ADSL?

Тимур Ижбулатов

Xakep Железо, номер #007, стр. 007-050-2

Цифровой сигнал

Из вышесказанного следует, что передавать цифровой сигнал в виде обычных прямоугольных импульсов не представляется возможным, поскольку его спектр чересчур широкий. А чем спектр шире, то есть чем больше частотных составляющих, тем сильнее сказывается различие их затуханий и скоростей распространения. Возникает вопрос - как же тогда передавать? Ответ кроется в самом названии принимающего/передающего устройства - модема. Да! Необходима модуляция сигнала.

Модуляция

Процесс модуляции заключается в изменении параметров постоянного синусоидального сигнала, называемого несущей частотой или, для краткости, просто несущей. Изменяемые (модулируемые) параметры - это амплитуда, частота и фаза, путем их изменения во времени можно передавать информацию. В современных модемах применяется амплитудно-фазовая модуляция. Амплитуда при этом может принимать только два определенных значения, таким образом, через ее изменение от посылки к посылке можно закодировать один бит информации. Но передавать единственный бит данных за посылку (называемую бод) значит напрасно расточать ресурсы канала передачи. Для увеличения количества бит на бод и применяется модуляция фазы. Последняя может сдвигаться на угол, кратный некоторому постоянному значению. Например, если это значение составляет 90 градусов, то возможны сдвиги на 90*0 = 0, 90*1 = 90, 90*2 = 180 градусов и так далее. Мы получаем четыре возможных значения сдвига фазы, плюс два возможных уровня амплитуды. Итого получается 8 возможных комбинаций, то есть 2^3. Это означает, что на 1 бод приходится 3 бита информации. Такую модуляцию принято называть квадратурной амплитудной модуляцией (QAM - Quadrature Amplitude Modulation).

Скорость передачи

Теперь возникает вопрос о скорости передачи. Сколько бод мы можем передать за секунду? В том-то и дело, что в модемах прирост скорости достигается не за счет увеличения частоты передачи, а за счет увеличения количества бит на бод. Так, например, скорость 14400 бит/с достигается передачей 6 бит за одно изменение сигнала, который меняется с частотой 2400 Гц. Получается 2400 Гц*6 бит = 14400 бит/с. Подобным образом достигается скорость 28800 бит в секунду, и так до тех пор, пока минимальный угол сдвига фазы может быть уверенно различим в телефонной линии. Возможно, у читателя возникнет вопрос: «Почему бы не увеличить частоту передачи?». Вот в этом-то и проблема! Обыкновенный аналоговый телефонный сигнал использует довольно узкую полосу частот, ее ширина составляет примерно 3000 Гц. А чтобы разные умники не пытались захватить больше частот, на АТС стоят фильтры, которые все равно все отрежут до 3 кГц. Именно это и является в данном случае ограничивающим фактором.

Асимметричная цифровая абонентская линия

Для решения поставленной проблемы можно использовать подключение с помощью ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия). Эта технология была изначально рождена американскими телефонными компаниями, желавшими получить долю рынка предоставления видео по заказу. Основная их идея состояла в том, что к подавляющему большинству домов уже подведены медные телефонные витые пары, и если бы их удалось использовать для передачи видео, то телефонным компаниям светила солидная прибыль. Читатель, возможно, удивится, ведь мы совсем недавно сочли использование таких линий непригодными для скоростных соединений. На самом деле это не совсем так. В действительности все зависит от способа их использования. Рассмотренные нами обыкновенные аналоговые модемы используют для передачи данных ту же полосу частот, что и телефонные аппараты - примерно от 300 Гц до 3.4 кГц. Однако проведенные телефонными компаниями исследования показали, что возможна высокоскоростная передача данных (порядка сотен килобит в секунду) в более широком спектре частот. И для этого нужно всего лишь снять с физической линии (медной пары у нас и витой у них) ограничители частоты.