5.4 Інтерфейс ADSL
З технічної точки зору ADSL визначає "металевий інтерфейс" між мережею (PSTN) і абонентом. Однак форум ADSL розширив інтерфейс на повномасштабну архітектуру і навіть подав кілька способів доступу і доставки служб через інтерфейс ADSL. Цей параграф повністю описує стандартний інтерфейс ADSL. Він заснований на специфікації ANSI Т1.413-1995 "Інтерфейс встановлення абонента і мережі – металевий інтерфейс асиметричної цифрової абонентської лінії (ADSL)". Вийшла вже друга редакція цього документа, але багато продуктів ADSL засновані на наведених у цьому розділі даних. Ми докладно ознайомимося з деякими аспектами архітектури ADSL у цілому і з різними платформами для реалізації служб, пропонованими виробниками устаткування ADSL і провайдерами.
Перелічимо причини, що наводяться для пояснення прийняття DMT як стандарту ADSL.
Насамперед DMT забезпечує вбудовану оптимізацію в підканалах, використовуючи процедури тестування кожної піднесучої. DMT має властивості RADSL, додання яких у САР вимагає великих зусиль і, можливо, не буде до кінця послідовним. Технології з однією несучою, подібні САР, не здатні до підстроювання на різні підсилення за частотою. Крім того, у DMT реалізований постійний активний моніторинг поточної продуктивності каналів, чого немає в САР. Усе разом забезпечує в DMT максимальне охоплення різних ліній. DMT може функціонувати там, де САР просто не буде працювати.
DMT забезпечує більший рівень гнучкості за швидкістю. Гранулярність у DMT складає 32 кбіт/с, у той час як у САР дорівнює 340 кбіт/с (через одну несучу). Оскільки в DMT можна вибірково вимикати канали із сильним впливом шумів (наприклад, від АМ-радіостанцій), досяжна найбільша пропускна здатність у найгірших умовах. Чим менше помилок, тим менше повторного передавання даних і тим більша результуюча пропускна здатність. У САР довелося б боротися з перешкодами від АМ-радіостанцій. DMT є відкритим стандартом (і таким чином, за означенням, має тільки чесну і розумну плату за ліцензію), так що мікросхеми може випускати будь-яка компанія. Промисловість пропонує широку номенклатуру мікросхем DMT, а для САР є єдине ліцензоване джерело (Globespan Semiconductor). Другий випуск стандарту DMT був спрямований на забезпечення взаємосумісності. Нарешті, DMT дійсно є технологією майбутнього. САР/QAM вже існують достатній час, а найбільш яскраві досягнення DMT ще попереду.
З цих причин кодування DMT стало стандартом для ADSL. Це не принижує значення САР. Обидва методи працюють непогано (хоча є докази, що DMT працює краще для багатьох типів реальних ліній), і САР має переваги над DMT у деяких областях, але в ADSL обраний метод DMT.
Тестування ADSL-пристроїв показало, що усі вони пристосовані до рівнобіжних відводів, до змішування кабелів з різними номерами, до радіоперешкод і навіть до суміжних кіл із Т-несучою і кодуванням AMI, причому незалежно від того, використовується в пристрої ADSL метод САР чи DMT, хоча DMT усе-таки здається кращим. Найбільш критичною на даний момент є проблема гранулярності.
DMT підтримує взаємосумісність на основі стандартів, а САР – за рахунок наявності одного джерела. Прихильники САР говорять, що не метод важливий, а лише результат. Стверджується, що реалізація на підставі єдиного джерела забезпечує кращу сумісність, ніж стандарт із декількома варіантами й інтерпретаціями.
Інтерфейси ADSL здатні підтримувати не тільки єдиний бітовий потік від/до абонента. Технологія ADSL подібно до більшості інших транспортних систем, заснована на кадрах; біти усередині кадрів ADSL можуть бути одночасно розбиті не більше ніж на сім несучих каналів (названих у ADSL просто "несучі" – bearer). Несучі поділяються на два основних класи. Може існувати до чотирьох повністю незалежних несучих вхідних потоків, що завжди працюють в одному напрямку (симплекс за специфікацією) – до будинку. Ці чотири несучі канали передають біти вхідних до абонента потоки і позначаються від AS0 до AS3. "AS" не несе для фахівців (можливо, за винятком того, хто це придумав) ніякого суттєвого навантаження. На додаток до каналів AS може існувати до трьох двонаправленних ("дуплексних" за специфікацією) несучих, пересилаючих трафіки як вхідного, так і вихідного потоків. Ці несучі позначаються від LS0 до LS2. "LS" теж не має певного змісту, як і "AS". Несучі канали є логічними, а біти з усіх каналів передаються по з’єднанню ADSL одночасно і не використовують виділених смуг пропускання.
Будь-який несучий канал може бути запрограмований для пересилання бітів на швидкості, кратній 32 кбіт/с. Можуть реалізовуватися не кратні 32 кбіт/с (наприклад, 70 кбіт/с) бітові швидкості, але тільки переносом "додаткових" бітів (у прикладі з 70 кбіт/с – 6 кбіт/с) у спільно використовуваній зоні накладних витрат кадру ADSL.
Можливість функціонування на будь-якій, кратній 32 кбіт/с, швидкості – не найкраща ідея, особливо для сумісності між пристроями. Тому специфікація ADSL установила чотири транспортних класи (transport class) для симплексної несучої вхідного потоку. Класи засновані на кратних 1,536 Мбіт/с швидкостях (користувацька швидкість передавання в Т1). Транспортними класами є 1,536 Мбіт/с, 3,072 Мбіт/с, 4,608 Мбіт/с і 6,144 Мбіт/с. Дуплексні несучі можуть мати керуючі канали і деякі канали ISDN (BRI і 384 кбіт/с). Відзначимо, що ADSL сама по собі не обмежена яким-небудь класом. Майбутні специфікації можуть визначити для передавання 1,544 Мбіт/с (повна швидкість лінії Т1) або 2,048 Мбіт/с (швидкість лінії Е1). Несучі не обмежені за максимальною швидкістю. Верхня межа залежить від сумарної можливості з’єднання ADSL.
Специфікація ADSL розглядає і мережі, засновані на ієрархії з Е-несучою і швидкістю 2,048 Мбіт/с і значно поширені за межами США (додаток Н до Т1.413-1995). У цьому випадку (структури 2М) підтримуються тільки AS0, AS1 і AS2 (див. таблицю 5.2).
Як і для структур, кратних 1,536 Мбіт/с, мінімальною вимогою є підтримка AS0. Максимальна кількість підканалів, що можуть бути активними в будь-який заданий час, і максимальна кількість несучих каналів, одночасно переданих у системі ADSL, залежать від транспортного класу. Більш того, підтримка транспортного класу пов’язана з досяжною на конкретній лінії ADSL швидкістю і конфігурацією підканалів, що дозволяє максимізувати кількість каналів або швидкість на лінії. Це питання залишене для подальшого дослідження. На даний момент конфігурація і швидкість, використовувані для з’єднання ADSL, під час роботи залишаються незмінними.
Таблиця 5.2 – Обмеження на швидкості підканалів ADSL для 2,048 Мбіт/с
Підканал |
Швидкість даних для підканалу |
Припустимі значення |
AS0 |
П0 × 2.048 Мбіт/с |
П0 = 0,1,2 чи 3 |
AS1 |
П1 × 2.048 Мбіт/с |
П1 = 0,1 або 2 |
AS2 |
П2 × 2.048 Мбіт/с |
П2 = 0 або 1 |
Для структур 2М транспортні класи нумеруються: від 2М-1 до 2М-3. Підтримка будь-якого класу 2М необов’язкова. Конфігурація класів 2М відповідає класам 1,536 Мбіт/с, тобто транспортний клас 2М-1 забезпечує в сумі 6,144 Мбіт/с вхідного потоку.
Клас 2М-1 може бути складений з будь-якої комбінації від одного до трьох несучих каналів зі швидкостями, кратними 2,048 Мбіт/с. Усі конфігурації транспортного класу 2М-1 необов’язкові і можуть формуватися в такий спосіб (у сумі – 6,144 Мбіт/с):
Транспортний клас 2M-2 необов’язковий і забезпечує 4,096 Мбіт/с вхідного потоку. Він формується з одного або двох каналів зі швидкостями, кратними 2,048 Мбіт/с. Системи можуть використовувати будь-які або усі швидкості несучої (усі вони необов’язкові). AS2 не застосовується в транспортному класі 2М-2. Припустимо такі конфігурації (у сумі – 4,096 Мбіт/с):
Транспортний клас 2М-3 необов’язковий і призначений для найбільш довгих ліній при найменшій інформаційній ємності вхідного потоку. Несучий канал – це просто AS0 на 2,048 Мбіт/с.
Відзначимо таку особливість транспортних класів ADSL – необов’язкова підтримка комірок ATM у вхідному потоці. Осередок ATM – це одиниці даних фіксованої довжини в 53 октети (октет дорівнює вісьми бітам або одному байтові). Комірки ATM мають 5-октетний заголовок і 48 октетів корисного навантаження (відповідно до правил адаптації утворюючи 1 ATM (ААL1), що визначають формат області корисного навантаження осередку ATM). В ААL1 пропонуються постійна швидкість бітів (CBR, constant bit rate) і стабільні мережеві затримки в з’єднаннях між кінцевими точками. Один октет корисного навантаження використовується для додаткових накладних витрат, а інші 47 октетів переносять користувацькі дані. AAL1 – найбільш простий і легкий спосіб досягнення того, щоб потоки комірок ATM виглядали і працювали подібно до традиційних кіл.
Коли ADSL застосовується для перенесення комірок ATM у вхідному потоці, використовується тільки конфігурація з AS0, що може забезпечувати одну з чотирьох різних швидкостей. Ці швидкості визначені як транспортні класи ATM (від 1 до 4), що реалізують 1,760 Мбіт/с, 3,488 Мбіт/с, 5,216 Мбіт/с і 6,944 Мбіт/с. Досить дивні величини є результатом збереження сумісності з вже існуючими в документації АТМ вимогами AAL1 і з описами кіл, оскільки враховують вплив накладних витрат ATM.