ADSL? Качай быстрей!

Редакция выражает благодарность за предоставленное на тестирование оборудование российскому представительству Zyxel, компаниям ULTRA Computers (т. 775-7566 ), и D-Link (т. 744-00-99), а также компании «МТУ-Интел» за предоставленный доступ в интернет по ADSL-каналу «СТРИМ» (www.stream.ru).

Список тестируемого оборудования

• D-Link DSL-200


• D-Link DSL-300T


• TRENDnet TW100-BRM504


• Zyxel Omni ADSL LAN EE


• Zyxel Omni ADSL USB EE

Введение

Как часто, дорогой наш читатель, ты появляешься в cети? Каждый день? А какое соединение у тебя? Как, все еще dial-up?! Ну, в таком случае эта статья именно для тебя. Мы рассмотрели ADSL как возможность скоростного подключения к Интернету, доступную сегодня конечному пользователю, в сравнении с другими популярными способами доступа. Кроме того, мы протестировали несколько моделей ADSL-модемов, чтобы помочь тебе сделать свой выбор, в случае если ты решил подключаться к cети по этой технологии.

Обычный модем

До того как начать разговор собственно об ADSL, давай разберемся, почему же все-таки скорость передачи при использовании обычного модема такая низкая. При работе с телефонной сетью общего пользования (именно так звучит ее официальное название) мы имеем дело с аналоговым каналом. Изначально телефонная система предназначалась для передачи исключительно голосовой информации в аналоговой форме, и, несмотря на то, что каналы междугородной связи в развитых странах являются в большинстве своем цифровыми, местные линии остаются аналоговыми. Очевидно, что для передачи по подобным каналам цифровой информации необходимо осуществлять ее преобразование в аналоговую форму и обратно. Для этого и используются модемы (сокращение от «модулятор-демодулятор»). Это устройство является для цифровой техники, к которой относится и ПК, своего рода воротами в аналоговый мир. Однако переход через них сопровождается целым рядом негативных явлений, на коих мы сейчас и остановимся подробнее.

Аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал являет собой непрерывно изменяющийся во времени уровень напряжения, распространяющийся в передающей среде. Из-за физических свойств, присущих последней, он претерпевает при передаче некоторые изменения. Во-первых, сигнал ослабевает по мере распространения. При этом ослабление происходит пропорционально логарифму пройденного расстояния. При очень большом ослаблении сигнал может стать неразличимым для приемника на фоне шума. Во-вторых, существует проблема искажения сигнала. Последнее связано с тем, что различные частотные составляющие сигнала (гармоники) распространяются с различными скоростями, и соседние биты информации могут «наползать» друг на друга. Это, разумеется, повышает вероятность ошибки при приеме. Добавим к этому, что и уровень затухания не одинаков для различных гармоник. В-третьих, как мы уже успели упомянуть, в среде передачи присутствуют шумы. Природа их различна - тепловой шум, вызванный хаотическим движением электронов, и импульсный, возникающий из-за скачков напряжения и по другим причинам. В результате перечисленных эффектов форма принятого сигнала может сильно отличаться от формы переданного.

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.

Принцип работы ADSL

Рассмотрим принцип работы ADSL. В помещении абонента оборудуется специальная розетка. От обычной ее отличает наличие подсоединенного к ней так называемого сплиттера (splitter) или частотного разделителя. Это устройство подключается к телефонному аппарату и ADSL-модему с одной стороны, и к телефонной линии с другой. Назначение сплиттера состоит в том, чтобы, как видно из его названия, разносить сигналы по различным частотным диапазонам. При этом на телефонный аппарат направляются частоты до 4 кГц, а на модем - все остальное. Частотный разделитель представляет собой электронное устройство, в состав которого входит фильтр высоких частот и фильтр низких частот. Задача сплиттера состоит в выделении голосового канала, а также защите модема от помех, создаваемых телефонным оборудованием. Точно так же голосовой канал защищается частотным разделителем от высокочастотных составляющих сигнала, которые могут отрицательно повлиять на качество телефонной связи.

Разделение канала

Кроме того, высокочастотный канал делится на две неравных части. Одна из них (бОльшая) расположена в верхней части диапазона и отводится на поток данных от сети к абоненту, а вторая - от абонента к сети. То есть осуществляется так называемое частотное мультиплексирование (Frequency Divide Multiplexing) входящего и исходящего потоков данных. Именно из-за различия каналов входящих/исходящих данных эта технология и названа асимметричной. На телефонной станции канал с передаваемыми и принимаемыми данными подключается к мультиплексору ADSL, от которого уже к сети передачи данных, ей в нашем случае является сеть Интернет. То есть ADSL соединяет квартиру пользователя с ближайшим магистральным Интернет-каналом, проходящим на АТС. Если бы такой линии не было, пришлось бы ее протянуть заново, как это и делают провайдеры домашних сетей. А благодаря сплиттерам на обеих концах «последней мили» (телефонного провода, лежащего между АТС и абонентом) оборудование АТС даже не замечает, что между ним и телефоном появились какие-то еще устройства. А линии связи тем временем используются эффективнее.

Модуляция в ADSL

Для передачи данных в ADSL традиционно используется два различных типа модуляции - CAP и DMT.

CAP

CAP (Carrierless Amplitude and Phase - амплитудно-фазовая модуляция без несущей) представляет собой разновидность QAM, которая уже обсуждалась выше, и использует для передачи данных диапазон частот от 26 кГц до 1.1 MГц. Принцип тут тот же - информация кодируется изменением фазы и амплитуды. При этом может использоваться до 256 различных комбинаций.

CAP была разработана и запатентована Bell Labs, и многие компании впоследствии купили лицензии на ее применение в своей продукции. В результате CAP получила довольно широкое распространение.

DMT

Однако в 1993 году американский национальный институт стандартизации (ANSI) принял для использования в ADSL стандарт модуляции DMT (Discreet Multi-Tone Modulation - дискретная мультитоновая модуляция). Он основывается на принципе разделения диапазона частот, в котором осуществляется передача данных (35 кГц до 1.4 МГц), на 256 поддиапазонов шириной в 4 кГц. В каждой такой полосе используется все та же модуляция QAM.

Достоинство DMT в том, что возможно независимое изменение числа бит, передаваемых за одно изменение сигнала, для каждого из поддиапазонов. Имеет смысл использовать менее «емкие» посылки, так как их можно принимать с большей надежностью. Да и потеря при этом не так страшна, поскольку теряется меньше бит. Подробно этот метод модуляции описан в стандартах ITU G.992.1 (G.dmt) и ANSI T1.413 Issue 2. Там же определены требования к характеристикам и способу действия соответствующих модемов. Кроме того, существует отдельный стандарт, регламентирующий процедуру установления соединения (хендшейк, handshake) - ITU G.994.1 (G.hs). В нем определяется процесс выбора общего режима работы сторон, от которого зависит скорость.

Скорость ADSL

Конечно же, возникает вопрос о скорости. Простой однозначный ответ дать сложно. Стандарты ADSL разрабатывались из предположения, что длина абонентской телефонной линии («последней мили») не превышает 5.5 километров. Считалось, что при такой длине затухание сигнала будет иметь приемлемое значение. Величина затухания зависит также от диаметра используемого кабеля. Надо заметить также, что разработан стандарт в США, а качество кабелей у нас и у них, мягко говоря, неодинаковое. По этой причине скорости, заложенные при проектировании стандарта, не всегда осуществимы на практике. В этой связи небезынтересно отметить, что стандартом определяется предел скорости, равный 8 Мбит/с.

ADSL.lite

При всех свои достоинствах (скорость, использование существующей кабельной системы) ADSL страдает от недостатков. Так для подключения абонента к нему обязательно должны выехать квалифицированные специалисты для установки оборудования. Прежде всего, сложности с установкой обусловлены необходимостью использования сплиттера. Кроме того, в результате абонент имеет возможность подключать свой модем только к одной телефонной розетке - той, которая соединена со сплиттером.

Для решения этих проблем был предложен «потребительский» вариант ADSL - ADSL.lite. Его отличие от основного стандарта в том, что он обеспечивает меньшую скорость, но гораздо проще в установке и может использовать теоретически любую телефонную розетку в помещении абонента. Данный результат был достигнут путем отказа от применения сплиттера на стороне клиента. Таким образом, теперь установка ADSL-модема ничем не отличается от установки обыкновенного и может производиться самим абонентом. Справедливости ради стоит отметить, что хоть ADSL.lite и не использует сплиттер, как это делает его старший собрат, он предусматривает применение микрофильтров – миниатюрные устройства, подключаемые в разрыв телефонной линии. Их использование не всегда является обязательным. Этот вариант ADSL описан стандартом ITU G.992.2 (G.lite).

Методика тестирования

1. Для измерения скорости закачки применялся скрипт на сайте провайдера, расположенный по адресу http://stream.ru/cgi-bin/speed.cgi.


2. Кроме того, учитывалась скорость закачки (download/upload), измеренная iperf 1.7.0 (http://dast.nlanr.net/Projects/Iperf/).

Принцип действия Iperf следующий. На машине абонента запускается Iperf с опцией «-s» - это сервер. На другой машине в Интернете запускается Iperf с опцией «-c» - это клиент. Клиент начинает отправлять на сервер пакеты, при этом оба измеряют пропускную способность канала. Потом меняем клиент и сервер местами.

D-Link DSL-200

• 6 звезд


• $50

Характеристики

• Порты: RJ-11 (ТФОП), USB 1.1


• Индикаторы: Power, ADSL


• Стандарты: ANSI T1.413 Issue2, G.dmt, G.lite, G.hs


• Протоколы: IPoA, MPoA, PPPoA, PPPoE

Плюсы

• Нельзя не отметить размеры этой модели - ее корпус чрезвычайно компактен.


• В комплект входит подставка, которая позволяет размещать данное устройство в вертикальном положении. С ее же помощью можно закреплять модем на стене.


• Устройство поставляется в комплекте с краткой русскоязычной инструкцией по установке.

Минусы

• Упомянутое руководство чрезвычайно немногословно, в нем не содержится полной информации о настройке. При этом более подробная инструкция доступна, к сожалению, только на английском языке.


• Данная модель по совершенно непонятной причине не оснащена индикатором, который сигнализировал бы о происходящей передаче данных.


• Потенциально это устройство могло бы работать несколько быстрее, однако из-за нестабильности среднее значение скорости оказывается меньше.

D-Link DSL-300T

• 6 звезд


• $65

Характеристики

• Порты: RJ-11 - ТФОП, RJ-45 - Ethernet 10/100, Auto-MDIX


• Индикаторы: Power, Status, ADSL Link/Act, Ethernet Link/Act


• Стандарты: G.dmt, G.lite, G.hs, ANSI T1.413 Issue2


• Протоколы: IPoA, MPoA, PPPoA, PPPoE

Плюсы

• Устройство поставляется в комплекте с кроссовым кабелем Ethernet (RJ-45) и телефонным кабелем (RJ-11). Это позволяет подключить модем сразу, даже если нет хаба или свича Ethernet.


• Данная модель может управляться с помощью обычного браузера через встроенный web-интерфейс.


• Этот модем является довольно гибким решением, поскольку позволяет производить обновление программного обеспечения (firmware).


• Доступна более новая версия ПО, в которой присутствуют дополнительные возможности (поддержка новых стандартов ADSL).

Минусы

• Устройство не предоставляет пользователю возможности изменения времени и даты.


• Данная модель не может управляться в режиме командной строки через Telnet.


• Этот модем также не дает возможности изменять настройки трансляции сетевых адресов, поэтому при задействованном в нем PPPoE нельзя вынести какую-либо машину в демилитаризованную зону («наружу»).

TRENDnet TW100-BRM504

• 7 звезд


• $105

Характеристики

• Порты: RJ-11 - ТФОП, 4 RJ45 - Ethernet 10/100 Auto-MDIX


• Индикаторы: Power, Status, LAN 10 (1-4), LAN 100 (1-4), WAN


• Стандарты: T1.413, G.dmt, G.lite, G.hs


• Протоколы: IPoA, MPoA, PPPoA, PPPoE

Плюсы

• Вместе с устройством поставляются кабели для Ethernet и телефона.


• Управление модемом осуществляется через web-интерфейс, снабженный информативной справкой.


• Данная модель имеет функции протоколирования. При этом файлы логов можно отправлять по e-mail.


• Устройство поддерживает протоколы маршрутизации RIP I/II.


• Управление трансляцией адресов и файерволлом реализовано удобно.


• Конфигурацию с помощью web-браузера можно осуществлять с внешнего сетевого интерфейса, то есть через Интернет.


• Модем имеет поддержку сервиса Dynamic DNS, который позволяет иметь доменное имя при динамическом IP-адресе.


• Данная модель поддерживает протокол Universal PnP, позволяющий различным интеллектуальным сетевым устройствам автоматически настаивать себя для выхода в Интернет.

Минусы

• В документации ни слова по-русски.


• Ситуация со скоростью аналогична D-Link DSL-300T.

Zyxel Omni ADSL LAN EE

• 9 звезд


• $130


• Выбор редакции

Характеристики

• Порты: RJ-11 - ТФОП, RJ-45 - Ethernet 10/100 Auto-MDIX


• Индикаторы: PWR, SYS, LAN 10M, LAN 100M, DSL, PPP/ACT


• Стандарты: ANSI T1.413 Issue 2, G.dmt, G.lite, G.hs


• Протоколы: ENET ENCAP, MPoA, PPPoA, PPPoE

Плюсы

• Устройство имеет в комплекте поставки сплиттер, кроссовый кабель Ethernet и два телефонных.


• Реализованное в данном устройстве управление настройками трансляции сетевых адресов радует своей высокой гибкостью - есть возможность работы с группами WAN/LAN IP-адресов.


• Модем имеет отверстия для крепления на стену в нижней части корпуса.


• Устройство способно работать в качестве моста или маршрутизатора, позволяя подключить к Интернету локальную сеть. При этом поддерживает протоколы маршрутизации (RIP I/II), IGMP proxy и IP Policy Routing.


• Модем имеет функцию фильтрации пакетов. Для любой машины в локальной сети можно разрешить входящие соединения по желаемым портам. Одну из машин можно вынести в демилитаризованную зону.


• Устройство может управляться тремя различными способами - web-интерфейс, Telnet и SNMP.


• Инструкция, входящая в комплект поставки данной модели, поражает своим объемом - 500 страниц.


• Устройство оснащено кнопками отключения питания и сброса (reset). Это позволяет быстро «привести в чувство» модем, если он по какой-то причине вдруг «повиснет».

Минусы

• Объемное руководство написано не для конкретного девайса, а для целого семейства устройств, и потому в нем много избыточной информации.

Zyxel Omni ADSL USB EE

• 7 звезд


• $90

Характеристики

• Порты: RJ-11 - ТФОП, USB 1.1


• Индикаторы: N/A


• Стандарты: ANSI T1.413 Issue 2, G.dmt, G.lite, G.hs


• Протоколы: IPoA, MPoA, PPPoA, PPPoE

Плюсы

• Дизайнеры, работавшие над этим устройством, заслуживают высшей похвалы, поскольку в результате модем имеет весьма презентабельный внешний вид.


• Данная модель имеет отверстия для крепления на стену. Казалось бы, пустяк, но порой оказывается очень полезно.


• Устройство поставляется в комплекте с частотным разделителем и парой телефонных кабелей.


• Блок питания уже интегрирован в данной модели, поэтому нет нужды использовать внешний громоздкий адаптер.


• В коробке также содержится краткое руководство по установке, написанное на русском языке.


• Для облегчения установки драйверов устройства, а также упрощения настройки, производитель включает в комплект поставки соответствующие программы-мастера.

Минусы

• Полное руководство пользователя для данной модели также имеется только в англоязычном исполнении.


• Из четырех светодиодов, которыми оборудовано устройство, почему-то задействовано только два.

Протоколы, применяемые с ADSL

PPP - Point-to-Point Protocol (протокол «точка-точка»). Обеспечивает стандартный метод передачи дейтаграмм (пакетов) различных протоколов высокого уровня через каналы «точка-точка», например, модемные соединения.

PPPoE - PPP over Ethernet (PPP через Ethernet). Обеспечивает создание соединений PPP и инкапсуляцию (встраивание) пакетов PPP в Ethernet. Достоинство его в том, что используется та же процедура подключения, что и в PPP, а это удобно и пользователям, и администратору сети.

ATM - Asynchronious Transfer Mode (асинхронный режим передачи). Протокол, ориентированный на соединение, обеспечивающий передачу данных в виде потока ячеек фиксированной длины. Благодаря этому и другим полезным свойствам может гарантировать стабильность заранее оговоренных параметров соединения (QoS), в отличии от TCP/IP сетей.

IPoA - IP over ATM (IP через ATM). Протокол, реализующий передачу IP-дейтаграмм через сеть ATM. Позволяет совместить удобный ATM с широко-распространенным IP.

PPPoA - PPP over ATM. Инкапсулирует соединения PPP через ATM, используя при этом возможность установления виртуальных каналов, имеющуюся в последнем. IP-дейтаграммы, в свою очередь, инкапсулирует PPP.

MPoA - Multy-Protocol Encapsulation over ATM. Базовый стандарт, описывающий два метода инкапсуляции различных протоколов в ATM. Первый метод позволяет вкладывать (инкапсулировать) пакеты нескольких протоколов в одном виртуальном канале, а второй - каждый протокол в отдельном. Использовался при разработке стандартов IPoA и PPPoA.

Выводы

«Выбор редакции» получает Zyxel Omni ADSL LAN EE, поскольку этот модем отличился хорошей комплектацией, функциональностью, огромным количеством настроек и их подробным описанием. «Лучшая покупка» досталась D-Link DSL-300T. Хоть он и сыроват, но зато доступен по выгодной цене, при этом все необходимое в нем есть. К тому же имеется надежда на новые более совершенные версии ПО. Что касается USB-модемов, то они оказались совсем неплохи, но функционально они неинтересны. Их стоит покупать, если к ADSL планируется подключать только один компьютер.