DSL модемі және желілік жабдықтар

Кіріспе

Компьютерлік желі модемінің түрі; желілік жабдықтар.

Цифрлық абоненттік желі (DSL) модемі – компьютерді немесе маршрутизаторды телефон желісі арқылы Интернетке қосуға арналған құрылғы. Бұл телефон желісі цифрлық абоненттік желі (DSL) қызметін ұсынады, оны көбінесе DSL кеңжолақты қосылысы деп атайды. Модем бір компьютерге немесе маршрутизаторға Ethernet порты, USB порты арқылы қосылады немесе компьютердің PCI слотына орнатылады. Көбінесе қолданылатын DSL маршрутизаторы – DSL модемінің және маршрутизатордың функцияларын біріктіретін дербес құрылғы. Ол бірнеше компьютерді бірнеше Ethernet порттары немесе кіріктірілген сымсыз желілік нүктесі арқылы қосуға мүмкіндік береді. DSL маршрутизаторы, сондай-ақ «тұрғын шлюзі» деп те аталады, үй немесе шағын кеңсе желісінде DSL қызметіне қосылуды және оны пайдалануды басқарады. Әртүрлі DSL маршрутизаторлары мен модемдері VDSL, SDSL және ADSL сияқты әртүрлі DSL технологиялық түрлерін қолдайды.

DSL тұжырымдамасы

Қоғамдық телефон желісі, телефон қоңырауларын бір телефоннан екіншісіне жеткізетін коммутациялық орталықтар, магистральдық желілер, күшейткіштер және коммутаторлар желісі дауыстық жиілік сигналдарын тасымалдауға арналған, сондықтан оның өткізу қабілеті 3,4 кГц-бен шектеледі. DSL технологиясы пайда болғанға дейін, дауыстық жолақты модемдер телефон желісі арқылы осы өткізу қабілеті шегіндегі аудио жиіліктерді пайдаланып ақпарат жіберуге мүмкіндік берді, бұл олардың жылдамдығын шамамен 56 кбит/с-қа дейін шектеді. Дегенмен, абоненттік желі деп аталатын, телефонды жергілікті коммутациялық орталыққа (телефон станциясына) қосатын мыс сымдар, іс жүзінде, бірнеше мегагерцке дейін жиіліктердің әлдеқайда кең диапазонын тасымалдауға қабілетті. Бұл мүмкіндік әдеттегі телефон байланысында қолданылмайды. DSL осы жоғары жиіліктерді DSL модемі мен жергілікті коммутациялық орталық арасында цифрлық деректерді жіберу үшін пайдаланады, бұл қалыпты телефон байланысына кедергі келтірмейді. Жергілікті коммутациялық орталықта деректер тікелей клиенттің телефон желісі мен интернет желілері арасында беріледі, сондықтан DSL сигналдары телефон желісі арқылы өтпейді. Қосылымды орнату үшін телефон нөмірін терудің қажеті жоқ; DSL қосылымы модем қосылғанда автоматты түрде іске қосылады.

Деректерді беру

Жергілікті коммутациялық орталықтағы DSL модемімен байланыс жасайтын және тікелей Интернетке қосылатын құрылғы Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM) деп аталады. Жергілікті коммутациялық орталық DSL қызметін ұсыну үшін осы құрылғылармен жабдықталуы тиіс. ADSL технологиясында модем мен DSLAM дискретті көп тоналы модуляция (DMT) деп аталатын протокол арқылы байланысады, бұл жиілікті бөлудің бір түрі. Модем қалыпты телефон байланысына кедергі келтірмеу үшін 8 кГц жоғары жиілікті ғана пайдаланады. 8 кГц-тен 1 МГц-ке дейінгі сызықтың өткізу қабілеті 247 жеке арнаға бөлінеді, әр арнаның ені 4 кГц-қа тең. Әр арнада ақпаратты тасымалдайтын жеке тасымалдаушы сигнал болады. Осылайша, жүйе бір уақытта жұмыс істейтін 247 жеке модем сияқты қызмет етеді. Келіп түсетін цифрлық деректердің биттері бөлініп, арналар арқылы параллель түрде жіберіледі. Әрбір дерек ағыны қателерді түзету кодын пайдалана отырып жіберіледі, бұл қабылдаушы жағында шудың салдарынан туындаған ұсақ бит қателерін түзетуге мүмкіндік береді. Көптеген арналар бір бағытты, DSLAM-нан модемге деректерді жүктеу үшін қолданылады, бірақ төменгі жиілікті арналардың бір бөлігі екі бағытты, деректерді жүктеу үшін аз көлемдегі трафикті тасымалдайды. Модем әрбір арнадағы беріліс сапасын үнемі бақылайды және егер сапа нашар болса, сигналды басқа арнаға ауыстырады. Модем үздіксіз ең жақсы беріліс жылдамдығын іздеу үшін арналар арасында деректерді ауыстырып отырады. Осылайша, кедергілер немесе нашар сапалы сызықтар берілісті тоқтатудың орнына, модемнің дерек беру жылдамдығын ғана төмендетеді. Мысалы, веб-бетті жүктеген кезде веб-бет деректерінің пакеттері серверлік компьютерден тікелей аудандық телефон станциясындағы DSLAM-ға оптикалық талшық желілері арқылы жіберіледі. DSLAM-да олар 247 параллель дерек ағынына бөлінеді. Әрқайсысы жеке тасымалдаушы сигналға модуляцияланып, абоненттік телефон желісі арқылы DSL модеміне жеке жиілік арнасы арқылы жіберіледі. Модем тасымалдаушыны демодуляциялайды, әрбір тасымалдаушы сигналдан дерек ағынын шығарады, қателерді түзетуді жүзеге асырады, деректерді дұрыс ретпен қайта жинақтап, оны Ethernet желісі арқылы компьютерге немесе сымсыз (Wi-Fi) желіге радиосигналдар арқылы жібереді.

The device at the local switching center which communicates with the DSL modem is called a Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM), which is connected directly to the Internet. The local switching center must be equipped with these devices to offer DSL service. With ADSL, the modem and the DSLAM communicate by a protocol called discrete multitone modulation (DMT), which is a form of frequency division multiplexing. The modem only uses frequencies above 8 kHz, to avoid interfering with normal phone service. The bandwidth of the line between 8 kHz and about 1 MHz is divided into 247 separate channels, each 4 kHz wide. A separate carrier signal carries information in each channel. Thus the system acts like 247 separate modems operating simultaneously. The bits of the incoming digital data are split up and sent in parallel over the channels. Each data stream is sent using an error correcting code to allow minor bit errors due to noise to be corrected at the receiving end. Most of the channels are unidirectional, carrying download data from the DSLAM to the modem, but some on the low frequency end are bidirectional, to carry the smaller quantity of upload traffic. The modem constantly monitors the transmission quality on each channel, and if it is too impaired it will shift the signal to other channels. The modem is constantly shifting data between channels searching for the best transmission rates. Thus interference or poor quality lines will generally not interrupt transmission, but only cause the data rate of the modem to degrade. For example, when downloading a web page, the packets of web page data travel over optical fiber Internet lines from the server computer directly to the DSLAM at the neighborhood telephone exchange. At the DSLAM they are split into as many as 247 parallel data streams. Each is modulated onto a separate carrier signal and sent through a separate frequency channel over the subscriber's telephone line to the DSL modem. The modem demodulates the carrier, extracting the data stream from each carrier signal, performs error correction, puts the data together again in the proper order, and sends it to the computer over the Ethernet line, or for a wireless (Wi Fi) network by radio signals.

Деректер жылдамдығы және қол жеткізу

Көптеген тұтынушылар DSL желілері асимметриялық DSL (ADSL) түрлерінің бірін пайдаланады. "Асимметриялық" дегені, желінің өткізу қабілетінің көп бөлігі жүктеу (төмен қарай) деректеріне бөлінеді, сондықтан жүктеу жылдамдығы шығару жылдамдығынан жоғары, себебі көптеген пайдаланушылар шығарудан гөрі көп көлемде дерек жүктейді. Телефон желілері мұндай жоғары жиілікті сигналдарды тасымалдау үшін есімделмегендіктен, DSL қашықтыққа сезімтал. Модем коммутациялық орталықтан қанша алыс болса, телефон сымдары сонша ұзын болса, сигнал сонша әлсіз болады және модемге қол жеткізе алатын деректер жылдамдығы төмендейді. Коммутациялық орталыққа жақын қала тұрғындары 24 Мбит/с дейін жоғары жылдамдықты қызметке қол жеткізе алады. ADSL үшін қашықтық лимиті 18 000 фут (5,5 км немесе 3,4 миль) құрайды. Дегенмен, телефон компаниясы телефон желілеріне орнатылған басқа құрылғылар, мысалы, индуктивтік тізбектер мен қосымша тізбектер, сигналды кедергілеп, телефон желісін DSL қызметінен шығаруы мүмкін.

Сүзгілер

DSL сигналының телефон желілері арқылы телефондарға, жауап беру автоматтарына, факстарға және басқа да бөгет тудыруы мүмкін құрылғыларға өтпеуі үшін DSL модемдері төмен өткізгіш сүзгілермен жабдықталады, оларды бір желідегі барлық дауыстық құрылғыларға баратын телефон желілеріне қосу қажет. Сүзгі 4 кГц жоғары жиіліктерді тоқтатады, осылайша DSL сигналын тоқтата тұрып, дауыстық жиілік сигналдарының өтуіне мүмкіндік береді. DSL модеміне баратын телефон желісіне сүзгіні орнатуға болмайды, себебі ол модем мен коммутациялық орталық арасындағы байланысты бұзуы мүмкін.

Дауыстық-байланысты модемдермен салыстыру

DSL модемі жоғары жиілікті тонды цифрлық абоненттік желіге қол жеткізу мультиплексорына (DSLAM) беру үшін модуляциялайды, олардан DSLAM-нан қабылдайды және демодуляциялайды. Ол негізінен 20 ғасырдың соңында кең таралған дауыс жолақты модемінің мақсатына ұқсас, бірақ маңызды жағынан ерекшеленеді. DSL модемдері деректерді дауыс жолақты модеміне қарағанда кемінде 10-20 есе жылдамдықпен жібереді. DSL телефон желісіндегі қалыпты телефон қоңырауларына кедергі келтірмейді және қосылыс орнату үшін телефон нөмірін теруді қажет етпейді, ол әрқашан қосулы болады. Дауыс жолақты модем қосылыс орнату үшін телефон нөмірін теріп, қосылған кезде телефон желісін қалыпты телефондық қызмет үшін пайдалану мүмкін болмайды. DSL маршрутизаторлары, DSL модемінің ең көп таралған түрі, компьютерден тысқары орналасқан және компьютердің Ethernet портына немесе USB портына сым арқылы қосылады, ал дауыс жолақты модемдер көбінесе компьютердің ішінде PCI интерфейсіне орнатылған құрылғылар болып табылады. Ішкі DSL модемдері сирек кездеседі, бірақ қол жетімді. Microsoft Windows және басқа операциялық жүйелер дауыс жолақты модемдерді компьютердің аппараттық құралының бөлігі ретінде қарастырады және компьютердің басқа аппараттық құралдары сияқты, мысалы, тышқан немесе қатты дискі, Windows басқару тақтасы арқылы конфигурацияланады. DSL маршрутизаторлары жергілікті желіде (LAN) жеке түйіндер ретінде қарастырылады. DSL модемдері көбінесе қолмен конфигурациялауды немесе назар аударуды қажет етпейді, бірақ қажет болған жағдайда интернет-браузер арқылы оларға қол жеткізуге болады. Маршрутизаторларда әдетте веб-беті болады, оған маршрутизатор нұсқаулығында көрсетілген IP-адресті браузердің адрестік жолағына енгізу арқылы кіруге болады, оның көмегімен сымсыз желінің паролін өзгерту және маршрутизатордың қауіпті қабырғасын реттеу сияқты әртүрлі техникалық өзгерістер жасауға болады. USB арқылы қосылған сыртқы DSL модемдері үшін Microsoft Windows және басқа операциялық жүйелер оларды желілік интерфейс контроллері ретінде таниды. Ішкі DSL модемдері үшін Microsoft Windows және басқа операциялық жүйелер дауыс жолақты модемдерге ұқсас интерфейстерді ұсынады. Бұл болашақта процессор жылдамдығы артатындықтан, ішкі DSL модемдері кең таралған болуы мүмкін деген болжамға негізделген. DSL модемдері 25 кГц-тен 1 МГц-тен жоғары жиіліктерді пайдаланады (ассиметриялық цифрлық абоненттік желіге қараңыз), дауыс қызметіне кедергі келтірмеу үшін, ол негізінен 0–4 кГц жиілік диапазонында жұмыс істейді. Дауыс жолақты модемдері қалыпты телефондармен бірдей жиілік спектрін пайдаланады және дауыс қызметіне кедергі келтіреді, сондықтан дауыс жолақты модемді пайдаланғанда телефон арқылы қоңырау шалу көбінесе мүмкін емес. Бір телефон желісі DSL және дауыс сигналын тасымалдайтындықтан, екі қолданыс арасын ажырату үшін DSL сүзгілері қолданылады. DSL модемдерінің деректерді беру жылдамдығы секундына жүздеген килобиттен бірнеше мегабитқа дейін өзгереді, ал дауыс жолақты модемдер номиналды түрде 56K модемдері болып табылады және іс жүзінде шамамен 50 кбит/с-қа дейін шектеледі. DSL модемдері деректерді тек оларға сымдалған DSLAM-мен алмасады, ол оларды интернетке қосып, ал көптеген дауыс жолақты модемдер әлемнің кез келген жеріне тікелей қоңырау шала алады. DSL модемдері нақты протоколдар үшін арналған және кейде тіпті сол компаниядан басқа желіде жұмыс істемейді, ал көптеген дауыс жолақты модемдер халықаралық стандарттарды қолданады және жұмыс істейтін стандартты табу үшін "қайта түсуге" қабілетті. Бұл айырмашылықтардың көпшілігі тұтынушылар үшін аса қызығушылық тудырмайды, тек DSL жылдамдығының жоғары болуы және компьютер желіде болған кезде де телефонды пайдалану мүмкіндігінен басқа.

A DSL modem modulates high frequency tones for transmission to a digital subscriber line access multiplexer (DSLAM), and receives and demodulates them from the DSLAM. It serves fundamentally the same purpose as the voice band modem that was a mainstay in the late 20th century, but differs from it in important ways. DSL modems transfer data at a rate which is at least 10 to 20 times that of a voice band modem. DSL does not interfere with normal telephone calls on the telephone line, and does not require dialing a telephone number to initiate a connection, it is always "on". A voice band modem dials a telephone number to initiate a connection, and while it is connected the telephone line cannot be used for normal telephone service. DSL routers, the most common form of DSL modem, are external to the computer and wired to the computer's Ethernet port or its USB port, whereas voice band modems are usually internal devices installed in the computer itself in a PCI interface slot in the back. Internal DSL modems are rare but available. Microsoft Windows and other operating systems regard voice band modems as part of the hardware of the computer, and similarly to other parts of the computer's hardware such as the mouse or hard disk are configured through the Windows Control Panel. In contrast, DSL routers are regarded as separate nodes in the LAN (local area network). DSL modems rarely require manual configuration or attention, but when they do they can be accessed using the internet browser. Routers usually have a webpage, accessed by typing an IP address given in the router's manual into the browser's address bar, with which various technical changes can be made, such as changing the wireless network's password, and adjusting the router's firewall. For external DSL modems connected by USB, Microsoft Windows and other operating systems generally recognize these as a Network interface controller. For internal DSL modems, Microsoft Windows and other operating systems provide interfaces similar to those provided for voice band modems. This is based on the assumption that in the future, as CPU speeds increase, internal DSL modems may become more mainstream. DSL modems use frequencies from 25 kHz to above 1 MHz (see Asymmetric Digital Subscriber Line), in order not to interfere with voice service which is primarily 0–4 kHz. Voice band modems use the same frequency spectrum as ordinary telephones, and will interfere with voice service it is usually impossible to make a telephone call on a line which is being used by a voice band modem. Because a single phone line commonly carries DSL and voice, DSL filters are used to separate the two uses. DSL modems vary in data speed from hundreds of kilobits per second to many megabits, while voice band modems are nominally 56K modems and actually limited to approximately 50 kbit/s. DSL modems exchange data with only the DSLAM to which they are wired, which in turn connects them to the Internet, while most voice band modems can dial directly anywhere in the world. DSL modems are intended for particular protocols and sometimes won't work on another line even from the same company, while most voice band modems use international standards and can "fall back" to find a standard that will work. Most of these differences are of little interest to consumers, except the greater speed of DSL and the ability to use the telephone even when the computer is online.