Частотные разделители для ADSL

Большинство используемых в настоящее время медных телефонных линий прокладывались именно для обеспечения нормальной телефонной связи (и только для этого). То есть, если говорить проще, с целью передачи голоса. Те, кто хотел и хочет передавать данные по коммутируемым телефонным линиям, должны были приобрести (и приобретают до сих пор) модем, позволяющий конвертировать данные в аналоговый формат и передавать их по телефонной линии. Но, необходимость жить и вести свой бизнес в современном мире, значительно поднявшем планку требований к телекоммуникациям, неизбежно выливается в необходимость использования соответствующих технических возможностей. Все большее количество пользователей отдает предпочтение технологиям DSL (в частности, ADSL), позволяющим использовать существующую кабельную телефонную сеть для быстрой, экономичной и надежной передачи данных.

Впрочем, использование даже самых современных технологий ни в коей мере не сводит к нулю потребность в традиционном общении по телефону. К счастью, технология ADSL позволяет одновременно и передавать данные, и говорить по телефону, используя одну и ту же (во многих случаях единственную) телефонную линию. Доступная полоса пропускания медного телефонного кабеля разделяется на две, скажем мягко, неравные части — частоты до 4 кГц используются для традиционной телефонной связи, а вся остальная полоса используется для высокоскоростной передачи данных (рис. 1). Использование новых возможностей медного телефонного кабеля равноценно обнаружению новой золотой (или медной, что более подходит к нашему случаю) жилы на давно заброшенном руднике. Голос и данные объединяются на абонентской стороне линии и разделяются на станционной стороне той же линии (и наоборот) с помощью специальных разделяющих устройств — сплиттеров (splitter) или частотных разделителей (которые мы в дальнейшем будем называть ЧР).

Рисунок 1. Использование частотных разделителей на линиях ADSL.

Внедрение новой надстройки на старом базисе неизбежно требует решения как технических, так и организационных вопросов. С технической стороны расширение использования телефонной линии меняет не слишком много. Объединяемые на абонентской стороне линии голос и данные передаются на станцию, где успешно разделяются. Голосовой сигнал направляется на коммутационное оборудование телефонной станции, а данные передаются на мультиплексор доступа DSL и затем в сеть передачи данных. С вопросами организационными все гораздо сложнее. Хорошо, если оператор местной связи, который обычно является владельцем кабельной телефонной сети, сам станет предоставлять услуги высокоскоростной передачи данных. Тогда и оборудование, и ответственность за его исправное функционирование целиком лягут на его плечи. Возможно, этот оператор не возьмет на себя бремя предоставления новых услуг, но будет достаточно расчетлив, чтобы за определенное вознаграждение допустить к своим залежам меди других операторов. Тогда коммутационное оборудование телефонной связи и оборудование передачи данных будут принадлежать разным владельцам (а кому будет принадлежать ЧР, еще предстоит выяснить). И кто будет в ответе перед абонентом — вот в чем вопрос.

Одновременное использование абонентской телефонной линии для традиционной телефонной связи и для высокоскоростной передачи данных всегда выдвигалось и выдвигается в число самых главных преимуществ технологии ADSL. Одним из ключевых устройств этой технологии и является ЧР, уже упоминавшийся выше несколько раз.

На самом деле ЧР представляет собой обычное электронное устройство — фильтр, имеющий три порта. Некоторые производители предлагают активные ЧР иногда даже встроенные в модем. Однако при использовании такого ЧР авария электропитания или отказ модема приведут к потере телефонной связи. Пассивный же ЧР поддерживает функционирование телефонной линии даже тогда, когда неисправен модем, потому что традиционный телефонный аппарат получает питание постоянного тока по абонентской телефонной линии. ЧР включает в себя фильтр нижних частот и фильтр верхних частот. Фильтр верхних частот представляет собой комбинацию устройств, находящихся на ЧР и модеме ADSL (обычно разделительные по постоянному току конденсаторы). Фильтр нижних частот, предназначенный для выделения голосового канала, как правило, находится на самом ЧР. Одной из основных функций ЧР является фильтрация импульсных помех, создаваемых телефонным аппаратом и коммутационным оборудованием телефонной станции и способных помешать нормальной работе модема. С другой стороны осуществляется фильтрация высокочастотного сигнала модема ADSL, который может снизить качество работы традиционной телефонной связи. Большинство используемых на практике ЧР — пассивные. Это объясняется их более высокой надежностью, которая крайне необходима для обеспечения надежной телефонной связи.

Несмотря на кажущуюся простоту выполняемых ЧР функций, только хорошо продуманная его конструкция позволяет получить максимально высокие характеристики всей системы. Фильтр низкого качества может хорошо работать в одной полосе частот, в то же время значительно ухудшая все характеристики системы в другой частотной полосе. Простой пример. Если фильтр нижних частот, предназначенный для выделения голосового канала, имеет слишком низкую граничную частоту, он может отрицательно повлиять на характеристики факсимильного аппарата или модема V.90, снизив, например, скорость передачи данных. Если же неправильно подобраны разделительные конденсаторы фильтра верхних частот, это может в определенной мере уменьшить рабочее расстояние модема DSL.

Рабочие параметры системы определяются следующими характеристиками ЧР (рис. 2):

- минимальным вносимым затуханием в диапазоне частот 0 — 4 кГц и максимальными обратными потерями в том же частотном диапазоне;

- особенностями характеристики в переходной полосе частот (4 кГц — 16 кГц;

- максимальной симметрией линии;

- плоской амплитудно-частотной характеристикой в диапазоне голосовых частот и диапазоне ADSL;

- согласованием импеданса портов во всем диапазоне используемых частот;

- максимальной изоляцией между портами;

- минимальной задержкой сигнала в рабочем диапазоне частот;

- сопротивлением по постоянному току каждого тракта передачи сигнала;

- использованием подходящих конденсаторов, включая компенсацию перенапряжения из-за наличия индуктивности между контактами разъема;

- граничными частотами, необходимыми для поддержания факсимильной связи и работы модема V.90.

Рисунок 2. Пример разделения спектра голосового сигнала
и ADSL по ANSI T1.413 

Не следует думать, что выбор подходящего ЧР — это предельно простая задача. В обязательном порядке должны учитываться все технические стандарты, используемые в местной телефонной связи, а также технические характеристики кабельной сети.

Перед тем, как выбрать ЧР, необходимо точно знать, с кабелями какого типа и какими типами абонентских телефонных линий предстоит иметь дело. Использование ЧР неправильно выбранного типа на определенных абонентских линиях на кабелях с бумажной изоляцией, например, может привести к появлению серьезных задержек. Кроме того, перед тем, как заказать ЧР, необходимо четко понять и те ограничения, которые имеет оборудование DSL. Неправильный выбор может привести к появлению в цепи вашей системы откровенно слабого звена. При использовании пассивного ЧР должно быть выбрано оптимальное соотношение между вносимым затуханием и обратными потерями. Если затухание, вносимое фильтром нижних частот в частотном диапазоне xDSL, будет низким, это может привести к появлению таких проблем, как перекрестные помехи в тракте xDSL. Низкие обратные потери (особенно это относится к диапазону звуковых частот) могут привести к ухудшению рабочих характеристик факса или модема V.90. Обычно вносимое затухание считается более важным параметром по сравнению с обратными потерями. Возможность достижения высокой скорости передачи данных в диапазоне DSL, несомненно, перевешивает некоторое ухудшение характеристик в области звуковых частот. Небольшое уменьшение скорости передачи данных модема V.90 гораздо менее заметно, чем ухудшение характеристик xDSL.

Вернувшись к вопросам организационным, следует учитывать, что консервативные операторы местной телефонной связи, которые десятилетиями занимались только телефонной связью и ничем больше, очевидно захотят оставить контроль над разделительным оборудованием за собой. Ведь только это позволит им гарантировать качественное предоставление именно своих услуг и сохранить контроль над всей абонентской телефонной линией, от телефонного аппарата абонента до коммутационного оборудования телефонной станции. Что же касается операторов, предоставляющих услуги передачи данных по абонентской телефонной линии, то для них выгоды от наличия доступа к ЧР не так однозначны.

С одной стороны, не всегда удобно (как для оператора, так и для его пользователей) ждать реакции местных операторов в случае какой-либо неисправности или при необходимости внесения каких-либо изменений. Контроль над ЧР означает еще и легкий доступ к тестированию, которое необходимо для предварительной проверки абонентских линий (без этой проверки внедрение высокоскоростных технологий на кабельной телефонной сети потеряет большую долю эффективности), обслуживания и поиска неисправностей. Именно это может привлечь операторов передачи данных. Но оборотной стороной медали остается ответственность за все сигналы, которые проходят через ЧР. Кроме того, тестирование требует значительных капитальных вложений в оборудование, что приемлемо не для каждой компании.

С другой стороны, не на последнем месте стоит и вопрос ответственности за качественную работу телефонной связи. Наличие исправной телефонной связи очень часто является вопросом жизни или смерти. Операторы местной связи, взвалив на себя груз предоставления услуг телефонной связи, принимают на себя эту ответственность как часть своей деятельности. Когда же полный или частичный контроль переходит к другому оператору, последний должен разделить и эту ответственность.

Судя по мировому опыту, наиболее целесообразным для этих операторов является отказ от контроля над ЧР в пользу оператора телефонной связи взамен на договор о быстром реагировании на все возникающие заявки о неисправностях. К сожалению, в нашей стране возложить какие-либо дополнительные обязанности на местных операторов достаточно сложно и платить за все будет тот, кто предлагает новые услуги.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что ЧР, используемый при установке систем ADSL, не является предметом массового потребления, а требует тщательно продуманного подхода в каждом случае установки. Кроме того, он оказывает существенное влияние на технические и организационные аспекты использование телефонных кабельных линий. При выборе �правильного ЧР� обязательно следует учитывать несколько важных моментов.

По мере внедрения систем высокоскоростной передачи данных на абонентской кабельной сети на станции будет устанавливаться все большее количество оборудования, поэтому через какое-то время возникнет вопрос нехватки места для его установки. Чем больше портов имеет ЧР, тем меньше места в сумме будет занимать оборудование; поэтому при выборе ЧР следует учитывать количество портов каждого устройства.

Использование оборудование должно соответствовать принятым стандартам. На практике часто приходится сталкиваться с кабельными линиями, проложенными десятки лет назад. Поэтому использование оборудования, соответствующего всем необходимым стандартам (а лучше превышающих эти стандарты), приносит гораздо меньше головной боли.

Технология ADSL позволяет системе адаптироваться к условиям работы. Она реагирует на разнообразные отрицательные внешние воздействия, например, на шумы, снижением скорости передачи данных. Чем меньше воздействие ЧР оказывает на сигнал, тем более высокими будут характеристики системы. Более высокие характеристики означают увеличение рабочего расстояния, а значит получение возможности обслуживания удаленных абонентов, что расширяет рынок предоставления услуги высокоскоростной передачи данных. Кто экономит на мелочах — тот проигрывает в целом.