Wyścig o szybszy internet nie zwalnia. Przeszliśmy z połączeń telefonicznych na łącza szerokopasmowe, a sieci domowe wymagają obecnie jeszcze większej przepustowości. Obecnie na rynku dominują modemy kablowe i asymetryczna cyfrowa linia abonencka (ADSL). Z pewnością są szybsze niż starsze modemy 56K. Ale uderzyli w sufit. Trudno im jednocześnie służyć przyszłości domowej rozrywki, takiej jak telewizja cyfrowa i wideo na żądanie.
Very High Bit-rate DSL lub VDSL pojawia się na scenie.
Eksperci branżowi postrzegają VDSL jako logiczny kolejny krok w kierunku w pełni zintegrowanego pakietu komunikacji domowej. Niektórzy dostawcy, np. U.S. West (obecnie część Qwest), uruchomili już ograniczone usługi. Dane techniczne robią wrażenie. VDSL zapewnia prędkość do 52 megabitów na sekundę (Mbps). Porównaj to z limitem 8-10 Mb/s dla standardowego Internetu ADSL lub kablowego. Skok jest kolosalny. Można odnieść wrażenie, że następuje nowe przejście od połączeń telefonicznych do łączy szerokopasmowych. W miarę upowszechniania się VDSL usługi łączone prawdopodobnie staną się tańsze niż płacenie za pojedyncze łącza.
Aby zrozumieć, dlaczego jest to ważne, musimy przyjrzeć się podstawom działania DSL w istniejącej infrastrukturze.
Jak DSL wykorzystuje linie telefoniczne
Standardowa instalacja telefoniczna w USA wykorzystuje parę miedzianych przewodów biegnących do domu. Druty te mają znaczną rezerwę nośności. Połączenia głosowe wykorzystują tylko niewielką część tej pojemności. DSL zużywa niewykorzystaną przestrzeń. Przesyła dane bez zakłócania rozmów głosowych.
Standardowe wyposażenie telefoniczne ogranicza zakres częstotliwości. Mowa ludzka zazwyczaj mieści się w zakresie 400 do 3400 Hz. Sama miedź jest w stanie wytrzymać częstotliwości rzędu milionów herców. Nowoczesny sprzęt cyfrowy wykorzystuje tę dodatkową przestrzeń nad głową. DSL przesyła dane cyfrowo na tych wysokich częstotliwościach.
Ta dodatkowa pojemność umożliwia VDSL zmianę sposobu dostępu do handlu elektronicznego i mediów. Na tej samej linii możliwe jest płynne przesyłanie wideo i duże obciążenie danymi.
Poziom podstawowy: ADSL
Zanim zagłębimy się w konkretne zalety VDSL, warto zapoznać się z technologią, która się za nim kryje. ADSL jest standardem od wielu lat. Dzieli linię na dwa kanały: jeden dla głosu i jeden dla danych. Jest asymetryczny, ponieważ prędkość pobierania jest większa niż prędkość wysyłania. Jest to zgodne z typowym zachowaniem użytkownika. Pobieramy więcej niż przesyłamy.
Ale ADSL ma ograniczenia. Odległość ma znaczenie. Im dalej jesteś od centrali operatora, tym niższa jest Twoja prędkość. VDSL rozwiązuje wiele z tych problemów związanych z odległością i szybkością, ale wymaga innego uwzględnienia przy projektowaniu infrastruktury.
Dlaczego VDSL jest teraz ważny
W poszukiwaniu VDSL nie chodzi tylko o szybsze pobieranie. Chodzi o zbieżność. Chcemy jednocześnie przesyłać strumieniowo wideo 4K, grać w gry online i prowadzić rozmowy wideo bez buforowania. Obecne technologie szerokopasmowe borykają się z takim obciążeniem. VDSL zapewnia wymagany rozmiar kanału.
VDSL zapewnia niesamowitą przepustowość z szybkością do około 52 megabitów na sekundę (Mbps).
Ta prędkość pozwala stworzyć kompletny pakiet domowej komunikacji i rozrywki. Jedna linia. Jedna usługa. Wiele wątków.
Rzeczywistość sprzętowa
VDSL to nie magia. Wykorzystuje te same przewody miedziane, co Twój telefon. Wymaga to jednak specjalnych modemów VDSL. Urządzenia te oddzielają dane o wysokiej częstotliwości od sygnałów głosowych o niskiej częstotliwości skuteczniej niż starsze modemy ADSL. Jaka jest cena? Sygnały VDSL ulegają szybszej degradacji wraz z odległością. Zazwyczaj, aby uzyskać najlepszą prędkość, musisz znajdować się bliżej centralnego biura lub lokalizacji zdalnej.
Ten wymóg bliskości jest kluczową przeszkodą w masowej adopcji. Dostawcy muszą inwestować w infrastrukturę światłowodową, aby zapewnić opłacalność VDSL w większości domów. Jest to krok w kierunku światłowodów do domu (FTTH), ale wykorzystuje istniejącą miedź do ostatniego kilometra.
Co dalej?
Omówiliśmy podstawy DSL i zobaczyliśmy, dlaczego VDSL jest kolejną wielką rzeczą. Oferuje szybkość, integrację i potencjalne oszczędności. Ale jak to faktycznie działa w rzeczywistych scenariuszach? Jakie są konkretne różnice techniczne, które czynią go lepszym od sieci kablowych?
Szczegóły te omówimy w poniższych sekcjach. Infrastruktura jest gotowa. Jest popyt. Technologia czeka.
Sprzęt do łączności
Jeśli zajrzysz pod biurko, prawdopodobnie zobaczysz pudełko wielkości książki w miękkiej oprawie. Większość ludzi nazywa to modemem DSL. Inżynierowie ISP nazywają to ATU-R lub ADSL Transceiver Unit – Remote. To jest to samo urządzenie. To urządzenie działa jak mostek: pobiera dane cyfrowe z laptopa lub routera i konwertuje je na sygnały, które można przesyłać miedzianą linią telefoniczną.
Na drugim końcu tego długiego, krętego drutu znajduje się drugi element układanki: Multiplekser dostępu DSL (DSLAM). Pomyśl o DSLAM jako o koordynatorze ruchu na dużą skalę. Znajduje się w centrali firmy telekomunikacyjnej, przyjmuje połączenia z setek domów i agreguje je w jeden wysokoprzepustowy szkielet światłowodowy prowadzący do globalnego Internetu. Jest elastyczny: realizuje routing, przydziela dynamiczne adresy IP i obsługuje wiele standardów DSL jednocześnie.
Dla użytkowników domowych ATU-R jest zwykle oddzielną jednostką. Podłączasz go poprzez interfejs Ethernet lub, co jest obecnie mniej powszechne, przez USB. Sprzęt klasy biznes jest zaprojektowany inaczej. Urządzenia takie często łączą funkcje routera i przełącznika w jednym pakiecie, wykonując bardziej złożone zadania na poziomie sieci. Jednak główne zadanie pozostaje takie samo: przesyłanie danych między siecią a DSLAM.
Dlaczego odległość zabija prędkość
DSL to nie magia. To jest fizyka. A w fizyce odległość jest wrogiem.
Gdy sygnał przemieszcza się wzdłuż miedzianego drutu, ulega on degradacji. Jest hałas. Składniki danych o wysokiej częstotliwości są tłumione. Im dłuższa linia, tym wolniejsze i mniej stabilne staje się połączenie. Teoretyczny limit ADSL wynosi 18 000 stóp (około 5,46 km) między modemem a DSLAM.
However, this figure is optimistic. Większość dostawców ustala krótszy i bardziej rygorystyczny limit, aby zagwarantować jakość usług. Jeśli znajdujesz się w górnej części tego zakresu, zobaczysz prędkości znacznie niższe od obiecanych w materiałach marketingowych. Jeśli jesteś blisko biura centralnego, uzyskasz pełną prędkość, a potencjalnie nawet więcej, ponieważ ulepszenia technologii umożliwiają przesyłanie wyższych częstotliwości na większe odległości bez pogorszenia.
„DSL to technologia zależna od odległości: wraz ze wzrostem długości połączenia spada jakość sygnału i prędkość połączenia.”
Problem z cewką obciążenia
Tutaj zaczyna się zabawa. Jeśli połączenia głosowe mogą być przesyłane na wiele kilometrów bez utraty przejrzystości, dlaczego nie można tego zrobić w przypadku połączenia DSL?
Odpowiedź leży w cewkach obciążeniowych.
Firmy telekomunikacyjne zainstalowały te małe cewki elektromagnetyczne w pętli między domem a centralą w celu wzmocnienia częstotliwości głosu. Działają jako wzmacniacze dźwięku o niskiej częstotliwości. Świetnie nadają się do rozmów. Ale są okropne w przesyłaniu danych.
DSL wykorzystuje znacznie wyższe częstotliwości do przesyłania danych. Cewki obciążeniowe blokują lub zniekształcają sygnały o wysokiej częstotliwości. Jeżeli na odcinku linii pomiędzy domem a punktem komunikacyjnym zainstalowana jest cewka obciążająca, DSL po prostu nie będzie działać. Integralność sygnału jest zagrożona jeszcze przed rozpoczęciem transmisji.
Inne krytyczne przeszkody
Nawet jeśli nie masz cewek obciążeniowych, inne czynniki mogą uniemożliwić całkowite korzystanie z usługi ADSL. Nie chodzi tylko o odległość. Fizyczna trasa przewodu jest ważna.
- Odczepy mostkowe : Są to oddziały linii głównej obsługujące innych klientów. Tworzą niedopasowanie impedancji. Sygnał jest odbijany, powodując zakłócenia. Jeśli Twoja linia jest wyposażona w zaczep mostkowany, wydajność DSL spadnie lub całkowicie się zatrzyma.
- Odcinki linii światłowodowych : Sygnały ADSL są analogowe. Nie mogą przechodzić przez punkty konwersji, w których linię miedzianą zastępuje się kablem światłowodowym. Jeśli jakakolwiek część obwodu przechodzi przez światłowód, sygnał jest tłumiony. Wymagany jest ciągły przewód miedziany z gniazdka ściennego do biura centralnego.
- Ukryta ścieżka : Nie polegaj na mapie ani nie oceniaj odległości wizualnie. Drut nie biegnie prosto. Jest zbudowany w kanałach, podąża za krawężnikami ulic i podąża krętymi trasami, które dodają setki stóp dodatkowej długości. Firmy telekomunikacyjne rzadko publikują dokładne lokalizacje swoich centrali. Aby dowiedzieć się, jaka jest rzeczywista długość linii, musisz zaufać narzędziom diagnostycznym.
Wyjątek światłowodowy
Kable światłowodowe są jednym z głównych czynników niszczących ADSL. Zabijają sygnał.
Ale to oni napędzają kolejny etap rozwoju łączy szerokopasmowych. Chociaż miedź nie jest kompatybilna ze światłowodami, VDSL (cyfrowa linia abonencka o bardzo dużej przepływności) została zaprojektowana do współpracy z sieciami światłowodowymi w określonych architekturach. Wykorzystuje krótkie przebiegi miedzi w połączeniu z topologią światłowodu do węzła (FTTN), aby zapewnić znacznie większe prędkości niż kiedykolwiek było to możliwe w ADSL.
Szybkość VDSL
Ograniczenia miedzi są oczywiste. Degradacja sygnału ma charakter fizyczny. Rozwiązania wymagają zmiany infrastruktury. VDSL nie tylko próbuje wysłać więcej bitów tą samą wadliwą linią. Całkowicie zmienia zasady gry, redukując segment miedzi i kładąc główne obciążenie na światłowód. Rezultatem jest nie tylko większa prędkość. Jest to zasadniczo inny rodzaj połączenia. W miarę jak światłowody w dalszym ciągu zastępują pętle miedziane, znaczenie ADSL odchodzi do historii. Pytanie nie brzmi, czy można uzyskać większe prędkości w sieci DSL. Pytanie brzmi, czy w ogóle się z tym utkniesz.
VDSL działa w oparciu o tę samą infrastrukturę miedzianą, co jego poprzednik, ADSL, ale pokonuje ograniczenia tego starzejącego się metalu. Różnica w szybkości jest wyraźna. Podczas gdy ADSL jest ograniczony do niskiej prędkości pobierania danych wynoszącej 8 Mb/s i tylko 800 Kb/s pobierania, VDSL zapewnia prędkość przesyłania danych do 52 Mb/s i wysyłania 16 Mbit/s. To nie jest tylko aktualizacja; To skok w produktywności.
Istnieje jednak niuans. Miedź ulega degradacji wraz z odległością, a VDSL jest na to szczególnie wrażliwy. Aby zapewnić obsługę tak dużych prędkości, połączenie musi znajdować się w odległości nie większej niż około 1200 metrów od źródła. Dla wielu mieszkańców przedmieść mieszkających w promieniu mili od węzła lokalnego samo VDSL po prostu nie jest w stanie dotrzeć do końca linii.
Rozwiązanie typu „światłowód do węzła”.
Firmy telekomunikacyjne rozwiązały problem odległości, pociągając kabel światłowodowy bliżej domu, pozostawiając jedynie „ostatnią milę” miedzianej linii do podłączenia do domu. Podejście to zazwyczaj występuje w dwóch wersjach: Fiber to the Curb (FTTC) lub Fiber to the Neighborhood (FTTN).
W konfiguracji FTTC światłowód biegnie aż do rogu ulicy, zastępując miedź do punktu, w którym linia rozgałęzia się do poszczególnych domów. FTTN jest rozwiązaniem mniej radykalnym: światłowód doprowadzony jest wyłącznie do centralnej skrzynki dystrybucyjnej na całym obszarze. W obu przypadkach cel jest ten sam: zminimalizować długość sekcji miedzianej, aby zmaksymalizować przepustowość.
Jak brama VDSL wypełnia lukę
Magia dzieje się dzięki urządzeniu zwanemu bramką VDSL zainstalowanemu w dystrybucyjnej skrzynce dystrybucyjnej. Będziesz także potrzebował transceivera VDSL w swoim domu.
Taka konfiguracja rozwiązuje zasadniczy problem. Standardowy sprzęt ADSL nie może łączyć się bezpośrednio z liniami światłowodowymi, ponieważ korzystają z różnych metod sygnalizacji. Bramka VDSL pełni rolę tłumacza. Pobiera szybkie dane z nadajnika-odbiornika w domu, przekształca ten sygnał elektryczny w impulsy świetlne i wysyła je kablem światłowodowym do centralnego biura.
W przypadku żądania danych proces przebiega w odwrotnym kierunku. Bramka pobiera sygnały świetlne ze światłowodu, przekształca je z powrotem w dane elektryczne i wysyła do nadajnika-odbiornika w Twoim domu. Ten cykl konwersji zachodzi miliony razy na sekundę, utrzymując integralność szybkiego połączenia pomimo hybrydowego charakteru sieci.
Miejsce DSL w spektrum technologii
VDSL i ADSL to tylko dwa punkty w znacznie szerszym spektrum technologii DSL. W miarę postępu technologii różnice między tymi standardami ograniczają się do samej prędkości, a bardziej do równowagi między odległością, kosztami infrastruktury i potrzebami użytkowników.
Porównanie typów DSL
Zrozumienie kompromisów między tymi odmianami pomaga wyjaśnić, dlaczego niektórzy dostawcy preferują światłowody, podczas gdy inni wolą modernizację miedzi. Poniższa tabela przedstawia szczegółowe możliwości każdej opcji DSL, pokazując, gdzie dokładnie znajduje się VDSL w hierarchii technologii szerokopasmowych.
Termin xDSL stale pojawia się w rozmowach specjalistów z branży technologii, jeśli chodzi o infrastrukturę cyfrowej linii abonenckiej (DSL). Litera „x” jest symbolem zastępczym, symbolem wieloznacznym dla określonej opcji. To nie jest jedna technologia, ale cała rodzina. Rozległa, rozwijająca się rodzina protokołów, których łączy jedna wspólna zasada: transmisja danych przez istniejące miedziane linie telefoniczne.
Zrozumienie, z którym wariantem masz do czynienia, robi różnicę. Prędkości są różne. Ograniczenia zasięgu są różne. Wymagania sprzętowe są różne. Niezależnie od tego, czy wybierasz dostawcę, czy konfigurujesz sprzęt dla przedsiębiorstw, znajomość różnicy między trybem asymetrycznym i symetrycznym to nie tylko ciekawostka (fakt dla samego faktu). To różnica między płynnym przesyłaniem strumieniowym a koszmarem ciągłego buforowania.
Asymetryczny DSL (ADSL)
To standard dla użytkowników domowych. Stąd nazwa „asymetryczny”. Prędkości pobierania są znacznie wyższe niż prędkości wysyłania. Dlaczego? Ponieważ typowy użytkownik domowy zużywa więcej danych niż tworzy. Oglądasz Netflixa. Ładujesz strony internetowe. Pobierasz pliki. Rzadko wysyłasz ogromne zestawy danych na serwer.
ADSL jest zoptymalizowany pod kątem tego zachowania. Przydziela większą przepustowość dla downstream. Rezultatem jest szybkie przeglądanie Internetu i przesyłanie strumieniowe. Dostarczanie danych schodzi na dalszy plan. Zwykle jest ona ograniczona do ułamka prędkości pobierania. Dla większości ludzi ten kompromis sprawdza się doskonale.
Szybki DSL (HDSL)
HDSL przyjmuje inne podejście. Zapewnia prędkości transferu porównywalne z linią T1. Jest to około 1,5 Mbit/s. Ale to wymaga symetrii. Prędkość wysyłania jest równa prędkości pobierania.
Jest niuans. HDSL wymaga dwóch oddzielnych linii fizycznych. Różnią się od standardowego kanału głosowego. To sprawia, że jest drogie. I nieporęczny. Prawie nigdy nie widać tego w domach. Jest przeznaczony dla szkieletów biurowych lub dedykowanych obwodów biznesowych, gdzie niezbędna jest stała przepustowość dwukierunkowa.
ISDN DSL (ISDL)
ISDL to rozwiązanie niszowe. Jest skierowany do użytkowników starszego sprzętu cyfrowej sieci zintegrowanych usług (ISDN). Jeśli nadal używasz starego sprzętu ISDN, ISDL pozwala go zachować. Nie potrzebujesz nowych modemów.
Ale wzrost prędkości jest niewielki. ISDN działa z szybkością 128 Kb/s. ISDL działa ze stałą szybkością 144 Kb/s. Poprawa wynosi około 16 Kb/s. Czy warto dokonać aktualizacji? Dla większości nie. Wzrost produktywności jest znikomy w porównaniu z kosztem zmiany infrastruktury.
Wielomodowy symetryczny DSL (MSDSL)
MSDSL przełamuje sztywne granice stałych prędkości. Zapewnia transmisję symetryczną, ale prędkość nie jest stała. Jest regulowany. Dostawca ustala określony poziom taryfy w zależności od planu usług klienta.
Potrzebujesz symetrycznej prędkości 1 Mbps? Cienki. Chcesz 2Mbps? Zapłać więcej. Zapewnia to elastyczność. Umożliwia dostawcom różnicowanie usług bez konieczności budowania całkowicie nowych sieci fizycznych dla każdego zakresu prędkości.
Adaptacyjna stawka DSL (RADSL)
RADSL to intelektualna ewolucja ADSL. Nie zakłada jedynie stałej prędkości. Ona mierzy linię. Sprawdza długość. Ocenia jakość.
Jeśli linia jest zaszumiona lub jest zbyt długa, modem zmniejsza prędkość, aby zachować stabilność. Jeśli linia jest idealna, dąży do wyższych prędkości. Jest to proces dynamiczny. Dostosowuje się do realiów sprzętowych okablowania domowego. Dlatego niektórzy użytkownicy ADSL otrzymują 8 Mb/s, a inni 1 Mb/s w tej samej taryfie. Linia decyduje.
Symetryczny DSL (SDSL)
SDSL odwzorowuje symetryczną naturę HDSL. Prędkość wysyłania jest równa prędkości pobierania. Ale jest bardziej efektywny w korzystaniu z infrastruktury. Używa jednej linii. HDSL wymagało dwóch.
Wymaga to jednak osobnej linii od standardowej usługi telefonii głosowej. Nie możesz używać połączenia internetowego do tworzenia
Wyścig o zdefiniowanie przyszłości szybkich łączy DSL był chaotyczny. Z jednej strony VDSL Alliance, koalicja obejmująca Alcatela i Texas Instruments, promowała dyskretną modulację wieloczęstotliwościową (DMT) jako system nośny. Z drugiej strony Koalicja VDSL pod przewodnictwem Lucenta i Broadcom opowiadała się za połączeniem kwadraturowej modulacji amplitudy (QAM) i bezprzenośnej modulacji fazy amplitudy (CAP).
DMT zwyciężyło.
Obecnie większość sprzętu ADSL opiera się na tej technologii. Dlaczego inżynierowie go wybrali? Chodzi o to, jak DMT radzi sobie z fizyczną rzeczywistością linii miedzianych.
Mechanika dyskretnej modulacji wieloczęstotliwościowej
Wyobraź sobie, że pojedyncza miedziana linia telefoniczna nie jest pojedynczą rurą, ale autostradą z 247 oddzielnymi pasami ruchu. To właśnie zasadniczo robi DMT.
Dzieli sygnał na 247 oddzielnych kanałów. Każdy kanał ma szerokość 4 kiloherców (kHz). Jeśli potrzebujesz przybliżonego modelu mentalnego, wyobraź sobie, że firma telekomunikacyjna przejmuje Twoją linię i jednocześnie podłącza do niej 247 oddzielnych modemów. Otrzymujesz więcej niż jedno połączenie. Dostajesz 247.
To nie jest tylko teoria. System jest aktywny.
Dynamiczny przydział kanałów
Nie wszystkie linie miedziane są sobie równe. Hałas, zakłócenia i odległość wpływają w różny sposób na sygnały na różnych częstotliwościach. DMT bierze to pod uwagę, stale monitorując każdy z 247 kanałów.
Jeśli jakość kanału spadnie poniżej akceptowalnego progu, system po prostu się nie podda. Przenosi dane do czystszego kanału. To ciągłe poszukiwanie najlepszej ścieżki zarówno dla transmisji, jak i odbioru.
Niektóre z niższych kanałów, zaczynając od około 8 kHz, pełnią podwójną funkcję. Przetwarzają ruch dwukierunkowy — to znaczy przesyłają zarówno dane od użytkownika (upstream), jak i od dostawcy (downstream). Sortowanie tych informacji przy jednoczesnym ciągłym monitorowaniu wszystkich 247 kanałów sprawia, że wdrożenie DMT jest bardziej złożone niż konkurencyjne technologie.
Ale ta złożoność pozwala na elastyczność. Umożliwia to dostosowanie połączenia do różnych linii jakości, z czym technologie sztywnych nośników mają trudności.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne?
Aby korzystać z Internetu, nie musisz znać różnicy pomiędzy QAM i CAP. Ale powinieneś wiedzieć, że DMT stało się standardem.
Ponieważ DMT lepiej radziło sobie z hałaśliwą i starzejącą się infrastrukturą niż QAM czy CAP, zostało przyjęte szybciej. Oznaczało to, że więcej osób szybciej uzyskało szybki dostęp. Kompromisem była złożoność sprzętu. Modemy musiały pracować ciężej, aby kontrolować przełączanie kanałów. Jednak dla przeciętnego użytkownika efektem jest bardziej stabilne połączenie na liniach, które w innym przypadku mogłyby nie nadawać się do szybkiego przesyłania danych.
Często zadawane pytania
Czy ADSL jest lepszy od VDSL?
Nie. VDSL jest lepszy od ADSL, ponieważ obsługuje znacznie wyższe szybkości transmisji danych. ADSL był wczesnym krokiem; VDSL był metą dla technologii DSL, zanim władzę przejął światłowód.
Więcej informacji
Aby uzyskać głębsze informacje na temat specyfikacji VDSL i starszych architektur DSL, skorzystaj z łączy na następnej stronie.
