~~~+adsl2 - Adsl2 عبور از مرزهاي سرعت~~~

[Babak_King]

شركت‌هاي مخابرات منطقه‌اي را به قولي صاحبان بزرگترين معادن مس دنيا مي‌دانند و اين كنايه‌اي است از حجم عظيم سيم‌هاي مسي كه بين اين مراكز مخابراتي و محل سكونت يا محل كار مشتركين تلفن نصب گرديده‌اند. استفاده بهينه از اين سرمايه، در دستور كار اين شركت‌ها قرار دارد و چند سالي است كه فناوري مودم‌هاي ديجيتال (DSL) به عنوان راه‌حلي هوشمندانه‌ جهت انتقال ديتاي پرسرعت برروي اين سيم‌ها مطرح گرديده است. در اين ميان، مودم‌هاي خانواده‌ ADSL به لحاظ وسعتِ به‌كارگيري در كاربردهاي خانگي، رتبه اول فروش را به خود اختصاص داده‌اند. در مقاله فناوري ADSL (ماهنامه شبكه شماره 41) مباني اين مودم‌ها تشريح گرديده است و در اين نوشتار سعي داريم شما را با جديدترين گونه‌هاي آنها آشنا نماييم.


در ژانويه 2003 سازمان ITU (سازمان بين‌المللي استانداردهاي مخابراتي) پس از فروش حدود پانزده ميليون مودمADSL در سطح جهان، مشخصات جديدي را براي اين استاندارد منتشر نمود. سري مودم‌هاي ADSL موفقترين رده ADSL را در جهان به خود اختصاص مي‌دهند و ITU سعي فراواني جهت توسعه آن دارد.

استانداردهاي جديد با نام‌هاي ADSL2 و +2 ADSL به بازار معرفي شده‌اند. (ITU-G.992.5) براي اولين بار موفق‌شد نرخ گذردهي در جهت دريافت (downstream) را به 24 مگابيت در ثانيه برساند و گونه‌اي از 2 ADSL كه در اكتبر 2003 معرفي شد، حداكثر مسافت قابل دسترسي را به بيش از 6 كيلومتر رساند. افزايش كارآيي در استانداردهاي فوق در واقع انعكاسي از نياز استفاده‌كنندگان و فراهم‌كنندگان خدمات ADSL درارتباط با افزايش نرخ گذردهي و مسافت قابل‌ا‌ستفاده مي‌باشد. سرعت بالاي اين گروه از مودم‌هاي DSL، به فراهم‌كنندگان خدمات، امكان ارائه خدماتي همچون ويدئوي OnLine را مي‌دهد.
با وجود ارتقاء صورت گرفته، مودم‌هاي جديد به طور كامل با مودم‌هاي نسل پيشين خود سازگار مي‌باشند. به اين ترتيب فراهم‌كنندگان خدمات نيازي به جايگزيني سيستم‌هاي موجود خود ندارند و امكان توسعه تدريجي را مي‌يابند. جدول 1
خلاصه‌اي از استانداردهاي اوليه و جديد ADSL را نشان مي‌دهد.

بهبود كارآيي
ADSL2 به شكلي طراحي شده كه در خطوط مخابراتي و با وجود تداخلات ناشي از مكالمات تلفني به نرخ گذردهي و مسافت بيشتري دست يابد. بهبود در تكنيك مدولاسيون، كاهش سرباره، بهره‌وري بيشتر در مكانيسم كدينگ، بهبود فرايند آماده‌سازي مودم، ارتقاء الگوريتم‌هاي پردازش سيگنال و كاهش در نسبت لازم براي سيگنال به نويز (SNR) برخي از تغييرات انجام گرفته جهت دستيابي به اهداف فوق مي باشند.


كاهش اتلاف در پهناي باند



ميزان افزايش كارايي در مودم هاي ADSL2


در مودم‌هاي معمولي ADSL، سرباره‌هاي ارتباطي از يك مقدار ثابت برخوردار مي‌باشند و در مجموع 32Mbps از ظرفيت گذردهي را به خود اختصاص مي‌دهند. اين مقدار سرباره در مسافت‌هاي طولاني كه ظرفيت گذردهي تا 128Kbps كاهش مي‌يابد، به معني اتلاف 25 درصدي خواهد بود. در مقابل در مودم‌هاي جديد، مقدار سرباره متناسب با نوع كاربرد و شرايط خط ارتباطي از 4Kbps تا 32Kbps انتخاب مي‌گردد كه تا 8 برابر كاهش اتلاف را نشان مي‌دهد.
به طور همزمان، به كارگيري تكنيك كدينگ Reed-Solomon در مودم‌هاي جديد، بهره‌وري كدينگ را افزايش داده است و به كاهش پديده انعكاس در انتهاي خطوط و همچنين كاهش تداخل ناشي از امواج راديويي AM كمك مي‌كند.
افزايش كارآيي كدينگ و كاهش اتلاف به افزايش نرخ گذردهي در مودم‌هاي 2 ADSL نسبت به انواع پيشين منجر گرديده است. افزايش نرخ گذردهي در مسافت‌هاي بالاي 5 كيلومتر در حد 50Kbps مي‌باشد و افزايش مسافت در حد 180 متر مي‌باشد كه در مجموع فضاي قابل پوشش را تا 6درصد افزايش مي‌دهد.

ساير ويژگي‌ها
● تشخيص خودكار: تشخيص خودكار كارآيي در مودم 2 ADSL به مراتب بهتر از سلف خود انجام مي‌گيرد، به اين ترتيب كه مودم‌هاي هر دو طرف ارتباط قادر به اندازه‌گيري ميزان نويز، شدت تضعيف و نسبت سيگنال به نويز مي‌باشند. اطلاعات فوق در اختيار نرم‌افزار مديريت شبكه قرار مي‌گيرد تا در انجام فرايند نصب و خدمات پس از نصب شركت‌هاي فراهم‌كننده خدمات به كارگرفته شود.
● شروع سريع: آغاز به كار در 2 ADSL بسيار سريعتر از گونه‌هاي پيشين و در مدت 3 ثانيه انجام مي‌گيرد، درصورتي‌كه همين زمان در مورد مودم‌هاي ADSL در حدود 10 ثانيه است.

● ديتاي اختصاصي: يك گزينه اختياري در 2 ADSL وجود دارد كه استفاده از پهناي باند تلفني (POTS) را براي ارسال ديتا در جهت ارسال (Upstream) امكانپذير مي‌كند. اين گزينه براي مكان‌هايي كه داراي دو يا چند خط تلفن مي‌باشند و نيازي به استفاده از قابليت تلفني 2 ADSL ندارند، مفيد خواهد بود.


بهبود در مديريت توان الكتريكي



نسل اول مودم‌هاي ADSL در تمام مدت با حداكثر توان مصرفي كار مي‌كنند كه اتلاف انرژي و افزايش حرارت از نتايج آن است. در مقابل 2 ADSL مانند يك كامپيوتر شخصي قادر است به حالت آماده‌باش(Stand by) درآيد و مصرف توان را به حداقل برساند. در اين حالت، مودم علاوه بر صرفه‌جويي در مصرف انرژي، حرارت كمتري نيز توليد مي‌كند كه به كارگيري آن را در ايستگاه‌هاي مركزي آسانتر مي‌سازد. مديريت توان در مودم‌هاي 2 ADSL داراي دو سطح عملياتي 2 L و 3 L مي‌باشد. انتخاب اينكه مودم در كدام حالت (عادي يا آماده‌باش) كاركند، با توجه به نرخ ترافيك عبوري يا بدون فعاليت‌ماندن مودم براي يك مدت مشخص تعيين مي‌گردد.
براي مثال زماني كه فايلي بزرگ از روي اينترنت بارگذاري مي‌گردد، 2 ADSL در حالت توان كامل قرار مي‌گيرد تا گذردهي را به حداكثر برساند. اما با كاهش ترافيك (براي مثال در زماني كه يك صفحه وب معمولي مطالعه مي‌شود) مودم به حالت 2 L فرو مي‌رود و توان مصرفي را كاهش مي‌دهد. البته مودم همواره آماده است تا به سرعت به حالت عادي بازگردد و تمام اين تغييرات بدون درگير شدن برنامه‌هاي كاربردي و بدون از دست رفتن حتي يك بيت از اطلاعات انجام مي‌گيرد. درصورتي‌كه مودمي براي مدتي خاص بدون هر گونه ترافيكي باقي بماند، مي‌تواند به پايين‌ترين حالت مصرف انرژي يعني 3 L برود. در اين حالت حدود 3 ثانيه براي بازگشت مجدد به وضعيت عادي زمان لازم است.

تطبيق نرخ انتقال



افزايش نرخ گذر با استفاده از ADSL2 دو رشته اي
خطوط تلفن معمولاً در قالب كابل‌هاي چندرشته‌اي (با حداقل 25 رشته‌سيم) به كار گرفته مي‌شوند. يكي از آثار فيزيكي به كارگيري كابل‌هاي چند‌رشته‌اي، امكان القاي الكترومغناطيسي علائم الكتريكي يك رشته سيم در ديگري است كه به همشنوايي (Crosstalk) موسوم است. همشنوايي به همراه رطوبت، تغيير درجه حرارت و تداخلات ناشي از راديوهاي AM، از مهمترين عوامل كاهش كارآيي در خطوط ADSL محسوب مي‌گردند.
ADSL2 به كمك يكي از قابليت‌هاي خود موسوم به <تطبيق پيوسته نرخ انتقال> بدون ايجاد تداخل در فرايند ارائه خدمات، شرايط كانال ارتباطي را تشخيص داده و نرخ انتقال را با شرايط فوق هماهنگ مي‌كند. براي مثال شروع به كار فرستنده يك ايستگاه راديويي محلي مي‌تواند شرايط جديدي را براي خطوط مخابراتي آن منطقه ايجاد كند كه در اين صورت 2 ADSL بدون آنكه كاربر را متوجه سازد، نرخ انتقال خود را با شرايط فوق تطبيق مي‌دهد.


ADSL2 چندتايي ( Bounded ADSL2)

طيف فركانسي مودم هاي ADSL



فراهم كنندگان خدمات طيف گسترده‌اي از مشتريان را پوشش مي‌دهند و بديهي است كه با نيازها و خواسته‌هاي متفاوتي روبرو باشند، مشتريان تجاري معمولا خواستار نرخ گذردهي بالاتر از مقادير استاندارد مي‌باشند. خوشبختانه 2 ADSL اين قابليت را دارد كه با به كارگيري همزمان چند رشته سيم به نرخ بالاتري دست يابد. تكنيك به كار گرفته شده اقتباسي از تكنيك مالتي پلكس وارونه در شبكه‌هاي ATM مي‌باشد. در اين تكنيك اطلاعات در مبداء به قطعاتي تقسيم مي‌شوند كه هر يك برروي يكي از كانال‌هاي موجود ارسال مي‌گردد، در گيرنده فرايند عكس انجام مي‌پذيرد و با سرهم كردن قطعات فوق، اطلاعات اوليه بازسازي مي‌شود.


روش‌هاي انتقال همزمان صدا بر روي ADSL2



توسعه فضاي تحت پوشش در ADSL2 گسترش يافته
يكي از ويژگي‌هاي مودم‌هاي ADSL، تقسيم طيف فركانسي يك خط تلفن به دو بخش مستقل با مشخصات متمايز مي‌باشد كه اين دو بخش به مكالمات تلفني (POTS) و تبادل ديتا اختصاص دارند. به اين ترتيب دارندگان مودم‌هاي ADSL قادر به استفاده همزمان از خط تلفن خود خواهند بود، بدون آنكه اختلالي در فرايند ارسال و دريافت ديتا ايجاد كنند.
مودم‌هاي ADSL2، علاوه بر اين، امكان برقراري ارتباطات صوتي از طريق تكنيكي موسوم به <صداي كاناليزه شده بر روي>
(CVoDSL DSL) را فراهم مي‌كند. CVoDSL يك كانال به پهناي 64 كيلو هرتز را از داخل پهناي باند مربوط به 2 ADSL جدا مي‌كند و به صورت يك خط معمولي تلفني به كار مي‌گيرد. تكنيك فوق از نوآوري‌هاي 2 ADSL مي‌باشد و به‌طور كلي با تكنيك‌هاي معمول انتقال صوت برروي
مودم‌هاي DSL (مانند VoIP يا VoATM) كه مبتني‌بر تبديل صوت به ترافيك بسته‌اي ديتا مي‌باشند، متمايز است.
با استفاده از تكنيك CVoDSL صوت به صورت دست نخورده و بدون تبديل باقي مي‌ماند و سرويس‌دهنده قادر خواهد بود تا 4 خط تلفني را بر روي يك خط 2 ADSL ايجاد كند.


تكنيك انتقال در مودم‌هاي ADSL



تكنيك انتقال مورد استفاده در مودم هاي ADSL، تكنيك Discrete Multition) DMT) مي‌باشد. DMT فضاي فركانسي كانال را به تعدادي ريزكانال با عرض باند 4KHZ براي هريك تقسيم مي‌كند. تعداد اين زيركانال‌ها كه اصطلا‌حاً تن (Tone) ناميده مي‌شوند، براي استانداردهاي سري ADSL2 به 512 عدد بالغ مي‌گردد. به طور معمول تن‌هاي 1 الي 5 خاص ارتباطات تلفني مي‌باشند. از تن 6 الي 31 و يا 64 براي ارسال ديتا استفاده مي‌شود و باقي تن‌ها به دريافت ديتا اختصاص دارند. يكي از قابليت‌هاي ADSL به‌كارگيري انعطاف‌پذير تن‌ها متناسب با كاربرد و شرايط كانال مي‌باشد.



+ADSL2
سير پيشرفت مودم‌هاي ADSL با معرفي (ADSL2+ (G.299.5 باز هم كامل‌تر گرديد. در +ADSL2 افزايش دو برابري پهناي باند از 1/1 مگا‌هرتز به 2/2مگاهرتز، در مسافت‌هاي كمتر از 1500 متر، نرخ دريافت را تا دو برابر افزايش مي‌دهد. طيف فركانسي بزرگتر، همچنين +2 ADSL را نسبت به معضل همشنوايي مقاومتر مي‌كند.


طيف فركانسي مودم هاي +ADSL2


ضمائم استاندارد



كاربردها و شرايط خاص، مشخصات ويژه‌اي را طلب مي‌كند كه در استانداردهاي اصلي ADSL وجود ندارد. ضمائم به منظور پوشش‌دادن به اين شرايط خاص ايجاد گرديده‌اند. به طور كلي هر ضميمه از بخشي از پهناي باند ADSL براي كاربردي خاص استفاده مي‌كند و بسياري از ضمائم اوليه ADSL براي استانداردهاي نسل جديد 2 ADSL و +2 ADSL نيز كاربرد دارند.


ضميمه A: متداولترين گونه ADSL مي‌باشد كه در آمريكاي شمالي، اروپا و آسيا كاربرد دارد. در اين ضميمه، بخش پايين پهناي باند براي ارتباطات عادي تلفني و بخش‌هاي بعدي به ترتيب براي ارسال و دريافت ديتا مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ضميمه B: شبيه به گونه A مي‌باشد، با اين تفاوت كه براي خطوط تلفن ISDN كاربرد دارد. تلفن ISDN نسبت به تلفن عادي از پهناي باند بيشتري استفاده مي‌كند. ضميمه B به طور گسترده‌اي در كشور آلمان به كار گرفته شده‌است.
ضميمه C: خاص سيستم مخابرات تلفني كشور ژاپن طرح شده است كه در واقع گونه‌ خاصي از استاندارد ISDN
مي‌باشد.

ضميمه I: نسخه جديدي از ضميمه C مي باشد كه نرخ گذردهي را
درسمت دريافت تا دو برابر افزايش مي‌دهد.
ضميمه J: اين گونه به صورت كاملاً ديجيتالي كار مي‌كند و فضاي اختصاص يافته به ارتباطات تلفني را براي افزايش نرخ گذردهي ديتا به كار مي‌گيرد.

ضميمه L: يكي از جديدترين ضمائم استاندارد 2 ADSL مي‌باشد كه در بازار با نام 2 ADSL <گسترش‌يافته (RE-ADSL2)> شناخته مي‌شود. RE-ADSL2 با افزايش توان ارسال علائم، بر تضعيف حاصل از خطوط طولاني غلبه مي‌كند. نتيجه حاصل، افزايش 37 درصدي در فضاي قابل پوشش مي باشد. البته توان اضافي
RE-ADSL در فواصل كوتاهتر نيز به افزايش نرخ گذردهي نسبت به استاندارد پايه ADSL كمك مي‌كند.


پيش‌بيني‌ها
از آنجايي‌كه ارتقاء استاندارد ADSL به سطح 2 ADSL و +ADSL2 در ITU ناشي از خواست فراهم‌كنندگان خدمات و استفاده‌كنندگان اين فناوري بوده است، بديهي است كه كليه پيش‌بيني‌ها انتظار تكرار موفقيت ADSL را در انواع جديد آن نيز دارند.