VDSL2 (Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line 2)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 15:48, 6 июня 2019.
Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line 2
Communications protocol
Purpose обеспечение высокой скорости передачи данных - до 200 Мбит/с.
Introduced был стандартизирован как ITU G.993.2 17 февраля 2006 года.
Based on xDSL
Port(s) 10/100Base-TX RJ45[1]

VDSL2 (Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line 2, сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия 2) - это технология из семейства xDSL, являющаяся стандартом сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии, обеспечивающий самую высокую, на текущий момент времени среди всех xDSL технологий, скорость передачи данных - до 200 Мбит/с.[Источник 1]

Технология

История создания

В 1995 г. были предприняты первые попытки стандартизации VDSL, причем почти одновременно несколькими организациями ANSI, ETSI и ITU-T. У всех трех организаций возникли разногласия относительно модуляции (QAM или DMT). В 2003 г. международная организация ITU-Tодобрила промежуточный стандарт VDSL, в виде рекомендации G.993.1, где в качестве основной модуляции была принята DMT, а в качестве факультативной - QAM. В окончательном варианте стандарта, который был утвержден в 2004 году, осталась только модуляция DMT. Стандарт ITU-TG.993.1 предусматривает передачу данных как симметричном, так и в асимметричном режимах на скорости до десятков Мбит/с (в стандарте ITU-TG.993.1 не оговорена точная предельная скорость) на расстояниях до 1,5 км.

Разработаны три частотных плана:

  • Рlan 997
  • Рlan 998
  • PlanFx

Рlan 998 принят Национальным институтом стандартов США (ANSI, American National Standards Institute) используется в Северной Америке, Японии и Европе. Plan 997, Рlan 998 приняты Европейским институтом по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI, European Telecommunications Standards Institute) для использования в Европе. Рlan 997, Рlan 998, РlanFх одобрены к использованию международным союзом электросвязи (ITU, International Telecommunications Union). Plan Fx (Flexible) используется только в Швеции и подразумевает нечеткую границу частот в диапазоне от 3.75 МГц до 12 МГц. Эта граница может устанавливаться программным путем на оборудование. Главное условие, чтобы на стороне клиентского устройства и операторского устройства данные границы совпадали.

Появление VDSL2

VDSL2 является расширением технологии VDSL. В отличие от VDSL в VDSL2 принято мультиплексирование вместе с делением частоты сигнала, и взят за основу полный диапазон до 30 МГц. Решение этого типа позволяет значительно умножить возможную пропускную способность, однако, подобно тому как в случае предшественника, на коротких дистанциях. Расстояние передачи данных ограничено1.5 км. Это связано с тем, что VDSL2 для передачи данных использует высокие частоты, которые наиболее подвержены действию помех. На высоких частотах затухание сигнала сильно зависит от длины линии.

В 2006 г. ITU-T приняла стандарт VDSL2 в виде рекомендации G.993.2. Основной и единственной модуляцией была названа DMT. Технология VDSL2 также как и VDSL может передавать данные как в симметричном, так и в асимметричном режиме с максимально достижимой скоростью - 200 Мбит/с. Также для адаптации к условиям линии в VDSL2 добавлен механизм перестановки битов (Bit Swapping) и плавной адаптации скорости (SRA, Seamless Rate Adaptation).

Преимущества

Технология VDSL для передачи данных использует частоты в диапазоне от 138 кГц до 12 МГц и до 30 МГЦ для VDSL2. Причем в технологии VDSL для передачи и приема выделили несколько диапазонов. Для приема данных используются частоты в диапазоне 138 кГц - 3.75 МГц, 5.2 МГц - 8.5 МГц, а для передачи данных используются частоты в диапазоне 3.75 МГц - 5.2 МГц, 8.5 МГц - 12 МГц. В технологии VDSL2 рабочий диапазон частот увеличен до 30 МГц, для приема данных используется диапазон 12 МГц - 18 МГц, а для передачи 18МГц -30 МГц.[Источник 2]

Новый стандарт

Технический комитет Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) опубликовал новый стандарт VDSL2, который позволит производителям выпускать совместимое DSL-оборудование, обеспечивающее передачу данных по телефонному кабелю со скоростью до 100 Мбит/с в обоих направлениях на расстояниях до 350 м.

Удлинитель оптики

Рисунок 1 - VDSL2 более эффективно использует полосу пропускания

Новый стандарт получил неофициальное название "удлинитель оптики", поскольку предполагается, что соответствующее оборудование будет использоваться для обеспечения передачи данных внутри жилых домов и офисных зданий. Концентрирующее оборудование (DSLAM) будет подключаться к узлам доступа в транспортные сети по оптике. Представители МСЭ-Т считают, что новый стандарт наилучшим образом обеспечит предоставление населению услуг Triple Play. Интерес к этой технологии сегодня большой, в том числе в России, где ряд провайдеров начали коммерческое внедрение данного комплекса услуг, включающих HDTV, видео по требованию, видео-конференц-связь, высокоскоростной доступ в Интернет и различные голосовые сервисы, включая VoIP.

Стандарт обеспечивает также обратную совместимость с оборудованием ADSL2/2+, что позволяет устройствам VDSL2 на дальностях свыше 350 м работать со скоростью порядка 12 Мбит/с. Напомним, прежний стандарт, VDSL, на таких расстояниях обеспечивал быстродействие 70 Мбит/с в прямом канале (к абоненту) и 30 Мбит/с в обратном (задействованный спектр частот - 12 МГц).

Принятые спецификации VDSL2 (рекомендация МСЭ-Т носит название ITU-T G.993.2) основаны на технологии DMT (Discrete Multi-tone Modulation - дискретная мультитоновая модуляция), которая интегрирует в себе преимущества ADSL2+, чтобы увеличить скорость стандартного VDSL с асинхронных 70/30 Мбит/с до 100 Мбит/с в обе стороны. Эта максимальная скорость поддерживается на расстоянии до 3,5 км за счет того, что полоса пропускания увеличена с 12 МГц до 30 МГц (см. рисунок 1). На больших расстояниях, впрочем, может понадобиться прокладка к пользователю нескольких кабелей.[Источник 3]

Обзор

Профили параметров

Рисунок 2 - Профили параметров VDSL2 для диапазонов частот, корреспондирующих с частотным планом 998

Профили параметров модемов VDSL2 различаются максимальной мощностью передатчиков, максимальной рабочей полосой частот, использованием диапазона US0 на длинных линях и положением узла доступа (см. рисунок 2).

Спецификация множества профилей позволяет производителям модемов VDSL2 разрабатывать приемопередатчики, удовлетворяющие ограниченному набору требований. Кроме того, широкий выбор профилей упрощает задачу конфигурирования оборудования.
Рисунок 3 - Сопоставление скоростей VDSL2 и ADSL2+ для разных длин линий

Приемопередатчик модема удовлетворяет требованиям VDSL2, если его параметры соответствуют хотя бы одному профилю рекомендации G.993.2, а параметры сигнала передачи отвечают требованиям хотя бы одного из приложений A, B или С этой рекомендации. Разумеется, ценность (а значит, и стоимость) приемопередатчика будет тем выше, чем большее число профилей им поддерживается.

Одна из целей создания VDSL2 — увеличение перекрываемых расстояний до 2,7 км по сравнению с 0,9 км в VDSL1. Она была достигнута в модификации LR-VDSL2 за счет применения тех же методов, что и в технологии ADSL2 при разработке модификации RE-ADSL c большой перекрываемой длиной. Это сближает возможности VDSL2 и ADSL2+ на линиях увеличенной протяженности (см. рисунок 3), расширяет возможности их совместного использования, а, следовательно, и общую гибкость DSL как технологии широкополосного доступа.

Технология VDSL2 позволяет обеспечивать высокие скорости в обоих направлениях передачи — более 25 Мбит/c на линиях длиной 1,2-1,8 км и более 100 Мбит/c на линиях до 0,3 км. Представленные на Рисунке 3 ориентировочные зависимости скорости передачи от длины линии DSL носят сравнительный характер. На реально достижимые параметры влияет множество факторов, включая характеристики кабеля, число пар кабельного пучка, процент работающих систем DSL и условия окружающей среды.

Рисунок 4 - Способности в прямом и обратном направлении для линии VDSL2, когда все пары задействованы для передачи сигналов с профилями 30а, 17а и 8b

На Рисунке 4 в качестве примера показаны пропускные способности в прямом и обратном направлении для линии VDSL2: кабельный пучок содержит 25 пар с жилами стандарта 26 AWG (диаметр 0,4 мм) в полиэтиленовой изоляции типа PE, когда все пары задействованы для передачи сигналов VDSL2 с профилями 30а, 17а и 8b (см. рисунок 4).

Представленные зависимости показывают, что при используемой полосе частот 30 МГц (профиль 30а) для очень коротких линий могут быть достигнуты скорости выше 100 Мбит/с. Поскольку по мере увеличения длины линии пропускная способность быстро падает, данный профиль идеально подходит для приложений MDU и FTTH. В то же время профиль 17а при используемой полосе частот 12 МГц более всего пригоден для приложений FTTCurb и FTTCabinet, а профиль 8b при рабочей полосе частот 8,5 МГц — для таких сценариев, как удаленные DSLAM или FTTCabinet.

Механизмы управления

Основная область применения VDSL2 —короткие линии, поэтому технология ориентирована на широкое внедрение смешанных медно-оптических архитектур FTTx. В то же время технологии ADSL, включая и ADSL2+, ориентированы на местную АТС как на основной тип узла абонентского доступа. Появление в кабельном пучке, содержащем работающие линии ADSL, линий VDSL2 приведет к увеличению переходных помех в нисходящем сигнале линий ADSL со стороны линий VDSL2, находящихся в том же кабельном пучке. Для предотвращения этой проблемы в модемах VDSL2 предусмотрен специальный механизм Downstream Power Backoff (DPBO) управления мощностью сигнала DS, который позволяет регулировать уровень сигнала DS VDSL2 c целью уменьшения его влияния на сигнал DS линий ADSL того же кабельного пучка.

Кроме DPBO, в модемах VDSL2 имеется механизм UPBO, регулирующий восходящий сигнал. Он необходим для уменьшения переходных влияний между сигналами US существенно различающихся по длине линий VDSL2. Дело в том, что при одинаковых уровнях передаваемых сигналов US более сильные сигналы US коротких линий будут создавать и более мощные переходные помехи в длинных линиях VDSL2. Для ослабления этих помех мощность передачи сигналов DS коротких линий уменьшается.

Механизм быстрой адаптации

Стандарт G.993.2 предлагает новый механизм быстрой адаптации скорости (Rapid Rate Adaptation, RRA), который по сути представляет собой расширение механизма адаптации скорости модемов ADSL2, известного под названием Seamless Rate Adaptation (SRA), на случай резких и глубоких изменений помех линии VDSL2.

Регламентированный стандартом G.992.3 механизм SRA эффективен только при медленных флуктуациях уровня шумов линии ADSL2. При увеличении уровня шумов он поддерживает неизменным запас по шумам линии ADSL2 за счет уменьшения пропускной способности линии DSL. Благодаря этому сохраняется целостность соединения и обеспечивается его безошибочная работа.

Однако механизм SRA не может справиться с быстрыми и глубокими изменениями уровня шумов (например, переходных помех), которые возникают при выключении или включении линий DSL кабельного пучка. В этом случае вступает в работу механизм быстрой адаптации скорости RRA, позволяющий предотвратить процедуру полной перестройки модема (DSL retraining) и сохранить целостность соединения, даже если колебания уровня помех превышают установленные пределы (т.е., когда запас по шумам становится меньше допустимого).

Время адаптации механизма RRA к происшедшему изменению составляет не более нескольких сотен миллисекунд. Для механизма SRA оно может достигать нескольких минут. Поэтому механизм RRA можно рассматривать и как способ повышения устойчивости и готовности линии VDSL2.[Источник 4]

Источники

  1. Обзор технологии VDSL // D-Link URL: http://www.dlink.ru/r/faq/47/795.html (дата обращения: 08.05.2019).
  2. Обзор технологии VDSL / VDSL2 // Справочник сисадмина URL: http://admin-gu.ru/network/obzor-tekhnologii-vdsl-vdsl2 (дата обращения: 08.05.2019).
  3. VDSL2 - "удлинитель оптики" // CIT Forum URL: http://citforum.ru/nets/hard/vdsl2/ (дата обращения: 15.05.2019).
  4. Эволюция VDSL // Журнал сетевых решений URL: https://www.osp.ru/lan/2008/02/4805980/ (дата обращения: 08.05.2019).

Примечания

  1. VDSL2-модемы ZyXEL [1].