Závod o rychlejší internet se nezpomaluje. Přešli jsme od vytáčeného připojení k širokopásmovému připojení a domácí sítě nyní vyžadují ještě větší šířku pásma. V současné době na trhu dominují kabelové modemy a asymetrická digitální účastnická linka (ADSL). Jsou určitě rychlejší než starší 56K modemy. Ale narazili na strop. Je pro ně obtížné současně sloužit budoucnosti domácí zábavy, jako je digitální televize a video na vyžádání.
Na scénu přichází Very High Bit-rate DSL neboli VDSL.
Odborníci v oboru vidí VDSL jako další logický krok pro plně integrovaný balíček domácí komunikace. Někteří poskytovatelé, jako je U.S. West (nyní součást Qwest), již spustili omezené služby. Technické specifikace jsou působivé. VDSL poskytuje rychlosti až 52 megabitů za sekundu (Mbps). Porovnejte to s limitem 8-10 Mbps pro standardní ADSL nebo kabelový internet. Skok je kolosální. Připadá mi to jako nový posun od vytáčeného připojení k širokopásmovému připojení. S tím, jak se VDSL stává běžnějším, budou balíčky služeb pravděpodobně levnější než placení za jednotlivé linky.
Abychom pochopili, proč je to důležité, musíme se podívat na základy fungování DSL na stávající infrastruktuře.
Jak DSL využívá telefonní linky
Standardní telefonní instalace v USA používá pár měděných drátů vedoucích do vašeho domova. Tyto dráty mají značnou rezervu nosnosti. Hlasové hovory využívají pouze malý zlomek této kapacity. DSL zabírá nevyužité místo. Přenáší data, aniž by rušil vaši hlasovou konverzaci.
Standardní telefonní zařízení omezuje frekvenční rozsah. Lidská řeč obvykle zabírá rozsah 400 až 3400 Hz. Měď samotná zvládne frekvence milionů hertzů. Moderní digitální zařízení využívá této mimořádné rezervy. DSL přenáší data digitálně na těchto vysokých frekvencích.
Tato dodatečná kapacita umožňuje VDSL změnit způsob přístupu k elektronickému obchodování a médiím. Na stejné lince je možné plynulé video a velké zatížení dat.
Základní úroveň: ADSL
Než se ponoříme do konkrétních výhod VDSL, je užitečné porozumět technologii, která za ním stojí. ADSL je standardem již mnoho let. Rozděluje linku na dva kanály: jeden pro hlas a jeden pro data. Je asymetrický, protože rychlost stahování je vyšší než rychlost odesílání. To je v souladu s typickým chováním uživatelů. Více stahujeme, než nahráváme.
Ale ADSL má omezení. Na vzdálenosti záleží. Čím dále jste od centrály poskytovatele, tím nižší je vaše rychlost. VDSL řeší mnoho z těchto problémů se vzdáleností a rychlostí, ale vyžaduje jiné úvahy při návrhu infrastruktury.
Proč je nyní VDSL důležité
Pátrání po VDSL není jen o rychlejším stahování. Jde o konvergenci. Chceme současně streamovat 4K video, hrát online hry a videochat bez ukládání do vyrovnávací paměti. Současné širokopásmové technologie se s takovou zátěží potýkají. VDSL poskytuje požadovanou velikost kanálu.
VDSL poskytuje neuvěřitelné množství šířky pásma s rychlostí až přibližně 52 megabitů za sekundu (Mbps).
Tato rychlost vám umožňuje vytvořit kompletní balíček domácí komunikace a zábavy. Jeden řádek. Jedna služba. Více vláken.
Hardwarová realita
VDSL není kouzlo. Používá stejné měděné dráty jako váš telefon. Vyžaduje to ale speciální VDSL modemy. Tato zařízení oddělují vysokofrekvenční datové a nízkofrekvenční hlasové signály efektivněji než starší ADSL modemy. jaká je cena? Signály VDSL degradují na vzdálenost rychleji. Obvykle budete muset být blíže centrále nebo vzdálenému pracovišti, abyste dosáhli nejlepší rychlosti.
Tento požadavek blízkosti je klíčovou překážkou pro masové přijetí. Aby bylo VDSL životaschopné pro většinu domácností, musí poskytovatelé investovat do infrastruktury pro připojení optických vláken k uzlu. Toto je krok směrem k vlákno do domácnosti (FTTH), ale na poslední míli využívá stávající měď.
Co bude dál?
Pokryli jsme základy DSL a viděli jsme, proč je VDSL umístěno jako další velká věc. Nabízí rychlost, integraci a potenciální úspory nákladů. Ale jak to vlastně funguje v reálných scénářích? A jaké jsou konkrétní technické rozdíly, díky kterým převyšuje kabelové sítě?
Tyto podrobnosti prozkoumáme v následujících částech. Infrastruktura je připravena. Existuje poptávka. Technologie čeká.
Konektivní vybavení
Když se podíváte pod svůj stůl, pravděpodobně uvidíte krabici velikosti brožované knihy. Většina lidí tomu říká DSL modem. Vaši inženýři ISP tomu říkají ATU-R nebo ADSL Transceiver Unit – Remote. Toto je stejné zařízení. Toto zařízení funguje jako most: přebírá digitální data z vašeho notebooku nebo routeru a převádí je na signály, které lze přenášet po měděné telefonní lince.
Na druhém konci tohoto dlouhého navíjecího drátu je další dílek skládačky: DSL Access Multiplexer (DSLAM). Představte si DSLAM jako rozsáhlého koordinátora pohybu. Nachází se v ústředí telefonní společnosti, přijímá připojení ze stovek domácností a sdružuje je do jediné vysoce výkonné optické páteřní sítě vedoucí ke globálnímu internetu. Je flexibilní: provádí směrování, přiděluje dynamické IP adresy a zpracovává více standardů DSL současně.
Pro domácí uživatele je ATU-R obvykle samostatnou jednotkou. Připojíte jej přes ethernetové rozhraní nebo, dnes méně obvyklé, přes USB. Zařízení business třídy je koncipováno jinak. Taková zařízení často kombinují funkce směrovače a přepínače v jednom balíčku a provádějí složitější úkoly na úrovni sítě. Hlavní úkol však zůstává stejný: přenos dat mezi vaší sítí a DSLAM.
Proč vzdálenost zabíjí rychlost
DSL není kouzlo. To je fyzika. A ve fyzice je vzdálenost nepřítelem.
Jak signál putuje po měděném drátu, degraduje. Je tam hluk. Vysokofrekvenční složky dat jsou utlumeny. Čím delší je linka, tím je připojení pomalejší a méně stabilní. Teoretický limit ADSL je 18 000 stop (asi 5,46 kilometrů) mezi modemem a DSLAM.
Toto číslo je však optimistické. Většina poskytovatelů nastavuje kratší a přísnější limit, aby zaručila kvalitu služeb. Pokud se pohybujete na horní hranici této řady, uvidíte rychlosti hluboko pod tím, co je slibováno v marketingových materiálech. Pokud jste blízko ústředí, získáte plnou rychlost – a potenciálně ještě více, protože inovace technologií umožňují, aby se vyšší frekvence pohybovaly dále bez zhoršení kvality.
„DSL je technologie citlivá na vzdálenost: s rostoucí délkou připojení klesá kvalita signálu a rychlost připojení.“
Problém se zatížením cívky
Tady začíná zábava. Když hlasové hovory mohou cestovat míle bez ztráty srozumitelnosti, proč by to nemohlo být s DSL?
Odpověď spočívá v zátěžových cívkách.
Telefonní společnosti nainstalovaly tyto malé elektromagnetické cívky do smyčky mezi vaším domovem a centrálou, aby zesílily hlasové frekvence. Fungují jako zesilovače pro nízkofrekvenční zvuk. Jsou skvělé pro konverzace. Ale jsou hrozné pro přenos dat.
DSL používá k přenosu dat mnohem vyšší frekvence. Zatěžovací cívky blokují nebo zkreslují tyto vysokofrekvenční signály. Pokud máte na svém úseku linky mezi vaším domovem a komunikačním místem nainstalovanou zátěžovou cívku, DSL jednoduše nebude fungovat. Integrita signálu je narušena ještě před zahájením přenosu.
Další kritické překážky
I když nemáte zátěžové cívky, jiné faktory vám mohou bránit v úplném používání služby ADSL. Není to jen o vzdálenosti. Fyzická trasa drátu je důležitá.
- Bridge taps : Jedná se o pobočky z hlavní linky, které obsluhují další zákazníky. Vytvářejí impedanční nesoulad. Signál se odráží a způsobuje rušení. Pokud má vaše linka přemostěnou odbočku, výkon DSL utrpí nebo se úplně zastaví.
- Sekce optické linky : Signály ADSL jsou analogové. Nemohou procházet konverzními body, kde je měděné vedení nahrazeno optickým kabelem. Pokud některá část vašeho obvodu prochází vláknem, signál je zeslaben. Požadujete souvislý měděný přívod ze zásuvky do ústředny.
- Skrytá cesta : Nespoléhejte se na mapu ani neposuzujte vzdálenosti vizuálně. Drát nevede rovně. Je postaven v kanálech, sleduje obrubníky ulic a sleduje klikaté trasy, které přidávají další stovky stop. Telefonní společnosti zřídka zveřejňují přesné umístění svých centrálních kanceláří. Chcete-li zjistit skutečnou délku vaší linky, musíte důvěřovat diagnostickým nástrojům.
Výjimka z optických vláken
Optické kabely jsou jedním z hlavních faktorů, které ničí ADSL. Zabijí signál.
Ale jsou to oni, kdo řídí další fázi rozvoje širokopásmového připojení. Zatímco měď není kompatibilní s vláknem, VDSL (digitální účastnická linka s velmi vysokou bitovou rychlostí) je navržena tak, aby fungovala se sítěmi na bázi optických vláken v určitých architekturách. Využívá krátké přenosy mědi v kombinaci s topologií FTTN (Fibre-to-the-node) k poskytování výrazně vyšších rychlostí, než by kdy mohlo nabídnout ADSL.
Rychlost VDSL
Omezení mědi jsou zřejmá. Degradace signálu je fyzikální povahy. Řešení vyžadují změnu infrastruktury. VDSL se nesnaží jen poslat více bitů přes stejnou vadnou linku. Zcela mění pravidla hry, snižuje měděný segment a klade hlavní zátěž na optické vlákno. Výsledkem není jen vyšší rychlost. Jedná se o zásadně odlišný typ připojení. Vzhledem k tomu, že zavádění optických vláken stále nahrazuje měděné smyčky, význam ADSL se vytrácí do historie. Otázkou není, zda můžete získat vyšší rychlosti na DSL. Otázkou je, jestli na to vůbec uváznete.
VDSL běží na stejné měděné infrastruktuře jako jeho předchůdce ADSL, ale překonává limity tohoto stárnoucího kovu. Rozdíl v rychlosti je evidentní. Zatímco ADSL je omezeno na pomalou rychlost 8 Mbps downstream a pouze 800 Kbps downstream, VDSL poskytuje rychlosti až 52 Mbps upstream a 16 Mbit/s upstream. Toto není jen aktualizace; To je skok v produktivitě.
Existuje však nuance. Měď degraduje se vzdáleností a VDSL je na to obzvláště citlivé. Pro podporu tak vysokých rychlostí musí být připojení umístěno ne více než přibližně 4 000 stop (1 200 metrů) od zdroje. Pro mnoho předměstských obyvatel žijících v okruhu míle od místního uzlu samotné VDSL jednoduše nedosáhne konce linky.
Řešení Fiber-to-the-node
Telekomunikační společnosti vyřešily problém vzdálenosti tím, že vedly kabel z optických vláken blíže k vašemu domovu, takže k připojení k vašemu domu zbyla jen poslední „poslední míle“ měděného vedení. Tento přístup obvykle přichází ve dvou variantách: Fiber to the Curb (FTTC) nebo Fiber to the Neighborhood (FTTN).
V konfiguraci FTTC vede vlákno až k rohu ulice a nahrazuje měď až do bodu, kde se linka rozvětvuje do jednotlivých domů. FTTN je méně radikální řešení: vlákno je celoplošně položeno pouze do centrální rozvodné skříně. V obou případech je cíl stejný: minimalizovat délku měděné sekce, aby se maximalizovala propustnost.
Jak brána VDSL překlenuje mezeru
Kouzlo se děje díky kusu hardwaru zvanému VDSL Gateway nainstalovanému v rozvodné skříni okresu. Budete také potřebovat VDSL transceiver ve vaší domácnosti.
Tato konfigurace řeší zásadní problém. Standardní zařízení ADSL se nemohou přímo propojit s linkami z optických vláken, protože používají různé způsoby signalizace. Brána VDSL funguje jako překladač. Přebírá vysokorychlostní data z transceiveru ve vaší domácnosti, převádí tento elektrický signál na světelné impulsy a posílá je přes optický kabel do centrály.
Při požadavku na data jde proces opačným směrem. Brána přijímá světelné signály z optického vlákna, převádí je zpět na elektrická data a posílá je do transceiveru ve vaší domácnosti. Tento konverzní cyklus se vyskytuje milionykrát za sekundu a zachovává integritu vysokorychlostního připojení navzdory hybridní povaze sítě.
Místo DSL v technologickém spektru
VDSL a ADSL jsou jen dva body v mnohem širším spektru technologií DSL. Jak technologie postupuje, rozdíly mezi těmito standardy se stávají méně o čisté rychlosti a více o rovnováze mezi vzdáleností, náklady na infrastrukturu a potřebami uživatelů.
Porovnání typů DSL
Pochopení kompromisů mezi těmito variacemi pomáhá vysvětlit, proč někteří poskytovatelé tlačí na vlákna, zatímco jiní se drží upgradů mědi. Níže uvedená tabulka uvádí konkrétní možnosti jednotlivých možností DSL a ukazuje, kam přesně VDSL zapadá v hierarchii širokopásmových technologií.
Termín xDSL se neustále objevuje v konverzacích technologických profesionálů, pokud jde o infrastrukturu digitálních účastnických linek (DSL). Písmeno „x“ je zástupný symbol, zástupný znak pro konkrétní možnost. Nejedná se o jednu technologii, ale o celou rodinu. Rozsáhlá, vyvíjející se rodina protokolů sjednocená jedním společným principem: přenos dat přes stávající měděné telefonní linky.
Pochopení, kterou variantou máte co do činění, je rozdíl. Rychlosti se liší. Omezení rozsahu se liší. Požadavky na vybavení se liší. Ať už vybíráte poskytovatele nebo nastavujete podnikový hardware, znalost rozdílu mezi asymetrickým a symetrickým režimem není jen triviální (fakt ve skutečnosti). Je to rozdíl mezi plynulým streamováním a noční můrou s neustálým ukládáním do vyrovnávací paměti.
Asymetrické DSL (ADSL)
Toto je standard pro domácí uživatele. Odtud název „asymetrický“. Rychlosti stahování jsou výrazně vyšší než rychlosti odesílání. Proč? Protože typický domácí uživatel spotřebuje více dat, než vytvoří. Sledujete Netflix. Načítáte webové stránky. Stahujete soubory. Málokdy posíláte na server masivní soubory dat.
ADSL je pro toto chování optimalizováno. Přiděluje větší šířku pásma downstreamu. Výsledkem je rychlé procházení webu a streamování. Doručování dat ustupuje do pozadí. Obvykle je omezena na zlomek rychlosti stahování. Pro většinu lidí tento kompromis funguje perfektně.
Vysokorychlostní DSL (HDSL)
HDSL má jiný přístup. Poskytuje přenosové rychlosti srovnatelné s linkou T1. To je přibližně 1,5 Mbit/s. Chce to ale symetrii. Rychlost odesílání se rovná rychlosti stahování.
Existuje nuance. HDSL vyžaduje dvě samostatné fyzické linky. Liší se od standardního hlasového kanálu. Tím je to drahé. A objemné. V domech to skoro nikdy neuvidíte. Je navržen pro kancelářské páteřní sítě nebo vyhrazené obchodní okruhy, kde je nutností konzistentní obousměrná propustnost.
ISDN DSL (ISDL)
ISDL je specializované řešení. Zaměřuje se na uživatele starších zařízení digitální sítě integrovaných služeb (ISDN). Pokud stále používáte staré zařízení ISDN, ISDL vám umožňuje jeho zachování. Nepotřebujete nové modemy.
Ale zvýšení rychlosti je zanedbatelné. ISDN pracuje rychlostí 128 Kbps. ISDL pracuje s pevnou rychlostí 144 Kbps. Zlepšení je asi 16 Kbps. Vyplatí se upgrade? Pro většinu ne. Zvýšení produktivity je zanedbatelné ve srovnání s náklady na změnu infrastruktury.
Multimode symetrické DSL (MSDSL)
MSDSL boří pevné hranice pevných rychlostí. Poskytuje symetrický přenos, ale rychlost není pevná. Je nastavitelná. Poskytovatel stanoví konkrétní tarifní úroveň v závislosti na plánu služeb klienta.
Potřebujete symetrickou rychlost 1 Mbps? Dobře. Chcete 2 Mbps? Plaťte více. To poskytuje flexibilitu. Umožňuje poskytovatelům rozlišovat služby bez budování zcela nových fyzických sítí pro každý rozsah rychlostí.
Rate Adaptive DSL (RADSL)
RADSL je intelektuální evolucí ADSL. Nepředpokládá pouze pevnou rychlost. Změří čáru. Kontroluje délku. Hodnotí kvalitu.
Pokud je linka hlučná nebo příliš dlouhá, modem sníží rychlost, aby byla zachována stabilita. Pokud je linka dokonalá, snaží se o vyšší rychlosti. Jedná se o dynamický proces. Přizpůsobuje se hardwarové realitě domácí elektroinstalace. To je důvod, proč někteří uživatelé ADSL získají 8 Mbps a jiní 1 Mbps za stejný tarif. Rozhoduje čára.
Symetrické DSL (SDSL)
SDSL replikuje symetrickou povahu HDSL. Rychlost odesílání se rovná rychlosti stahování. Je však efektivnější ve využívání infrastruktury. Používá jeden řádek. HDSL vyžaduje dva.
Vyžaduje však samostatnou linku od standardní hlasové telefonní služby. K vytvoření nelze použít připojení k internetu
Závod o definování budoucnosti vysokorychlostního DSL byl chaotický. Na jedné straně VDSL Alliance, koalice zahrnující Alcatel a Texas Instruments, prosazovala diskrétní multifrekvenční modulaci (DMT) jako nosný systém. Na druhé straně koalice VDSL vedená společnostmi Lucent a Broadcom prosazovala kombinaci kvadraturní amplitudové modulace (QAM) a bezpřenosové amplitudové fázové modulace (CAP).
DMT vyhrál.
Dnes většina zařízení ADSL spoléhá na tuto technologii. Proč si to inženýři vybrali? Je to všechno o tom, jak se DMT vypořádá s fyzickou realitou měděných vedení.
Mechanika diskrétní multifrekvenční modulace
Představte si, že vaše jediná měděná telefonní linka nebyla jediná trubka, ale dálnice s 247 samostatnými pruhy. To je to, co DMT v podstatě dělá.
Rozděluje signál do 247 samostatných kanálů. Každý kanál je široký 4 kilohertz (kHz). Pokud chcete hrubý mentální model, představte si, že telefonní společnost vezme vaši linku a připojí k ní 247 samostatných modemů současně. Získáte více než jedno připojení. Dostanete 247.
To není jen teorie. Systém je aktivní.
Dynamická alokace kanálů
Ne všechny měděné linky jsou stejné. Šum, interference a vzdálenost ovlivňují signály různě na různých frekvencích. DMT to zohledňuje neustálým sledováním každého z 247 kanálů.
Pokud kvalita kanálu klesne pod přijatelnou hranici, systém se jen tak nevzdá. Přesouvá data do čistšího kanálu. Je to neustálé hledání nejlepší cesty pro vysílání i příjem.
Některé z nižších kanálů, počínaje kolem 8 kHz, mají dvojitou povinnost. Zpracovávají obousměrný provoz – to znamená, že přenášejí jak data od uživatele (upstream), tak od poskytovatele (downstream). Třídění těchto informací při neustálém sledování všech 247 kanálů činí implementaci DMT složitější než u konkurenčních technologií.
Ale tato složitost umožňuje flexibilitu. Umožňuje připojení přizpůsobit se různým kvalitním řadám, s čím se technologie pevných nosičů jen obtížně vyrovnávají.
Proč je to pro vás důležité?
K používání internetu nepotřebujete znát rozdíl mezi QAM a CAP. Měli byste ale vědět, že DMT se stalo standardem.
Vzhledem k tomu, že DMT byl lepší v řešení hlučné a stárnoucí infrastruktury než QAM nebo CAP, byl přijat rychleji. To znamenalo, že více lidí získalo vysokorychlostní přístup dříve. Kompromisem byla složitost zařízení. Modemy musely více pracovat na ovládání přepínání kanálů. Pro běžného uživatele je ale výsledkem stabilnější připojení na linkách, které by jinak mohly být pro vysokorychlostní datové přenosy nevhodné.
Často kladené otázky
Je ADSL lepší než VDSL?
Ne. VDSL je lepší než ADSL, protože podporuje výrazně vyšší přenosové rychlosti. ADSL byl první krok; VDSL bylo konečnou čárou pro technologii DSL před převzetím optických vláken.
Další informace
Chcete-li se blíže ponořit do specifikací VDSL a starších architektur DSL, postupujte podle odkazů na další stránce.
