением самого контента. На этом фоне востребованными со стороны конечных пользователей становятся различные варианты широкополосного доступа.

Нарастающая конкуренция между традиционными и альтернативными операторами на рынке местных линий связи заставляет и тех и других оптимизировать свои сети в целях предоставления наиболее выгодных с точки зрения стоимости услуг. Как правило, это единый пакет, включающий передачу речи, данных, мультимедиа и доступа в Интернет. Более того, провайдеры услуг ориентируются на обеспечение конкурентных преимуществ перед соперниками в целях привлечения потенциальных клиентов за счет «созданных с запасом на будущее» решений, обусловленных используемой сетевой архитектурой, готовой к быстрому росту приложений, требующих большой полосы пропускания, таких как видео по IP и мультимедийные Интернет-приложения.

Прокладывание оптоволоконного кабеля в жилые дома, многоквартирные здания и в места размещения малых офисов/домашних офисов (SOHO, Small Office/Home Office) становится востребованным в плотно заселенных городских районах. Провайдеры услуг пытаются использовать возможности широкополосного доступа, предоставляя услуги высокоскоростной передачи многоквартирным домам, бизнес-центрам со множеством арендаторов, а также отелям. Такие клиенты в сегменте малого бизнеса могут быть определены как прибыльные новые рынки, нуждающиеся в широкополосных услугах.

Провайдер услуг, ориентирующийся на широкополосный доступ, имеет возможность продавать прямое подключение к Интернету отдельным пользователям и организациям малого бизнеса. Выступая в роли провайдера Интернет-услуг (ISP) в пределах города, он может предлагать новые комплексные услуги с добавленной стоимостью. Примерами таких услуг являются: распространение потокового видео, видеофильмов в режиме по требованию, популярного Web-содержания, а также специализированные услуги хостинга в пределах города.

Среди многочисленных вариантов широкополосного доступа в Интернет для конечных пользователей наибольшую популярность приобрели различные варианты домашних сетей. Построение таких сетей может осуществляться с использованием разнообразных типов среды передачи: оптоволокно, коаксиальный кабель, витая пара категории 5, существующие телефонные линии (используя DSL) и технологии беспроводных сетей.

Из числа наиболее популярных методов широкополосного доступа в Интернет можно выделить сети кабельного телевидения и выделенное DSL-соединение. Спутниковый Интернет, организация радиоканалов для доступа в Интернет и набирающие популярность беспроводные сети отличаются от перечисленных технологий тем, что не требуют наличия кабельной инфраструктуры и в этом смысле имеют огромное преимущество. Однако говорить о массовом внедрении беспроводных технологий на родных просторах пока еще слишком рано. В последнее время стали появляться и другие альтернативные технологии. Одна из них — Ethernet To The Home (ETTH) — подразумевает использование технологии Ethernet для организации соединения между пользователем и провайдером.

Рассмотрим более подробно конкретные технологии доступа в Интернет.

Сети кабельного телевидения (СКТ)

Первоначально кабельное телевидение появилось как организация множества видеоканалов в квартирах и домах. С технической точки зрения каждый такой канал имеет ширину спектра в 6 МГц. Этой полосы пропускания вполне достаточно, чтобы передавать по коаксиальному кабелю цифровые данные на скорости порядка 40 Мбит/с, а следовательно, существует возможность использовать сети кабельного телевидения как транспортное средство для доступа в Интернет.

Для подключения к Интернету через сеть кабельного телевидения необходим кабельный модем. Кабельный модем — это абонентское устройство, обеспечивающее высокоскоростной доступ к Интернету по сетям кабельного телевидения. Применение подобных модемов ориентировано в первую очередь на домашних пользователей, поскольку линии кабельного телевидения существуют преимущественно в жилых кварталах.

При доступе в Интернет посредством кабельного модема используется асимметричная технология, то есть рассматриваются прямой (от сети к пользователю) и обратный (от пользователя к сети) каналы передачи.

Максимально возможная скорость прямого канала (скорость приема данных) составляет порядка 40 Мбит/с, а скорость обратного канала (скорость передачи данных в сеть) — порядка 10 Мбит/с.

Как и традиционный аналоговый модем, предназначенный для работы по коммутируемым линиям связи, кабельный модем осуществляет цифроаналоговое преобразование при передаче данных и аналого-цифровое преобразование при приеме данных. То есть точно так же, как и видеосигнал, данные передаются по коаксиальному кабелю в аналоговой форме. При этом передача данных и прием телевизионных программ ведутся одновременно, по одному и тому же кабелю, не мешая друг другу.

Для подключения кабельного модема используется разделитель (сплиттер), который разделяет сигналы между кабельным модемом и телевизором и с одной стороны подключается к коллективной антенне, а с другой — к телевизору и кабельному модему.

Любой кабельный модем состоит из пяти функциональных блоков: тюнера, демодулятора, модулятора, МАС-контроллера и контроллера интерфейса.

К сплиттеру модем подключается через тюнер, который имеет встроенный диплексер для приема и передачи сигналов. Принятый сигнал подается на демодулятор. Данный блок выполняет функции преобразования сигнала из аналоговой в цифровую форму, декодирования QAM-64/256, синхронизации кадров и коррекции ошибок. При передаче данных используется модулятор, который выполняет функции, обратные демодулятору, — кодирование QAM-64/256, цифроаналоговое преобразование и т.д. Часто демодулятор и модулятор реализуются в виде одной микросхемы.

Блок контроля доступа к среде передачи (Media Access Conrol, MAC) управляет доступом к обратному каналу. Из-за сложности применяемых алгоритмов реализация функций уровня MAC требует применения микропроцессоров.

После обработки в блоке MAC данные передаются на компьютер через интерфейс. Помимо Ethernet 10/100Base-TX это может быть также USB, а нередко одновременно присутствуют оба интерфейса.

Существуют две технологии организации передачи данных через СКТ — TELCO-Return и Cable-Return, различающиеся способом организации обратного канала.

В случае TELCO-Return для организации обратного канала предусматривается использование обычного коммутируемого соединения. То есть абонент получает данные по высокоскоростному каналу сети кабельного телевидения, а исходящий поток данных к Интернет-провайдеру организуется с использованием дополнительного аналогового модема.

Технология Cable-Return основывается на применении гибридных сетей (так называемые сети HFC), состоящих из участков оптического и коаксиального кабеля. В таких сетях имеется возможность не только передавать поток данных к абоненту, но и получать данные от абонента. При этом как высокоскоростной входящий поток, так и более медленный исходящий поток передаются по одному и тому же коаксиальному кабелю.

Прямой канал организуется в диапазоне частот от 50 до 860 МГц, а обратный — от 5 до 50 МГц. Прямой канал занимает полосу одного телевизионного канала шириной в 6 МГц. Обратных каналов, как правило, несколько. Это связано с тем, что в обратном канале заметно влияние различных помех, например от работающих вблизи кабельной сети радиопередатчиков, неплотно состыкованных соединений и разъемов. Физическое разделение обратных каналов исключает их взаимное влияние. В прямом канале, работающем на более высокой частоте, таких проблем не бывает.

Основным преимуществом получения доступа в Интернет через сети кабельного телевидения является сравнительно невысокая абонентская плата, составляющая несколько десятков долларов в месяц, в зависимости от тарифного плана. Подключение к этой сети также стоит относительно недорого. Кабельный модем, конечно, несколько дороже обычного, но его можно взять в аренду с правом выкупа.

К сожалению, несмотря на все свои преимущества, кабельное телевидение все еще не получило достаточно широкого распространения, чтобы можно было считать эту технологию массовой. Этот сервис по-прежнему представляется весьма многообещающим в силу довольно удачного соотношения «цена/качество», и, по всей видимости, со временем подобные услуги станут более доступными, чем сегодня.

DSL-соединение

Широкое распространение DSL (Digital Subscriber Line), что в буквальном переводе означает «цифровая абонентская линия», обусловлено тем обстоятельством, что в данном случае, так же как и в случае традиционных пользовательских модемов, используется обычная телефонная линия. То есть инфраструктура для создания DSL-соединений уже существует. Однако, в отличие от традиционных коммутируемых соединений, DSL-соединение является широкополосным и не упирается в ограничение по ширине спектра сигнала в 3100 Гц, характерное для коммутируемых линий связи. Кроме того, DSL-модемы передают данные в цифровой форме, а не используют цифроаналоговое преобразование при передаче и аналого-цифровое преобразование при приеме данных, что характерно для традиционных аналоговых модемов.

Технология DSL позволяет значительно расширить полосу пропускания старых медных телефонных линий, соединяющих телефонные станции с индивидуальными абонентами. Любой абонент имеет возможность значительно увеличить с помощью технологии DSL скорость своего соединения. Помимо того, что использование DSL-соединения обеспечивает вам круглосуточный доступ в Интернет, сохраняется также возможность нормальной работы обычной телефонной связи.

Скорость связи DSL-соединения зависит от качества и протяженности линий, соединяющих пользователя и провайдера. При этом провайдеры обычно дают пользователю возможность самому выбрать скорость соединения, наиболее соответствующую его индивидуальным потребностям.

Когда говорят о DSL-технологиях, обычно имеют в виду целый спектр технологий, которые иногда называют xDSL. Различные технологии отличаются друг от друга своим предназначением, скоростью «нисходящего» (от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в сеть) трафика и максимальным расстоянием. Наиболее популярны следующие DSL-технологии: ADSL, G.Lite, RADSL, HDSL, VDSL, SDSL.

ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) — это асимметричное DSL-соединение, при котором скорость нисходящего трафика выше, чем скорость восходящего трафика. Такая асимметрия делает технологию ADSL идеальной для организации доступа в Интернет, когда пользователи получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость нисходящего трафика в пределах от 1,5 до 8 Мбит/с и скорость восходящего трафика от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с.

ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов. Скорость передачи порядка 6-8 Мбит/с может быть достигнута при передаче данных на расстояние не более 3,5 км.

G.Lite

G.Lite, известное также как ADSL.Lite, — это упрощенный вариант ADSL, обеспечивающий скорость нисходящего трафика до 1,5 Мбит/с и скорость восходящего трафика до 512 Кбит/с. Как и в случае ADSL-соединения, здесь используется всего одна витая пара.

RADSL

RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) — это вариант асимметричного DSL-соединения с адаптацией скорости соединения. Технология RADSL обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом позволяет адаптировать скорость передачи в зависимости от протяженности линии и ее зашумленности.

HDSL/HDSL2

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line) — это высокоскоростное DSL-соединение. В отличие от уже рассмотренных DSL-технологий, в данном случае предусматривается симметричное DSL-соединение по нисходящему и восходящему трафикам. HDSL-соединение требует наличия двух или даже трех пар проводов. При использовании двух пар скорость передачи данных составляет 1,544 Мбит/с, а при использовании трех пар — 2,048 Мбит/с. Телекоммуникационные компании используют технологию HDSL в качестве альтернативы линиям T1/E1. Линии Т1 применяются в США и обеспечивают скорость передачи данных 1,544 Мбит/с, а линии Е1 используются в Европе и обеспечивают скорость передачи данных 2,048 Мбит/с.

Технология HDSL2 является логическим результатом развития технологии HDSL. Данная технология обеспечивает характеристики, аналогичные технологии HDSL, но при этом использует только одну пару проводов.

SDSL

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line) — это симметричное по скорости нисходящего и восходящего трафиков однолинейное DSL-соединение. Технология SDSL, так же как и HDSL, обеспечивает скорость соединения, соответствующую линиям T1/E1, но при использовании всего одной линии (одной пары телефонных проводов). В этом смысле технология SDSL схожа с HDSL2. Максимальное расстояние передачи по SDSL-соединению ограничено 3 км.

VDSL

VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line) — это сверхвысокоскоростная DSL-линия.

В асимметричном режиме по одной витой паре скорость нисходящего трафика составляет от 13 до 52 Мбит/с, а скорость восходящего трафика — от 1,5 до 2,3 Мбит/с.

В симметричном режиме поддерживаются скорости до 26 Мбит/с.

Максимальное расстояние передачи данных для этой технологии составляет от 300 до 1300 м.

Практическая реализация

Из всех рассмотренных DSL-соединений особый интерес для конечного пользователя представляет именно ADSL.Lite. Собственно, большинство провайдеров предлагают конечным пользователям именно этот тип широкополосного соединения.

Для реализации ADSL-соединения к окончаниям медной пары подключаются специальные цифровые устройства (сплиттеры) — один на АТС, другой в квартире абонента, — которые обеспечивают одновременную работу и телефона, и Интернета. Абонентский сплиттер имеет два выхода, один из которых подключается к телефону (или к офисной АТС), а другой — к ADSL-модему. Аналогично один выход станционного сплиттера подключен к АТС, а другой — к мультиплексору (DSLAM), связанному с Интернетом. В результате вся полоса пропускания медной пары разбивается на 247 отдельных каналов, с пропускной способностью 4 кГц каждый. Если отвлечься от технических деталей, то это выглядит так, будто между абонентом и зданием АТС проложено 247 независимых телефонных линий, по двум из которых передается голос, а по остальным — данные.

Весь скоростной поток разбивается на большое число более мелких потоков, которые на концах линии вновь собираются в единое целое. Система управления построена таким образом, что непрерывно производится мониторинг состояния каждого канала и информация направляется в те из них, которые обладают наилучшими характеристиками.

Ethernet To The Home (ETTH)

Использование Ethernet для доступа в Интернет — это относительно новая технология, которая еще не получила широкого распространения на российских просторах.

Цель решения Ethernet To The Home (дословно — Ethernet в дом) заключается в передаче данных, речи и видео по простой и недорогой сети Ethernet. Уникальность данного решения заключается в том, что использование Ethernet с оптоволокном в качестве среды передачи позволяет обеспечить гигабитный доступ по сети непосредственно из помещений клиентов. На рынке имеется большое количество зданий, привлекательных для провайдеров сетевых услуг: офисные комплексы, коммерческие бизнес-парки, отели, университеты, многоквартирные жилые дома, коттеджные поселки. Для обеспечения Ethernet-подключения новых зданий к городским сетям (MAN) провайдеры сетевых услуг обычно используют оптоволокно. Основными преимуществами такого доступа являются скорость и расстояния — до 100 км без промежуточного усиления и регенерации при потенциально неограниченной пропускной способности. Гигабитный Ethernet (1 Гбит/с и 10 Гбит/с) стал привлекательным в плане соотношения «цена/производительность», сделавшись удачным выбором для магистральных приложений при построении не только выделенных корпоративных сетей, но и операторских сетей Metro Ethernet. Оптимальным вариантом проводки внутри здания является одномодовое и многомодовое оптоволокно, а также витая пара категории 5. Разработанная в качестве технологии локальных сетей технология Ethernet обеспечивает огромную и дешевую пропускную способность по сравнению с DSL, кабельными модемами и беспроводными решениями. Типичной архитектурой является реализация на первом этапе в каждой квартире в любом помещении здания 10- или 100-мегабитных Ethernet-каналов, соединенных с обслуживающим это здание коммутатором. Для подключения зданий к оптоволоконной городской сети MAN организуется гигабитное или мультигигабитное Ethernet-соединение. Агрегация трафика кольцевых городских сетей осуществляется посредством коммутатора 3-го уровня.

По оценкам различных аналитиков, именно технология ETTH, а не DSL является лучшим широкополосным решением для абонентского доступа. ETTH лишена всех ограничений по скорости и расстоянию, свойственных DSL и не позволяющих ей считаться долгосрочным вариантом широкополосного доступа. ETTH же признана в качестве долгосрочного решения даже несмотря на то, что ей требуются значительные начальные инвестиции. Эта технология имеет больший срок службы и не имеет каких-либо существенных ограничений. И хотя сегодня существует несколько технологий доступа для обеспечения широкополосных мультимедийных подключений, ETTH гарантирует провайдеру услуг весомые преимущества относительно конкурентов. С точки зрения провайдера услуг, эта технология позволяет ему успешно конкурировать с более экономичными решениями, с такими, например, как DSL. VDSL, одна из разновидностей DSL, может даже служить временным решением последней мили внутри здания. Другой, менее скоростной временной альтернативой, может быть радиоEthernet.

                                                           Сергей Пахомов

Реквизиты для контактов