Беспроводка, оптоволокно і мідна пара в забігу на останній милі

Для порівняння - за 100 мс звук проходить 30 метрів. Ці ж 30 метрів - максимальна відстань, на якому музиканти можуть злагоджено грати без диригента.

Наскільки відповідають цим, постійно мінливих умов технології передачі даних?

Отже, по порядку.

мідна пара
Для цього середовища всерйоз можна розглядати шість технологій, перерахованих в таблиці.

Дні SDSL полічені - за відсутністю стандартів і, як наслідок, несумісності обладнання різних виробників. Ще один наслідок відсутності стандартів - дрібносерійні чіпсети і відсутність конкуренції між їх виробниками, що збільшують терміни розробки і ціну кінцевої продукції.

ADSL
ITU визначив два стандарти фізичного рівня передачі даних для ADSL: G.992.1, або G.dmt, і G.992.2, або G.lite.

В основі обох стандартів лежить один і той же метод модуляції, DMT (Discrete Multi-Tone): дані передаються одночасно і паралельно в безлічі паралельних каналів. Частина каналів, розташованих в нижній області робочих частот, використовується для передачі даних від абонента, що залишилися - для прийому. Залежно від шумових умов, в кожному з каналів можуть використовуватися і динамічно вибираються різні рівні цієї модуляції, що дозволяє кодувати різне число біт на символ, витягуючи з каналу максимально можливу за даних умов пропускну здатність.

На відміну від технологій класу SDSL, що забезпечують гарантовану симетричну швидкість передачі даних, ADSL - це технологія компромісів, або «best efforts» - більше бітів за одиницю потужності на лінії.

SHDSL
Використання вдосконаленого способу модуляції даних TC-PAM (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation), що є подальшим розвитком модуляції 2B1Q, з великим числом біт на слово і надлишковим перешкодостійким кодуванням, дозволило значно, в порівнянні з модуляцією 2B1Q, звузити діапазон використовуваних частот і зменшити перехресні наведення між різними каналами в одному кабелі. Кодування з виправленням помилок дозволило отримати суттєвий виграш по потужності, а використання цифрових фільтрів для фінішної обробки вихідного сигналу - звузити смугу робочих частот і зменшити рівень перешкод поза діапазону робочих частот.

В результаті, в порівнянні з 2B1Q і SDSL, при тій же дальності зв'язку швидкість передачі даних, що надається стандартом SHDSL, вище на 35-45%, а для тієї ж швидкості передачі даних дальність може бути збільшена на 12-20%.

ADSL або SHDSL?
ADSL орієнтована в першу чергу на широкосмуговий доступ в Інтернет. Під час роботи здійснюється постійний моніторинг характеристик лінії і, в залежності від відношення сигнал / шум і ряду інших факторів, швидкість передачі даних може змінюватися.

SHDSL націлена, насамперед, на забезпечення гарантованої якості обслуговування. Тобто, при заданій швидкості і дальності передачі даних забезпечити рівень помилок не гірше 10 -7 навіть в найгірших шумових умовах, забезпечуючи гарантовану швидкість передачі даних і якість обслуговування для відповідальних додатків.

Для порівняння - затримка в каналі SHDSL, обумовлена ​​перешкодостійким кодуванням, становить величину порядку 1,2 мс. Використання для корекції помилок в ADSL коду Ріда-Соломона призводить до затримки в 20 мс, що може зробити цю технологію непридатною для використання в деяких додатках реального часу.

Завершуючи розмову про відмінності двох технологій, відзначимо, що хоча SHDSL і замислювалася як технологія для симетричній передачі даних, на малих відстанях (в межах 2-3 км.) ADSL може виявитися для ряду додатків цілком розумною альтернативою здатної забезпечити прийом даних зі швидкостями до 8 Мбіт / с і передачу - зі швидкістю до 1,2 Мбіт / с. Тоді, розташувавши відповідним чином вузол доступу на базі ADSL-комутатора, можна забезпечити одним користувачам роботу критично важливих додатків, а іншим - доступ в Інтернет.

Мал. 2. Швидкість передачі як функція дальності при використанні пари діаметром 0,4 мм і технологій ADSL і SHDSL.

Якщо звернутися до графіків дальності / швидкості передачі даних, можна помітити, що при використанні пари діаметром 0,4 мм відстань близько 3 кілометрів стає критичним для обох технологій, особливо - ADSL, і що в разі SHDSL зниження пропускної здатності носить більш плавний характер.

HomePNA
Наступний крок - організація колективного доступу в Інтернет для користувачів, що знаходяться в одній будівлі. До недавнього часу, по суті, єдиною технологією для організації такого доступу та подолання останніх десятків і сотень метрів був Ethernet. Зараз на цю нішу претендують і HomePNA, і VDSL.

У минулому році, після формального схвалення ITU рекомендації G.989.1 (Phone line Networking Transceivers Foundation), легалізує стандарт HomePNA на міжнародному ринку, ситуація змінилася.

Як і Ethernet, HomePNA використовує для доступу до середовища передачі даних метод доступу з дозволом колізій CSMA / CD.

Стандарт HomePNA 2.0 забезпечує швидкість до 10 Мбіт / с.

Підтримка HomePNA довільних мережевих топологій дозволяє, одного разу проклавши уздовж стояка загальну шину, у міру потреби підключати до неї індивідуальних абонентів, або навіть використовувати для цієї мети існуючу проводку радіомовної мережі.

VDSL
Як правило, використовується модуляція QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Для сумісності з радіочастотними засобами доступний діапазон частот, в залежності від національних особливостей регулювання (ще одне нагадування про те, що VDSL, по суті, радіочастотний метод передачі інформації), розбивається на два, три або навіть чотири частотних каналу. Втім, коли VDSL використовується для передачі даних усередині будівель, в так званих MDU / MTU, це не так критично - випромінювання швидко загасає на залізобетонних та інших провідних конструкціях.

Для поділу висхідних і низхідних потоків інформації і забезпечення повного дуплексу, як і в DMT, використовується метод частотного поділу каналів - один або кілька діапазонів використовується для передачі, що залишилися - для прийому інформації. Підлаштовуючи нулі АЧХ, можна придушувати небажане випромінювання на критичних частотах.

Мабуть, найістотнішим (якщо не сказати - єдиним) недоліком LRE є ​​неможливість включати абонентські пристрої «лоб в лоб».

До слова, у TayLink і OpticalAccess з'явилися однопортові моделі - по суті, високошвидкісні VDSL-мости для об'єднання езернетовскіх підмереж.

З прийняттям стандарту EFM, або «Ethernet на першій милі», розробкою якого займається робоча група 802.3ah інституту IEEE, позиції Ethernet як універсальної технології мережевого доступу тільки посиляться.

Поки рано говорити про характеристики обладнання доступу, які визначить цей стандарт. Доповіді робочої групи розглядають варіанти, здатні забезпечити швидкість до 100 Мбіт / с на відстанях до 800 метрів. Загальною тенденцією є задіяння максимального числа пар - а в кабелі їх, як правило, чотири, а використовується лише дві, використання тимчасового поділу каналів - передача і прийом ведуться по черзі по всіх парах в різні інтервали часу, що дозволяє знизити взаємний вплив каналів прийому / передачі, зберігши, нехай і віртуально - повний дуплекс, і гнучко варіювати швидкості передачі в обох напрямках.

В кінці минулого року був утворений The Ethernet in the First Mile Alliance - EFMA, учасниками якого стали Cisco, Ericsson, Extreme Networks, Intel, і інші компанії.

тенденційний
Втім, Ethernet вже зараз став сполучною клеєм. що дозволяє об'єднувати найрізноманітніші технології віддаленого доступу.

Як видно з попереднього викладу, меднопарние технології мають жорсткі обмеження по дальності, що викликало появу ще однієї концепції - MDU / MTU, націлилася на офісні комплекси і багатоповерхівки, яка передбачає розміщення в безпосередній близькості від абонентів міні-концентраторів доступу. Спільною рисою таких концентраторів стає зовнішній Ethernet-інтерфейс і підтримка в одному конструктиві різноманітних технологій передачі даних, що дозволяють оптимізувати співвідношення якість / ціна для кожного абонента, і мінімізувати для операторів початкові інвестиції.

До речі, в найпростішому випадку в такій ось міні-концетратор доступу може бути перетворений звичайний настільний комп'ютер. Раніше для такої метаморфози на нього доводилося встановлювати один з клонів Unix а потім довго мудрувати з настройками. З випуском Windows XP завдання спростилася до межі. Встроенниq в цю ОС MAC mini-bridge і майстер підказок дозволяють набити кошик десктопа SDSL або HomePNA-адаптерами і після простих маніпуляцій мишею використовувати його як точку доступу для невеликої корпоративної мережі.

Бездротовий Ethernet
З концепцією MDU / MTU досить тісно переплітається ще одна технологія - Radio Ethernet. Відповідно до стандарту, вірніше, стандартами - IEEE 802.11 a, b, і g, ця технологія може використовувати для передачі даних два діапазони частот - 2,4 і 5 ГГц, і здатна забезпечити - без будь-б то не було проводів - швидкість до 54 Мбіт / с.

Втім, 54 Мбіт / с відносяться все ж, скоріше, нехай і до близької, але перспективі. Основна маса випущених пристроїв (близько 8 мільйонів тільки в минулому році) відповідає стандарту 802.11b і забезпечує швидкість передачі до 11 Мбіт / с на відстанях, без спеціальних антен і підсилювачів, в межах 100 метрів.

Реальна ж швидкість трохи менше і становить близько 6 Мбіт / с.

Скільки-небудь широке поширення обладнання стандарту 802.11a слід очікувати не раніше середини або кінця року. Приблизно тоді ж буде прийнятий стандарт 802.11g, і, швидше за все, до середини наступного року на ринку буде представлено обладнання всіх трьох стандартів.

Відповідно до заяв компанії, з появою цього чіпсета дані можна буде надсилати за допомогою одного з 16 частотних каналів: чотирьох у діапазоні 2,4 ГГц і 12 - на 5 ГГц. Сумарна пропускна здатність ефіру, доступна чіпсету без перевикористання радіочастот, превиcіт 800 Мбіт / с, а з використанням додаткових частотних діапазонів - європейського ERC і індустріально-науково-медичного ISM (в пятігігагерцовой частини) - 1 Гбіт / с.

До питання про вартість реалізації і, відповідно, ціною мультістандартних адаптерів: комбо-чіпсет AR5001X відрізняється від одностандартного побратима AR5001A наявністю ще однієї мікросхеми (відповідно, три і два кристала), яка додає до вартості набору всього чотири долари (відповідно, 39 і 35 доларів ).

Ще один факт: про підтримку 802.11 заявив комітет з розробки стандарту DSRC - Dedicated Short Range Communications, покликаного забезпечити бездротові комунікації між рухомими об'єктами і реалізувати концепцію Інтелектуальної Транспортної Системи (ITS, Intellectual Transport System). Стандарту повинні будуть відповідати всі автомобілі Північної Америки. Серед розв'язуваних з його допомогою завдань:

• оповіщення учасників руху про необхідність поступитися дорогу аварійним службам, патрульним автомобілям і машинам швидкої допомоги (на додаток до мигалками і сирен);
• обмін інформацією між автомобілями про пробки і затори в шляху для забезпечення вибору оптимального маршруту;
• автоматизація розрахунків за користування платними дорогами, автостоянками і т.д .;
• використання в системах безпеки, для забезпечення, в разі неминучості зіткнення, переднатягнення ременів безпеки, спрацьовування подушок і т.д.
• Нарешті, оскільки діапазон частот, виділений FCC для DSRC (від 5.850 до 5.925 ГГц) лише незначно відрізняється від частот, які використовуються в базовому стандарті 802.11а, пасажири зможуть отримувати пошту і доступ в Інтернет в хот-спот (колективних точках бездротового доступу), зустрілися по дорозі.

Потенційний ринок для цієї технології навіть перевищує комп'ютерний: для порівняння, в США зараз налічується більше 200 мільйонів автомобілів і всього 150 мільйонів комп'ютерів.

Однією з перешкод на шляху широкого розповсюдження 802.11 стала відносна дорожнеча точок доступу - в середньому від двохсот до 1000 доларів (при тому що вартість бездротових адаптерів починається зараз з позначки 70-100 доларів).

Недавня ініціатива Intel може перетворити в бездротову точку доступу кожен настільний комп'ютер, підключений до Мережі.

На думку Дункана Китчина (Duncan Kitchin), провідного конструктора (lead architect) відділення мобільних комунікацій Intel, створення ПО, здатного розділити обчислювальну навантаження і можуть бути вирішені завдання між центральним процесором комп'ютера і мікро контролером, вбудованим в бездротову картку, дозволить знизити вартість точок доступу в два з половиною рази - з 250 до 100 доларів. Схожа ініціатива Microsoft, до слова, називається Soft Wi-Fi, правда програмний гігант поки вважає за краще не заглиблюватися в деталі.

На початковому етапі точки доступу будуть використовувати тільки технологію 802.11b, але вже через рік почнеться їх поступова модернізація на більш швидкісний стандарт - 802.11a.

І, нарешті хотілося б розповісти ще про один застосуванні беспроводка, знайденому, на цей раз, компанією PricewaterhouseCoopers. Тепер її співробітники в набігах на аудіруемих компанії будуть використовувати ноутбуки з бездротовими адаптерами, які на місці самоорганізуються в захищену бездротову мережу і дозволяють аудиторам на місці оперативно обмінюватися зібраною інформацією.

Оптика
Згідно з прогнозами деяких українських дистриб'юторів, до кінця року різниця в ціні одномодового і багатомодового активного обладнання практично зникне. З урахуванням того, що одномодове волокно дешевше многомодового відсотків на 30, а технології виробництва одномодового волокна набагато простіше, слідом, швидше за все, зникне і багатомодове волокно, а вивільнені виробничі потужності, напевно будуть переведені - принаймні там, де це можливо - на випуск одномод.

Що ясна річ, викличе зростання конкуренції і подальше падіння цін. Які зараз і так вже не сильно відрізняються від цін на мідну пару.

Ні, це не означатиме кінець мідної пари. З волокном все ще працювати набагато складніше - необхідно, хоча б, дотримуватися чистоти робочого місця. Дорожче коштує і оброблення оптоволокна - разом з роз'ємом, від 15 до 25 доларів. Нарешті, його необхідно прокладати, а додатків, які б вимагали такої прокладки в кожну квартиру, поки не видно.

Це, скоріше, буде означати повсюдну поширеність і доступність інфраструктури для підключення тих самих міні або навіть мікро-концентраторів доступу.

Волокно - в кожен curb!