В июле 2002 международный телекоммуникационный союз (ITU) закончил разработку двух новых стандартов ADSL (G.992.3 и G.992.4), вместе называемых «ADSL2». В январе 2003, одновременно с тем, как число пользователей чипсетов ADSL первого поколения перевалило за 30 миллионов, G.992.5 официально присоединился к семейству ADSL2 под названием ADSL2plus (или ADSL2+).
Провайдеры и пользователи сыграли ключевую роль при разработке стандарта ADSL2, так как благодаря их отзывам ITU включил в новый стандарт множество различных дополнений, увеличивающих производительность и функциональность. В результате ADSL2 будет более дружественным к пользователям и более выгодным для провайдеров и обещает повторить успех ADSL на протяжении остатка десятилетия.
ADSL2 (ITU G.992.3 и G.992.4) содержит множество нововведений, направленных на улучшение производительности и взаимодействия сетей и поддержку новых приложений, служб и вариантов установки. Среди изменений - улучшения производительности, адаптации скорости, диагностики и многое другое.
ADSL2plus (ITU G.992.5) удваивает пропускную способность приема информации, достигая скорости в 20 Мбит/с на телефонных линиях длиной в 1500 метров. Решения на базе ADSL2plus в основном будут мультимодальными, позволяя взаимодействовать как с чипсетами ADSL2, так и с ADSL и ADSL2plus.
ADSL2plus позволит провайдерам настроить их сети на поддержку продвинутых служб, например, «гибкое» видео с единственным решением как для коротких, так и дальних расстояний. Он включает в себя все возможности ADSL2, поддерживая способность взаимодействия с существующим оборудованием. Таким образом, провайдерам можно осуществлять постепенную модернизацию оборудования, а не сразу же менять все целиком.

улучшения скорости и дальности

ADSL2 специально разрабатывался для улучшения скорости и дальности ADSL, в основном для достижения лучшей производительности на длинных линиях с помехами. ADSL2 может достигать скоростей приема и передачи до 12 Мбит/с и 1 Мбит/с соответственно, в зависимости от дальности и прочих факторов. Это стало возможным благодаря использованию более эффективных методов модуляции, уменьшению количества служебной информации, увеличению эффективности кодирования, и применению расширенных алгоритмов обработки сигнала.
Эффективность модуляции в ADSL2 повышена за счет совместного применения четырехмерной, 16-и фазовой решетчатой и 1-битной квадратурной модуляции. Это позволяет получить более высокие скорости на длинных линиях с низким соотношением сигнал/шум.
Системы ADSL2 используют меньшее количество служебной информации благодаря кадру с программируемым количеством служебных битов. Поэтому, в отличие от ADSL первого поколения, где служебные биты в кадре были фиксированы и потребляли 32 кбит/с от полезной информации, количество служебных бит в кадре может меняться от 4 до 32 кбит/с. В системах ADSL первого поколения на длинных линиях, где скорость передачи информации и так невысока (например, 128 кбит/с), под служебную информацию фиксировано отведено 32 кбит/с (или более 25% общей скорости). В системах ADSL2, это значение может быть снижено до 4 кбит/с, что добавит к пропускной способности дополнительные полезные 28 кбит/с.
На длинных линиях, где, как правило, скорости передачи низки, ADSL2 позволяет достичь большей эффективности кодирования кода Рида-Соломона. Это возможно благодаря улучшениям в кадрах, повышающим гибкость и программируемость при создании кодовых слов.
Вдобавок, механизм инициализации содержит множество улучшений, поднимающих скорость передачи в системах ADSL2:
- снижение мощности с двух сторон, позволяющее снизить перекрестные наводки;
- обнаружение размещения контрольного сигнала приемником, устраняющее помехи от AM радио;
- обнаружение несущих, используемое приемником для инициализационных сообщений для устранения помех от AM радио и других неприятностей;
- улучшения в области идентификации канала для настройки приемника и передатчика;
- отключение сигнала во время инициализации для включения схем подавления радиочастотных помех.
На рисунке 1 показаны скорость и дальность ADSL2 в сравнении с ADSL первого поколения. На длинных линиях ADSL2 даст прирост скорости на 50 кбит/с для входящего и исходящего потоков. Это увеличение скорости достигается на увеличенных на 180 метров линиях, что эквивалентно увеличению площади покрытия на 6%.

Рис. 1.

диагностика

Сложность определения источника проблем зачастую становилась преградой для использования ADSL. Для облегчения поиска неисправностей в трансиверы ADSL2 были добавлены расширенные возможности диагностики. Они предназначены для выявления неисправностей во время и после установки, мониторинга производительности во время работы и для облегчения модернизации.
Для выявления и устранения проблем, трансиверы ADSL2 могут осуществлять измерения уровня шума в линии, затухания и отношения сигнал/шум на обоих концах линии. Результаты этих измерений могут быть собраны при использовании специального режима диагностики, даже если качество линии неудовлетворительно для установки нормального соединения ADSL.
Вдобавок ADSL2 может осуществлять мониторинг производительности в реальном времени, показывающий качество линии и уровень шума на обоих концах линии. Эта информация преобразуется программным обеспечением и затем может использоваться провайдером для слежения за качеством соединения ADSL и предотвращения отказов. Она также может быть использована для определения возможностей предоставления пользователю более быстрого соединения.

улучшения в области энергопотребления

Трансиверы ADSL первого поколения работали в активном режиме круглые сутки, независимо от того, использовались они или нет. Учитывая то, что количество установленных модемов ADSL может достигать нескольких миллионов, можно было бы сберечь огромное количество электроэнергии, если бы модемы умели входить в спящий режим. Это также сохранило бы энергию для трансиверов ADSL, работающих в небольших аппартных, где существуют сложности с нагревом. Для решения этих проблем в управление питанием ADSL2 имеются два режима, предназначенные для снижения общего потребления энергии при обслуживании «всегда включенного» подключения пользователя. Эти режимы включают:

Рис. 2.

L2-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет статистическое сохранение энергии на ADSL трансивере с центральной станции (ATU-C) путем быстрого входа и выхода в режим низкого энергопотребления на основе интернет-трафика, идущего через соединение ADSL.
L3-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет общее энергосбережение как для ATU-C, так и для удаленного ADSL-трансивера (ATU-R) путем перехода в спящий режим, пока соединение не используется длительное время.
Режим L2 является одним из важнейших нововведений стандарта ADSL2. Трансиверы ADSL2 могут входить и выходить в режим L2 на основе интернет-трафика, передаваемого по соединению. Когда пользователь скачивает большие файлы, трансивер работает на полную мощность (этот режим также называется L0) для обеспечения максимальной скорости загрузки. Когда интенсивность интернет-трафика снижается, например, когда пользователь читает длинный текст, системы ADSL2 могут перейти в режим низкого энергопотребления L2, в котором скорость передачи сильно уменьшается, и, соответственно, снижается общее энергопотребление.
Находясь в режиме L2, система ADSL2 может мгновенно вернуться в режим L0 и увеличить скорость передачи информации как только пользователь инициирует загрузки файла. Механизмы входа/выхода в L2 и результирующие адаптации скорости передачи данных работают без всяких сервисных прерываний или даже одной битовой ошибки и, таким образом, незаметны для пользователя.
Режим энергопотребления L3 является спящим режимом и используется, когда пользователь не использует сеть. При переключении в него никакой трафик не передается. Когда пользователю снова нужна сеть, ADSL-трансиверам понадобится всего лишь около трех секунд для переинициализации и установления связи.

адаптация скорости

Телефонные провода связаны вместе в многопарные кабели, содержащие 25 или больше витых пар. В результате, электрические сигналы с одной пары могут навестись на соседние пары в кабеле (Рис. 3). Это явление называется «перекрестные наводки» и может препятствовать передаче данных ADSL. Более того, изменение уровня перекрестных наводок в кабеле может привести к обрыву ADSL-связи.

Рис.3.

Для решения этих проблем ADSL2 адаптирует скорость передачи данных в режиме реального времени. Это нововведение, называемое бесшовной адаптацией скорости (Seamless Rate Adaption, SRA), позволяет системам ADSL2 изменять скорость передачи данных по соединению прямо во время работы без сервисных прерываний или ошибок в битах. Для этого ADSL2 определяет изменения в канале связи, например, когда местная АМ-радиостанция выключает свой передатчик на ночь - и прозрачно для пользователя меняет скорость передачи.
SRA основана на разделении уровня модуляции и кадрового уровня в системах ADSL2. Благодаря этому, уровень модуляции может поменять параметры скорости передачи данных без модификации параметров на кадровом уровне, которая вызвала бы потерю модемами кадровой синхронизации и, следовательно, не поддающиеся исправлению битовые ошибки или перезапуск системы. SRA использует процедуры усовершенствованной «горячей» реконфигурации (sophisticated online reconfiguration) (OLR) ADSL2 для того, чтобы бесшовно изменять скорость передачи данных по соединению.
Протокол, используемый для SRA, работает следующим образом:
1. Приемник отслеживает соотношение сигнал/шум для канала и определяет, что необходимо произвести адаптацию скорости передачи данных для сложившихся условий.
2. Приемник отправляет передатчику сообщение для инициализации изменения скорости передачи. Это сообщение содержит все необходимые параметры передачи для новой скорости. Эти параметры включают число модулируемых бит и мощность передачи для каждого субканала системы ADSL с множеством несущих.
3. Передатчик отправляет сигнал «Sync Flag», который используется в качестве маркера для определения точного времени, в течение которого новые параметры передачи будут использоваться.
4. Сигнал «Sync Flag» определяется приемником, и теперь приемник и передатчик без каких-либо системных прерываний переключаются в другой скоростной режим.

объединение для достижения более высоких скоростей

Общим требованием к провайдерам является возможность предоставления различного качества услуг различным пользователям. Скорость передачи данных можно существенно повысить путем одновременного использования нескольких телефонных линий. Для поддержки такой возможности, ADSL2 поддерживает стандарт af-phy-0086.001 «инверсное мультиплексирование ATM (Inverse Multiplixing for ATM, IMA)», разработанный для традиционных архитектур ATM. Используя IMA, чипсеты ADSL2 могут объединять две и более медных пар в одно соединение ADSL. В результате достигается гораздо большая гибкость скорости входящего потока данных (рис. 4).

Рис.4.

IMA определяет новый уровень, который находится между физическим уровнем и уровнем ATM. На стороне передатчика, этот подуровень, называемый подуровнем IMA, получает один поток ATM от уровня ATM и распределяет его между множеством физических подуровней. На стороне приемника, подуровень IMA получает части ATM от множества физических подуровней, собирает их в один поток ATM и отправляет уровню ATM.
Подуровень IMA определяет разбиение на кадры IMA, протоколы и управляющие функции, которые используются для осуществления вышеописанных операций, когда физические подуровни содержат битовые ошибки, асинхронны или имеют различные задержки. Для того чтобы работать при данных условиях, стандарт IMA также требует модификации некоторых стандартных функций физического уровня ADSL, например, отброс приемником пустых или поврежденных пакетов. ADSL2 поддерживает специальный режим IMA, предназначенный для совместимости с ADSL.

разбиение на каналы и многоканальный голос через DSL (CVoDSL)

ADSL2 поддерживает возможность разбиения полосы пропускания на несколько каналов с различными характеристиками для различных приложений. Например, ADSL2 может одновременно поддерживать голосовые приложения, которым требуются низкие задержки, но допустима высокая частота ошибок и информационные приложения, для которых не так важны задержки, но важна как можно более низкая частота ошибок. Разбиение на каналы также предоставляет поддержку CVoDSL, метода прозрачной передачи производных линий голосового трафика TDM через DSL. CVoDSL резервирует из полосы пропускания DSL каналы по 64 кбит/с (рис.5) для доставки PCM DS0 от DSL модема на удаленный терминал центрального офиса подобно обычной телефонной системе. Далее, оборудование доступа через PCM передает голосовые DS0 прямо на коммутатор каналов.

Рис.5.

Рис.6.

некоторые дополнительные выгоды

ADSL2 поддерживает также некоторые другие важные функции, перечисленные ниже.
Улучшенная совместимость. Микросхемы различных производителей совместимы и могут спокойно работать совместно.
Быстрый запуск. ADSL2 поддерживает быстрый запуск, который снижает время инициализации от более 10 с (требуемых для ADSL) до менее 3-х.
Полностью цифровой режим. ADSL2 позволяет использовать для передачи данных еще и голосовой диапазон, добавляя к исходящему каналу еще 256 кбит/с. Это довольно привлекательная для офисного применения возможность, так как, как правило, в офисах голосовые и информационные линии разделены и требуется большая пропускная способность исходящего канала.
Поддержка служб, основанных на пакетах. ADSL2 включает уровень PTM-TC (Packet Mode Transmission TransConvergence layer) позволяющий передавать через ADSL2 службы, основанные на пакетах (например, Ethernet).

ADSL2plus

ADSL2plus разработан в ITU в январе 2003 и включен в стандарты ADSL в качестве G.992.5. Рекомендация ADSL2plus удваивает скорость входящего потока на линиях длиной менее 1500 метров.
В то время как первые два члена семейства стандартов ADSL2 устанавливают полосы частот входящего канала до 1.1 МГц и 552 кГц соответственно, ADSL2plus устанавливает полосу частот для входящего канала до 2.2 МГц. В результате достигается значительное увеличение скорости входящего канала на более коротких линиях (см. рис 8). Скорость исходящего канала ADSL2plus зависит от качества связи и находится в районе 1 Мбит/с.

Рис.8.

ADSL2plus может также использоваться для снижения перекрестных наводок. Для этого он может использовать тоны между 1.1 МГц и 2.2 МГц, маскируя частоты входящего канала в районе 1.1 МГц. Это может оказаться полезным, когда терминалы ADSL подключаются к центральному пункту через один и тот же кабель в том же порядке, в котором осуществлена подводка к домам клиентов (рис. 9). Перекрестные наводки от линий удаленных терминалов на линии от центрального пункта могут существенно снизить скорости передачи данных на линии от центрального пункта.

Рис.9.

ADSL2plus может решить эту проблему путем использования частот ниже 1.1 МГц от центрального пункта к удаленному терминалу и частот между 1.1 МГц и 2.2 МГц от удаленного терминала до дома пользователя. Это уничтожит большинство перекрестных наводок между службами и защитит скорость передачи данных на линии от центрального офиса.

По материалам DSL forum, перевод Дмитрия Герусса.

ADSL до сих пор остается одной из основной технологией во многих населенных пунктах, потому что тянуть оптику — дорого, и, в большинстве случаев, совсем не ликвидно. Но что такое 8 мегабит сегодня, в век потребления и сумасшедших скоростей? К счастью, существует стандарт ITU G.992.5, известный также как ADSL2+, который используются Ростелекомом

ADSL2+ — это стандарт электросвязи, который расширяет возможности технологии ADSL, путем увеличения частоты для downstream-битов (из сети к пользователю) Таким образом, с помощью ADSL2+ можно преодолеть «потолок» стандарта ADSL в скорости 8 мегабит.

Модуляция ADSL2+, которая повсеместно используется Ростелекомом, в теории, может передавать данные до 21 мегабита до клиента. Но на практике редко удается соединится на скорости выше 12 мегабит, так как состояние городских магистральных линий оставляет желать лучшего.

Как узнать, поддерживается ли моим модемом ADSL2+?

1. Перед тем, как купить модем, советуем посетить официальный сайт разработчика — в технических характеристиках всегда указывается, какие стандарты DSL поддерживает ваш модем. Вот, например, характеристики с официально сайта TP-Link модели 8616:

Также часто можно встретить это на коробке с устройством:

Включена ли поддержка ADSL2+ на моем модеме?

В настройках модема всегда есть настройка DSL, где можно посмотреть, включена ли поддержка ADSL2+. На примере DSL2640U:

Зачем нужен ADSL2+:

Стандарт гарантирует более высокую скорость соединения, чем обычный ADSL. Это значит, что такое соединение вы можете использовать для подключения SOHO или даже корпоративного сервера. На эту роль отлично подойдет модель HP Proliant ML350 Gen9 Tower. Её отличает не только качество комплектующих (чего только стоит процессор Xeon 8C с 20-мегабайтным кэшем на порту), но и максимальное качество сборки под брендом Hewlett Packard. Целых четыре ядра отвечают в ML350 Gen9 за обработку графических данных. Таким образом, модель вполне соответствует требованиям для high-load систем.

Условия, при которых возможна работа на ADSL2+:

1. Поддержка конечным устройством (модемом)

2. Хорошие линейные данные (помехозащищенность и затухание). Замена проводки на витую пару сильно увеличивают шансы на это.

3. Нужный профиль на DSLAM (станционном оборудовании)

Как соединиться на ADSL2+?

Установить соответствующую модуляцию на вашем порту можно через техническую поддержку Ростелекома — 8 800 100 08 00. Вам нужно сообщить об этом оператору, а он, в свою очередь, отправит заявку в региональную службу дистанционной технологической поддержки, которые имеют возможность редактировать данные на узлах доступа (DSLAM)

Новые стандарты ADSL - ADSL2 и ADSL2 plus (Rebuild)

В июле 2002 международный телекоммуникационный союз (ITU) закончил разработку двух новых стандартов ADSL (G.992.3 и G.992.4), вместе называемых «ADSL2». В январе 2003, одновременно с тем, как число пользователей чипсетов ADSL первого поколения перевалило за 30 миллионов, G.992.5 официально присоединился к семейству ADSL2 под названием ADSL2plus (или ADSL2+).
Провайдеры и пользователи сыграли ключевую роль при разработке стандарта ADSL2, так как благодаря их отзывам ITU включил в новый стандарт множество различных дополнений, увеличивающих производительность и функциональность. В результате ADSL2 будет более дружественным к пользователям и более выгодным для провайдеров и обещает повторить успех ADSL на протяжении остатка десятилетия.
ADSL2 (ITU G.992.3 и G.992.4) содержит множество нововведений, направленных на улучшение производительности и взаимодействия сетей и поддержку новых приложений, служб и вариантов установки. Среди изменений - улучшения производительности, адаптации скорости, диагностики и многое другое.
ADSL2plus (ITU G.992.5) удваивает пропускную способность приема информации, достигая скорости в 20 Мбит/с на телефонных линиях длиной в 1500 метров. Решения на базе ADSL2plus в основном будут мультимодальными, позволяя взаимодействовать как с чипсетами ADSL2, так и с ADSL и ADSL2plus.
ADSL2plus позволит провайдерам настроить их сети на поддержку продвинутых служб, например, «гибкое» видео с единственным решением как для коротких, так и дальних расстояний. Он включает в себя все возможности ADSL2, поддерживая способность взаимодействия с существующим оборудованием. Таким образом, провайдерам можно осуществлять постепенную модернизацию оборудования, а не сразу же менять все целиком.

Улучшения скорости и дальности

ADSL2 специально разрабатывался для улучшения скорости и дальности ADSL, в основном для достижения лучшей производительности на длинных линиях с помехами. ADSL2 может достигать скоростей приема и передачи до 12 Мбит/с и 1 Мбит/с соответственно, в зависимости от дальности и прочих факторов. Это стало возможным благодаря использованию более эффективных методов модуляции, уменьшению количества служебной информации, увеличению эффективности кодирования, и применению расширенных алгоритмов обработки сигнала.
Эффективность модуляции в ADSL2 повышена за счет совместного применения четырехмерной, 16-и фазовой решетчатой и 1-битной квадратурной модуляции. Это позволяет получить более высокие скорости на длинных линиях с низким соотношением сигнал/шум.
Системы ADSL2 используют меньшее количество служебной информации благодаря кадру с программируемым количеством служебных битов. Поэтому, в отличие от ADSL первого поколения, где служебные биты в кадре были фиксированы и потребляли 32 кбит/с от полезной информации, количество служебных бит в кадре может меняться от 4 до 32 кбит/с. В системах ADSL первого поколения на длинных линиях, где скорость передачи информации и так невысока (например, 128 кбит/с), под служебную информацию фиксировано отведено 32 кбит/с (или более 25% общей скорости). В системах ADSL2, это значение может быть снижено до 4 кбит/с, что добавит к пропускной способности дополнительные полезные 28 кбит/с.
На длинных линиях, где, как правило, скорости передачи низки, ADSL2 позволяет достичь большей эффективности кодирования кода Рида-Соломона. Это возможно благодаря улучшениям в кадрах, повышающим гибкость и программируемость при создании кодовых слов.
Вдобавок, механизм инициализации содержит множество улучшений, поднимающих скорость передачи в системах ADSL2:

1. снижение мощности с двух сторон, позволяющее снизить перекрестные наводки;
2. обнаружение размещения контрольного сигнала приемником, устраняющее помехи от AM радио;
3. обнаружение несущих, используемое приемником для инициализационных сообщений для устранения помех от AM радио и других неприятностей;
4. улучшения в области идентификации канала для настройки приемника и передатчика;
5. отключение сигнала во время инициализации для включения схем подавления радиочастотных помех.

На рисунке 1 показаны скорость и дальность ADSL2 в сравнении с ADSL первого поколения. На длинных линиях ADSL2 даст прирост скорости на 50 кбит/с для входящего и исходящего потоков. Это увеличение скорости достигается на увеличенных на 180 метров линиях, что эквивалентно увеличению площади покрытия на 6%.

Диагностика

Сложность определения источника проблем зачастую становилась преградой для использования ADSL. Для облегчения поиска неисправностей в трансиверы ADSL2 были добавлены расширенные возможности диагностики. Они предназначены для выявления неисправностей во время и после установки, мониторинга производительности во время работы и для облегчения модернизации.
Для выявления и устранения проблем, трансиверы ADSL2 могут осуществлять измерения уровня шума в линии, затухания и отношения сигнал/шум на обоих концах линии. Результаты этих измерений могут быть собраны при использовании специального режима диагностики, даже если качество линии неудовлетворительно для установки нормального соединения ADSL.
Вдобавок ADSL2 может осуществлять мониторинг производительности в реальном времени, показывающий качество линии и уровень шума на обоих концах линии. Эта информация преобразуется программным обеспечением и затем может использоваться провайдером для слежения за качеством соединения ADSL и предотвращения отказов. Она также может быть использована для определения возможностей предоставления пользователю более быстрого соединения.

Улучшения в области энергопотребления

Трансиверы ADSL первого поколения работали в активном режиме круглые сутки, независимо от того, использовались они или нет. Учитывая то, что количество установленных модемов ADSL может достигать нескольких миллионов, можно было бы сберечь огромное количество электроэнергии, если бы модемы умели входить в спящий режим. Это также сохранило бы энергию для трансиверов ADSL, работающих в небольших аппартных, где существуют сложности с нагревом. Для решения этих проблем в управление питанием ADSL2 имеются два режима, предназначенные для снижения общего потребления энергии при обслуживании «всегда включенного» подключения пользователя. Эти режимы включают:

L2-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет статистическое сохранение энергии на ADSL трансивере с центральной станции (ATU-C) путем быстрого входа и выхода в режим низкого энергопотребления на основе интернет-трафика, идущего через соединение ADSL.
L3-режим низкого потребления. Этот режим осуществляет общее энергосбережение как для ATU-C, так и для удаленного ADSL-трансивера (ATU-R) путем перехода в спящий режим, пока соединение не используется длительное время.
Режим L2 является одним из важнейших нововведений стандарта ADSL2. Трансиверы ADSL2 могут входить и выходить в режим L2 на основе интернет-трафика, передаваемого по соединению. Когда пользователь скачивает большие файлы, трансивер работает на полную мощность (этот режим также называется L0) для обеспечения максимальной скорости загрузки. Когда интенсивность интернет-трафика снижается, например, когда пользователь читает длинный текст, системы ADSL2 могут перейти в режим низкого энергопотребления L2, в котором скорость передачи сильно уменьшается, и, соответственно, снижается общее энергопотребление.
Находясь в режиме L2, система ADSL2 может мгновенно вернуться в режим L0 и увеличить скорость передачи информации как только пользователь инициирует загрузки файла. Механизмы входа/выхода в L2 и результирующие адаптации скорости передачи данных работают без всяких сервисных прерываний или даже одной битовой ошибки и, таким образом, незаметны для пользователя.
Режим энергопотребления L3 является спящим режимом и используется, когда пользователь не использует сеть. При переключении в него никакой трафик не передается. Когда пользователю снова нужна сеть, ADSL-трансиверам понадобится всего лишь около трех секунд для переинициализации и установления связи.

Адаптация скорости

Телефонные провода связаны вместе в многопарные кабели, содержащие 25 или больше витых пар. В результате, электрические сигналы с одной пары могут навестись на соседние пары в кабеле (Рис. 3). Это явление называется «перекрестные наводки» и может препятствовать передаче данных ADSL. Более того, изменение уровня перекрестных наводок в кабеле может привести к обрыву ADSL-связи.

Для решения этих проблем ADSL2 адаптирует скорость передачи данных в режиме реального времени. Это нововведение, называемое бесшовной адаптацией скорости (Seamless Rate Adaption, SRA), позволяет системам ADSL2 изменять скорость передачи данных по соединению прямо во время работы без сервисных прерываний или ошибок в битах. Для этого ADSL2 определяет изменения в канале связи, например, когда местная АМ-радиостанция выключает свой передатчик на ночь - и прозрачно для пользователя меняет скорость передачи.
SRA основана на разделении уровня модуляции и кадрового уровня в системах ADSL2. Благодаря этому, уровень модуляции может поменять параметры скорости передачи данных без модификации параметров на кадровом уровне, которая вызвала бы потерю модемами кадровой синхронизации и, следовательно, не поддающиеся исправлению битовые ошибки или перезапуск системы. SRA использует процедуры усовершенствованной «горячей» реконфигурации (sophisticated online reconfiguration) (OLR) ADSL2 для того, чтобы бесшовно изменять скорость передачи данных по соединению.
Протокол, используемый для SRA, работает следующим образом:
1. Приемник отслеживает соотношение сигнал/шум для канала и определяет, что необходимо произвести адаптацию скорости передачи данных для сложившихся условий.
2. Приемник отправляет передатчику сообщение для инициализации изменения скорости передачи. Это сообщение содержит все необходимые параметры передачи для новой скорости. Эти параметры включают число модулируемых бит и мощность передачи для каждого субканала системы ADSL с множеством несущих.
3. Передатчик отправляет сигнал «Sync Flag», который используется в качестве маркера для определения точного времени, в течение которого новые параметры передачи будут использоваться.
4. Сигнал «Sync Flag» определяется приемником, и теперь приемник и передатчик без каких-либо системных прерываний переключаются в другой скоростной режим.

Объединение для достижения более высоких скоростей

Общим требованием к провайдерам является возможность предоставления различного качества услуг различным пользователям. Скорость передачи данных можно существенно повысить путем одновременного использования нескольких телефонных линий. Для поддержки такой возможности, ADSL2 поддерживает стандарт af-phy-0086.001 «инверсное мультиплексирование ATM (Inverse Multiplixing for ATM, IMA)», разработанный для традиционных архитектур ATM. Используя IMA, чипсеты ADSL2 могут объединять две и более медных пар в одно соединение ADSL. В результате достигается гораздо большая гибкость скорости входящего потока данных (рис. 4).

IMA определяет новый уровень, который находится между физическим уровнем и уровнем ATM. На стороне передатчика, этот подуровень, называемый подуровнем IMA, получает один поток ATM от уровня ATM и распределяет его между множеством физических подуровней. На стороне приемника, подуровень IMA получает части ATM от множества физических подуровней, собирает их в один поток ATM и отправляет уровню ATM.
Подуровень IMA определяет разбиение на кадры IMA, протоколы и управляющие функции, которые используются для осуществления вышеописанных операций, когда физические подуровни содержат битовые ошибки, асинхронны или имеют различные задержки. Для того чтобы работать при данных условиях, стандарт IMA также требует модификации некоторых стандартных функций физического уровня ADSL, например, отброс приемником пустых или поврежденных пакетов. ADSL2 поддерживает специальный режим IMA, предназначенный для совместимости с ADSL.

Разбиение на каналы и многоканальный голос через DSL (CVoDSL)

ADSL2 поддерживает возможность разбиения полосы пропускания на несколько каналов с различными характеристиками для различных приложений. Например, ADSL2 может одновременно поддерживать голосовые приложения, которым требуются низкие задержки, но допустима высокая частота ошибок и информационные приложения, для которых не так важны задержки, но важна как можно более низкая частота ошибок. Разбиение на каналы также предоставляет поддержку CVoDSL, метода прозрачной передачи производных линий голосового трафика TDM через DSL. CVoDSL резервирует из полосы пропускания DSL каналы по 64 кбит/с (рис.5) для доставки PCM DS0 от DSL модема на удаленный терминал центрального офиса подобно обычной телефонной системе. Далее, оборудование доступа через PCM передает голосовые DS0 прямо на коммутатор каналов.

Некоторые дополнительные выгоды

ADSL2 поддерживает также некоторые другие важные функции, перечисленные ниже.
Улучшенная совместимость. Микросхемы различных производителей совместимы и могут спокойно работать совместно.
Быстрый запуск. ADSL2 поддерживает быстрый запуск, который снижает время инициализации от более 10 с (требуемых для ADSL) до менее 3-х.
Полностью цифровой режим. ADSL2 позволяет использовать для передачи данных еще и голосовой диапазон, добавляя к исходящему каналу еще 256 кбит/с. Это довольно привлекательная для офисного применения возможность, так как, как правило, в офисах голосовые и информационные линии разделены и требуется большая пропускная способность исходящего канала.
Поддержка служб, основанных на пакетах. ADSL2 включает уровень PTM-TC (Packet Mode Transmission TransConvergence layer) позволяющий передавать через ADSL2 службы, основанные на пакетах (например, Ethernet)

DSL2plus

ADSL2plus разработан в ITU в январе 2003 и включен в стандарты ADSL в качестве G.992.5. Рекомендация ADSL2plus удваивает скорость входящего потока на линиях длиной менее 1500 метров.
В то время как первые два члена семейства стандартов ADSL2 устанавливают полосы частот входящего канала до 1.1 МГц и 552 кГц соответственно, ADSL2plus устанавливает полосу частот для входящего канала до 2.2 МГц. В результате достигается значительное увеличение скорости входящего канала на более коротких линиях (см. рис 8). Скорость исходящего канала ADSL2plus зависит от качества связи и находится в районе 1 Мбит/с.

ADSL2plus может также использоваться для снижения перекрестных наводок. Для этого он может использовать тоны между 1.1 МГц и 2.2 МГц, маскируя частоты входящего канала в районе 1.1 МГц. Это может оказаться полезным, когда терминалы ADSL подключаются к центральному пункту через один и тот же кабель в том же порядке, в котором осуществлена подводка к домам клиентов (рис. 9). Перекрестные наводки от линий удаленных терминалов на линии от центрального пункта могут существенно снизить скорости передачи данных на линии от центрального пункта.

ADSL2plus может решить эту проблему путем использования частот ниже 1.1 МГц от центрального пункта к удаленному терминалу и частот между 1.1 МГц и 2.2 МГц от удаленного терминала до дома пользователя. Это уничтожит большинство перекрестных наводок между службами и защитит скорость передачи данных на линии от центрального офиса.

На фоне постоянно увеличивающегося количества пользователей ADSL-модемами, которое
к январю 2003 г. перешагнуло отметку 30 млн., Международный телекоммуникационный
союз (ITU) без особого шума принял три новых стандарта, позволяющих расширить
функциональность и повысить производительность устройств новой генерации. Два
из них — ITU G.992.3 и ITU G.992.4, больше известные как ADSL2, были приняты
в июле 2002 г., а третий — ITU G.992.5, или ADSL2plus (ADSL2+), — одобрен в
январе нынешнего. Среди изменений, предусматриваемых стандартами, — увеличение
пропускной способности и длины канала, диагностика его состояния и адаптация скорости
передачи данных и ряд других. Прокомментируем некоторые из них, однако вначале
напомним основные положения традиционной технологии ADSL.

Для передачи голоса по медной телефонной паре, соединяющей абонента с локальной
АТС (она же абонентский шлейф, или "последняя миля"), достаточно полосы
пропускания 4 kHz. В то же время на относительно большие расстояния (примерно
до 5 км) могут, вообще говоря, передаваться сигналы с частотой немногим больше
1 MHz. На этом и базируется технология ADSL.

Согласно ей вся имеющаяся полоса пропускания делится на три части. Нижняя, до 20 kHz, отводится стандартному или цифровому телефонному каналу (POTS). Правда, речь передается только в полосе частот от 0 до 4 kHz, а остальная часть полосы нужна для предотвращения перекрестных помех между информационными каналами и каналами речевого диапазона. Средняя, от 30 до 138 kHz, предназначается для передачи запросов от абонента (upstream, восходящий поток). Скорость передачи данных в этом диапазоне может достигать 640 Kbps. Весь верхний диапазон частот (обычно от 200 kHz до 1,1 MHz) отдается для нисходящего (downstream) потока от провайдера к абоненту. Здесь пропускная способность в зависимости от расстояния и состояния линии может доходить до 9 Mbps.

Основной целью разработки спецификации ADSL2 было достижение большей производительности на длинных линиях в присутствии сосредоточенных (узкополосных) помех. Это осуществляется, в частности, за счет улучшенных схемы модуляции и алгоритма обработки сигнала, уменьшения служебных данных в пакете, более эффективного кодирования.

Стандарт требует обязательной реализации четырехмерного 16-уровневого решетчатого кодирования (trellis coding) и однобитной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Очень поверхностно суть этой схемы кодирования состоит в том, что для восьми входящих битов на выходе кодировщика получается четырехкоординатный символ, каждая координата которого, в свою очередь, служит входом QAM-модулятора. Схема обеспечивает более высокие скорости передачи данных на длинных линиях с низким значением соотношения сигнал/шум.

В отличие от стандарта ADSL первой генерации, предусматривающего фиксированный
объем служебной информации в пакете и отбирающего у полезных данных полосу 32
Kbps, в ADSL2 длина служебного поля может задаваться программно, что разрешает
регулировать непроизводительные расходы от 4 до 32 Kbps. В итоге на линиях высокого
качества пропускная способность достигает 12 Mbps в нисходящем и 1 Mbps в восходящем
потоках. Как видно из рис.1, на котором приведены графики зависимости скорости
передачи данных от длины "последней мили", ADSL2 позволяет в общем передавать
при той же скорости на 200 м дальше, а на равных расстояниях — на 50 Kbps быстрее.

Одной из причин, препятствующих успешному использованию ADSL, является неоднородность характеристик абонентских шлейфов. Для решения этой проблемы в трансиверах ADSL2 улучшены возможности диагностики: они определяют зашумленность линии, затухание сигнала и соотношение сигнал/шум на обоих концах линии. Специальный тестовый режим позволяет выполнять измерения даже в тех случаях, когда качество линии столь плохое, что нельзя установить полноценную связь. Дополнительно ADSL2-модемы способны осуществлять мониторинг производительности в режиме реального времени, предоставляя информацию о качестве линии и ее зашумленности на обоих концах. Эта информация может обрабатываться соответствующей программой и затем использоваться оператором услуг с целью предотвращения отказов.

Новый стандарт предусматривает также управление питанием, что позволяет снизить энергопотребление. Трансиверы ADSL первой генерации потребляли энергию в полном объеме день и ночь, даже в том случае, когда обмен данными не осуществлялся. Спецификация ADSL2 вводит два режима управления питанием. Наиболее важным новшеством является режим L2, позволяющий в зависимости от интенсивности трафика быстро переключаться из состояния нормального потребления в сберегающее и обратно. Второй режим L3 переводит трансивер модема в спящее состояние, если пользователь не находится в on-line. На установление рабочего режима трансиверу требуется около трех секунд.

На устойчивость связи и производительность ADSL-канала сильное влияние оказывают
перекрестные наводки. Они вызваны тем, что телефонные пары обычно собираются в
жгуты, содержащие по 25 и более пар. Проблема перекрестных наводок, равно как
и влияния других факторов, приводящих к обрыву связи, решается в новом варианте
технологии с помощью механизма, называемого Seamless Rate Adaptation (SRA), что
можно перевести как "плавная адаптация скорости передачи данных". Если
модем обнаруживает ухудшение состояния линии вследствие, скажем, сильных электромагнитных
помех, то он изменяет скорость передачи данных без прерывания операций и ошибок.
Механизм SRA основан на разделении уровней модуляции сигнала и формирования пакета,
что позволяет варьировать скорость передачи без модификации параметров в заголовке
пакета. Для этого используется сложная процедура реконфигурации системы. Протокол
SRA работает по следующему алгоритму:

• приемник отслеживает соотношение сигнал/шум в канале и определяет, что необходимо
  изменить скорость передачи данных;
• приемник посылает сообщение передатчику, которое инициирует изменение. Оно
  содержит все необходимые параметры передачи, чтобы выполнять ее на новой скорости,
  в частности количество модулируемых битов в каждом из подканалов;
• передатчик посылает в ответ сигнал Sync Flag, который используется как маркер
  для определения точного времени, когда новые параметры передачи вступят в
  силу;
• сигнал Sync Flag обрабатывается приемником, и оба прозрачно переходят на
  новый режим передачи данных.

Если стандарты G.992.3 и G.992.4, входящие в семейство ADSL2, используют для нисходящих
потоков полосы 1,1 MHz и 552 kHz соответственно, то спецификация ADSL2+ расширяет
ее до 2,2 MHz (рис. 2). Это позволяет практически удвоить интенсивность трафика
в нисходящем потоке в линиях короче 3 км (рис. 3). Кроме этого, спецификация предусматривает
опциональный режим, который удваивает полосу пропускания для восходящего потока,
удваивая, как следствие, также и скорость передачи данных в этом потоке.

Одним из относительно простых способов увеличения пропускной способности канала,
реализуемого, к примеру, для обычных модемов, является объединение нескольких
телефонных пар. Эта возможность не поддерживается традиционным стандартом ADSL.
В новом семействе спецификаций данный недостаток устранен. Для объединения линий
используется механизм инверсного мультиплексирования, разработанный для сетей
АТМ, что позволяет получить скорости 20, 30 и 40 Mbps в нисходящих потоках при
объединении в один канал соответственно двух, трех и четырех телефонных пар.

Новые стандарты, вне всякого сомнения, еще больше увеличат популярность этой технологии доступа в текущем десятилетии.