کامپیوتر، مخابرات و فناوری اطلاعات

مطالب مربوط به درس آز شبکه انتقال داده

DSL و انواع مختلف آن مانند ADSL و HDSL
نویسنده : آرش تولایی - ساعت ٢:۳٤ ‎ق.ظ روز شنبه ۱ آبان ۱۳۸٩
 

   شرحی مختصربرتکنولوژیDSL

DSL  یک فن آوری برای آوردن اطلاعات با پهنای باند بالا به منازل و مراکز اداری کوچک ، از طریق سیم های مسی رایج تلفن است که اولین بار حدود سال 1995 در امریکا طراحی و استفاده شد،با استفاده از این فناوری با بهره گیری از خطوط تلفن ، بستری برای انتقال اطلاعات با سرعت بالا برای کاربران ایجاد می شود.

در این فناوری تجهیزاتی در مرکز تلفن نصب می شود تا برای هر کاربر فرکانس های مربوط به دیتا و صوت از هم جدا شوند و به این ترتیب با استفاده از یک خط تلفن امکان ارتباط همزمان صوت دیتا وجود خواهد داشت در فناوری DSL طول سیم ،سرعت تبادل اطلاعات را تحت تأثیر قرار می دهد و فاصله مشترک تا مرکز تلفن نباید بیش از 5 کیلومتر باشد .

این تکنولوژی که با استاندادهای متنوعی به بازار عرضه شده، قادر به برقراری سرویس های  ارتباطی باسرعت بالا (حدود 2Mbps  و یا بیشتر ) درفواصلی درحدود چندین کیلومتر (که بسته به تکنولوژی به کار گرفته شده متغیر می باشد ) با استفاده از یک یا دوزوج سیم مسی ویک جفت مودم DSL می باشد . نمادxDSL برای انواع مختلف DSL  مانند ,ADSL HDSLو... به کار می رود.

قبل ازآمدن تکنولوژی DSL  بسیاری از ساکنین شهرهای کوچک و دورافتاده و کشورهای توسعه نیافته برای ارتباط با اینترنت از سرویس کند و ناکارآمد Dial up استفاده می کردند و دسترسی به اینترنت از طریق سرویس Broadband برای آنان میسر نبود اما امروزه با وجود تکنولوژی DSL  دسترسی سریع و ارتباط دائمی بدون نیاز به شماره گیری برای اتصال به مراکز ISP با قیمت بسیار مناسب  ، بدون نیاز به کابل کشی جدید و با بهره گیری از همان سرویس تلفنی قدیم ، میسر شده است .
همچنین با توجه به امکان ارائه سرویس هایی نظیر  VoDSLوVoD (video on demand )و ویدئو کنفرانس وسایر سرویس هایی که نیاز به پهنای باند زیادی  دارند توسط تکنولوژی xDSL ، این تکنولوژی بعنوان یکی از سرویس های بسیار مناسب و کارآمد جهت ایجاد ارتباطات Broadband در برقراری شبکه های ارتباطی و مخابراتی مطرح گردیده است.
درسال منتهی به ژوئن 2004 ، مشترکین سرویسهای DSL به 78 میلیون رسیده که نرخ رشد آن دوبرابرفن آوریهای دیگر Broadband است ویافته های تحلیل گران نشان می دهد که رشد نصب سرویسهای DSL  بدلیل قیمت مناسب ، سادگی وآسانی نصب وبهره برداری وپیشرفت فنی وتکنیکی آن می باشد .
این تحقیقات نشان میدهد که رشد استفاده ازسرویسهای DSL  در راس فن آوریهای Broadband می باشد .
   نحوه کار DSL

سرویس تلفنی قدیم(POTS) منزل یا شرکت شما را با سیم های مسی به مرکز تلفن متصل می کند.در این سرویس ، اطلاعات صوتی پس از تبدیل به سیگنال الکتریکی به صورت آنالوگ منتقل می شود.به همین دلیل چون روش ارسال آنالوگ است ، کامپیوتر شما برای انتقال اطلاعات از طریق خط تلفن  نیاز به مودم دارد تا اطلاعات دیجیتال را به آنالوگ تبدیل کند و بالعکس.اما ارسال آنالوگ تنها بخش کوچکی از پهنای باندی که سیم مسی در اختیارما می گذارد را استفاده می کند به عبارت دیگر انتقال آنالوگ یک گلوگاه برای پهنای باند است.
 با فن آوری DSL نیازی نیست که اطلاعات دیجیتال به آنالوگ تبدیل شود و برعکس. اطلاعات دیجیتال به شکل دیجیتال منتقل می شود بنابراین محدودیتهای موجود در خطوط ارتباطی مسی را جهت برقراری ارتباط از طریق این خطوط مرتفع می سازد .

 DSLمتدهای پیچیده مدولاسیون را برای قرار دادن دیتا در سیمهای تلفن موجود (POTS) به کار می گیرد. نیازی نیست که شما یک خط تلفن دیگر نصب کنید چون خط موجود شما جداسازی می شود طوری که سرویس تلفن و سرویس مودم DSL را با هم حمل کند.

لازم به ذکر است که این تکنولوژی  فقط برای اتصالات مرکز سوئیچینگ تلفن به یک خانه یا شرکت به کار می رود نه بین ایستگاه های سوئیچینگ.

در واقع این تکنولوژی بدلیل استفاده از خطوط تلفنی موجود وافزایش باز دهی آنها وحذف محدودیتهای سیستم آنالوگ مورد توجه خاصی قرارگرفته است.

 انواع تکنولوژی DSL


تکنولوژیهای مختلف DSL  که نام کلی xDSL  رامیتوان به آنها اطلاق نمود به دو دسته اصلی زیر تقسیم می شوند .

·    سیستم متقارن

·    سیستم نامتقارن

  سیستم های متقارن :در این تکنولوژی ، اطلاعات روی دوکانال Upload   و Download  باسرعت حداکثر Mbps 3/2 ارسال می شوند . مثالهای بارز این تکنولوژی عبارتند از HDSL و HDSL-2  و SDSL و SHSDSL  ، یکسان بودن سرعت ارسال و دریافت این نوع تکنولوژی را جهت کاربرهایی نظیر ویدئو کنفرانس و web hosting مطرح می سازد .

سیستم نامتقارن :در این روش جهت کاهش پدیده Cross talk  ، ارسال اطلاعات در Upload  روی محدوده پائین فرکانسی بین KHZ 138 تا 30 صورت می پذیرد . بهمین دلیل سرعت Download  بیش از سرعت Upload  خواهد بود .


در ابتدای ارائه تکنولوژی DSL ، این  تکنولوژی بصورت Point–to–Point  مورد استفاده قرار می گرفت درحال حاضر با ارائه DSLAM ها ، خطوط پرسرعت قابل به اشتراک گذاشتن بین خطوط مسی با تکنولوژی DSL خواهد بود .
انواع تکنولوژیهای xDSL  به همراه سرعت انتقال، نرخ ارسال بیت وفاصله سرویس دهی وکدینگ خط بکار گرفته درجدول زیر ، ارائه می شود.
بدین ترتیب با استفاده از این تکنولوژی می توان درمواردی که تعدادی کاربر دریک محدوده جغرافیایی ازپیش تعریف شده حضوردارند کلیه ایشان را برروی یک خط اشتراکی باسرعت بالا قراردارد وشرایط مطلوب ارتباطی را تامین نمود. لذا این سیستم با ارائه بهترین واقتصادی ترین روش کاربردی قادر به پاسخگویی به نیاز محل های متصل شده به هم ، می باشد . بدیهی است سایر محدودیتهای موجود در شبکه های دسترسی آنالوگ از جمله سرعت پائین ، باز دهی کم، اتصال موقت و ........ در این شبکه راه نخواهد داشت .
مروری بر انواع مختلف DSL
1. ADSL : نوع نامتقارن که به طور مفصل توضیح داده می شود

2.    (Consumer Digital Subscriber Line) CDSL)

یا DSL مصرف کننده نوعی دیگر از این تکنولوژی است. از ADSL سرعت کمتری دارد و توانایی دریافت تا 1مگابیت بر ثانیه را دارد و همچینین سرعت ارسال بسیار کمتری به نسبت ADSL دارد.

 

3. (High bit-rate DSL) HDSL

سرعت دریافت و ارسال اطلاعات یکسان است. در این روش تا 1.544 مگابیت بر ثانیه بر روی خطوط دوبل دریافت و 2.048 مگابیت بر ثانیه ارسال امکان پذیر است.

 

4.(ISDN DSL) ISDL)

این روش در اختیار کاربران استفاده کننده از ISDN است. ISDL در مقایسه با سایر روش‌های DSL دارای پایین ترین سرعت است. سرعت این خطوط 144 کیلوبیت در ثانیه است.

 

 

5.  Multirate Symmetric DSL) MSDSL)  

در این روش سرعت ارسال و دریافت اطلاعات یکسان است. نرخ سرعت انتقال اطلاعات توسط مرکز ارائه دهنده سرویس DSL، تنظیم می‌گردد.

 

6. (Rate Adaptive) RADSL :  

در این روش این امکان وجود دارد که سرعت برقراری ارتباط با توجه به مسافت و کیفیت خط تغییر کند.

 

7.  Symmetric DSL) SDLS)

در واقع DLS با خطوط متقارن است. سرعت ارسال و دریافت یکسان است و بر خلاف HDSL فقط به یک خط نیاز خواهد بود.

 

8.   :UDSLدر حقیقت همان HDSL است ولی با خطوطی یکطرفه. این نوع از DSL توسط شرکت‌های اروپایی پیشنهاد شد.

 

9.  Very high bit-rate) VDSL)  

این روش نامتقارن است و در مسافت‌های کوتاه به‌مراه خطوط مسی تلفن استفاده می‌گردد.

 

10.  Voice-over DSL)VoDSL )

یک نوع خاص از IP تلفنی است. در این روش چند خط ترکیب و به یک خط تلفن تبدیل تبدیل می‌شوند.

 

ویژگیهای فن آوری ADSL

استفاده از فناوری اینترنت پرسرعت (ADSL) ویژگی‌ها و مزایایی را برای کاربران و استفاده‌کنندگان از آن به همراه می‌آورد که برخی از آنها عبارت است از :

• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت (تا 40 برابر سرعت برقراری ارتباط از طریق شماره‌گیری)
• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت بدون نیاز به استفاده از کابل اختصاصی جدید
• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت بدون نیاز به شماره‌گیری

• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت بدون هزینه پالس مکالمه تلفن

• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت بدون مشغول شدن خط تلفن
• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت در حین مکالمه با تلفن
• برقراری ارتباط پرسرعت با اینترنت برای ایجاد شبکه مجازی خصوصی
• برقراری ارتباط پر سرعت با اینترنت برای بهره‌گیری از امکانات ویدیویی و صوتی در اینترنت و ویدیو کنفرانس
• برقراری ارتباط پرسرعت به صورت دایم و بدون قطع شدن ارتباط

• نصب و راه‌اندازی سریع و آسان
 

مزایای استفاده از تکنولوژی DSL درشبکه ارتباطی
 

• دسترسی به شبکه باسرعت بالا

• دائمی بودن اتصال به شبکه
• انجام مکالمات تلفنی ودسترسی به شبکه برروی یک زوج سیم مسی بدون اشغالی خط  ( درصورت استفاده از تکنولوژی ADSL)
• ارائه سرویس ویدئو کنفرانس
•امکان ارائه هرگونه سرویس با نیاز به پهنای باند بالا

سخت افزار مورد نیاز برای ADSL

این ارتباط به سادگی تنها از طریق مودم دیجیتال (Transceiver)، دستگاه  Splitterو دستگاه DSLAM  امکانپذیرخواهد شد .

در مورد DSLAM که در طرف سرویس دهنده نصب میشود فقط به ذکر این نکته بسنده میکنم که ASDL برای هر یوزر یک اتصال اختصاصی از یوزر به دستگاه DSLAM برقرار میکند که فرق بزرگ آن با مودم های کابلی است که در آن ها یک حلقه شبکه ای بین یوزرها به اشتراک گذاشته میشود و با ورود هر یوزر به این حلقه، کیفیت ارتباط افت میکند

محبوب‌ترین تکنولوژی باند پهن در جهان یعنی DSL بیش از 30 میلیون مشترک تا پایان بهار 2004 به کاربران اینترنت افزوده و تعداد بهره‌مندان جهانی را به 78 میلیون در کل رسانده که این رشد بیش از دو برابر دیگر روش‌های متکی بر پهنای باند بوده است. تکنولوژی DSL یکی از انواع انتقال پرسرعت بوده است که با تلفن معمولی شما را قادر می‌سازد تا ضمن دسترسی به اینترنت پرسرعت از امکان دریافت صدا و تصویر با کیفیت بالا استفاده کنید. نوع دیگر همین تکنولوژی ADSL است که یکی از انواع فن آوری DSL است، که در این روش سیستمهای سخت‌افزاری ویژه (DSLAM) باید در پستهای مراکز مخابراتی نصب گردند. پس از نصب این سیستمها و با استفاده از کابل‌های تلفن، سرویس قابل راه‌اندازی می‌شود، بدین لحاظ از نظر هزینه برای دولت و مصرف‌کننده بسیار قابل قبول است. زیرا هزینه کابل‌کشی مجدد به هیچیک از طرفین تحمیل نمی‌شود. مصرف‌‌کننده این سرویس تنها به یک مودم ADSL احتیاج دارد.

قابلیت DSL

با استفاده از زوج سیمهای مخابرات برای تلفن خانگی ما تنها از یک پانصدم امکانات بالقوه این سیمها استفاده می‌کنیم و مابقی بلااستفاده می‌ماند. ADSL پهنای باند 1.1 مگاهرتزی خطوط مسی را به کانال های 4 کیلوهرتزی تقسیم می کند و آخرین کانال را جهت ارسال صدا و فاکس معمولی تخصیص می دهد و 256 کانال دیگر را برای انتقال دو طرفه اطلاعات استفاده می کند; به این ترتیب که 64 کانال را برای خط ارسال اطلاعات و 128 کانال دیگر را جهت دریافت اطلاعات استفاده می کند. در بهترین حالت اگر 192 کانال 4 کیلو هرتزی موجود را استفاده کند، در تئوری سرعت باید به حدود 9 مگابیت در ثانیه برسد.
در حال حاضر سرعت خطوط
ADSL در بهترین حالت 2 مگابیت در ثانیه می باشد.در عمل، این خطوط اطلاعات زنجیره وار دیجیتال را به اطلاعات پارالل در دو سر انتقال اطلاع تبدیل می کنند. دقیقا مشابه کاری که در مودم های خطوط عادی انجام می شود.
سرعت انتقال اطلاعات در محدوده ذکر شده به عواملی از جمله فاصله ارتباطی و نوع سیم استفاده شده بستگی دارد.حال با استفاده از سخت‌افزارهایی که بتوانند داده‌ها را فشرده‌سازی، ارسال و دریافت نمایند می‌توانیم این قابلیت بلااستفاده را هم به کار بگیریم. یکی از این سخت‌افزارها در پست مخابرات نصب و دیگری در محل استفاده‌کننده نصب می‌شود. ارتباط از طریق سیم تلفن قبلی شما برقرار می‌شود بدون اینکه اختلالی در ارتباطات تلفنی بوجود آید. حالا به شرط اینکه مودم همیشه به خط وصل و روشن باشد ارتباط شما با اینترنت همیشه برقرار خواهد بود در عین حال اینکار برای مکالمات تلفنی مشکلی پیش نمی‌آورد.

DSL چگونه کار میکند ؟

به محیطی که داده ها از آن انتقال می یابند مدیا یا رسانه گفته می شود. زوج سیم، کابلهای کواکسیال (مثل کابل آنتن تلویزیون)، موجبر ها (لوله هایی فلزی با سطح مقطع مستطیل یا دایره شکل)، هوا و فیبرهای نوری مهمترین رسانه های مخابراتی هستند. برای هر رسانه مخابراتی پارامترهایی به نام کرانه بالایی و پائینی فرکانس تعریف می شود و منظور از آنها حداکثر و حداقل فرکانسی است که آن رسانه می تواند با کیفیت مطلوب از خود عبور دهد. به اختلاف این دو فرکانس پهنای باند یا Band Width می گویند. زوج سیم که در سیستم تلفن شهری استفاده می شود ضعیفترین رسانه مخابراتی از این نظر می باشد و محدوده عبور فرکانسی آن از صفر تا حدود 2 مگاهرتز می باشد.اما در سیستمهای تلفن ثابت شهری (PSTN) فقط از 4 کیلو هرتز این محدود برای عبور صدا استفاده می شود و بقیه باند فرکانسی آن آزاد میماند که در واقع استفاده از این باند فرکانسی بلااستفاده ایده اصلی و اولیه ساخت و استفاده از DSL می باشد.در روش اتصال عادی Diap-Up از همان 4KHz پهنای باندی که در مکالمات صوتی عادی بکاربرده میشود جهت انتقال داده استفاده می شود و با استفاده از روشهای پیچیده مدولاسیون دیجیتال و فشرده سازی اطلاعات، می توان حداکثر به سرعت 56 کیلو بیت در ثانیه رسید که در عصر انفجار اطلاعات سرعتی لاکپشتی است. حالا اگر باند فرکانسی ما از 4KHz به 2MHz افزایش پیدا کند! یعنی تقریبا 500 برابر خواهد شد، واضح است که سرعت انتقال دادهایمان به شدت افزایش خواهد یافت. برای ADSL در عمل معمولا باند فرکانسی 30KHz تا 138KHz برای فرستادن اطلاعات و باند فرکانسی 138KHz تا 1.1Mhz برای گرفتن اطلاعات استفاده می شود. در این صورت با توجه به روشهای مدولاسیون مورد استفاده می توان به پهنای باند دیجیتالی ای تا 8Mbps دست یافت که معمولا برای بدست آوردن ضریب کیفیت سرویس دهی (QoS) بهتر عملا سرعتی حدود 1.5 تا 2 مگابیت در ثانیه در اختیار کاربران حرفه ای قرار می گیرد. تجزیه سیگنال:

اغلب منازل و کاربران تجاری کوچک به یک خط DSL نامتقارن (ADSL) متصل میشوند. ADSL فرکانسهای موجود در یک خط را براساس این فرض که اغلب کاربران اینترنت اطلاعات بسیار بیشتری را نسبت به آنچه که ارسال میکنند از اینترنت دریافت مینمایند, تقسیم میکند. دو استاندارد تقریبا" ناسازگار در مورد تکنولوژی ADSL وجود دارد. استاندارد رسمی ANSI که روش DMT را برای تکنولوژی DSL پایه گذاری کرده که البته اغلب تجهیزات ADSL امروزی از این روش استفاده میکنند و استاندارد قدیمی تر بنام Carrie less Amplitude/Phase یا سیستم SCAP که قبلا" از آن استفاده میگردید.
در سیستم
ADSL به منظور استفاده بهینه از پهنای باند 1/1 مگا هرتزی خطوط مسی, آن را به 257 کانال 4 کیلوهرتزی تقسیم مینمایند. از آنجا که برای انتقال صوت (تلفن) تنها 4 کیلو هرتز پهنای باند کافی است لذا کانال آخر را برای انتقال فاکس و تلفن (صوت) استفاده مینمایند و 256 کانال دیگر را بصورت 64 کانال برای ارسال اطلاعات و 128 کانال برای دریافت اطلاعات ( و مابقی 64 کانال برای اطلاعات کنترلی) تقسیم بندی مینمایند, بطوریکه در بهترین وضعیت ( با در نظر گرفتن 192 کانال khz4) به سرعتی معادل mbps9 (مگابیت بر ثانیه) میرسیم که البته حداکثر سرعت مورد استفاده در ADSL ها معادل mbps3/2 میباشد.

 

تجهیزات DSL:

  • 1. مودم DSL یا ATU-R
    اغلب مشترکین خانگی به منظور دریافت اطلاعات از اینترنت از این مودم بهره میگیرند. شرکتی که سرویس
    DSL را ارائه میدهد معمولا" مودم را بعنوان بخشی از نیازهای نصب سیستم عرضه مینماید.
  • 2. Splitter
    همانطوریکه ذکر شد صوت و
    data به طور همزمان روی خطوط مسی در تکنولوژی xDSLفرستاده میشود. به منظور جدا کردن صوت و data در طرف مشترک از splitter بهره میگیرند تا data را بسمت کامپیوتر و صوت (تلفن و فاکس) را به سمت تجهیزات مربوطه هدایت کند.
  • 3. DSLAM
    DSLAM، خطوط ارتباطی جهت یافته از سوی تعداد زیادی از مشترکین را دریافت نموده و آنها را روی یک خط ارتباطی واحد با ظرفیت بالا به اینترنت منتقل میکند.
    DSLAM قادر به پشتیبانی چندین نوع DSL در یک مرکز تلفن واحد و تعداد گوناگونی از پروتکلها و روشهای مدولاسیون میباشد بعلاوه DSLAM میتواند امکاناتی همچون مسیریابی یا تخصیص آدرس دینامیکی IP نیز برای مشرکین فراهم کند. در واقع DSLAM را میتوان دلیل اصلی تفاوت بین سرویس دهی از طریق ADSL و از طریق مودم کابلی به حساب آورد.

معایب DSL:

عیب اصلی سیستم DSL در این است که میزان بهره گیری شما از DSL مبتنی بر فاصله ایست که شما از سرویس ADSL دارید. ADSL یک سرویس حساس به فاصله میباشد همچنانکه طول ارتباط افزایش می یابد کیفیت سیگنال کاهش یافته وسرعت ارتباط کم میشود. حداکثر فاصله جهت سرویس دهی توسط سیستم ADSL میتواند به 5460 متر برسد. تکنولوژی ADSL میتواند حداکثر سرعت 8Mbps downstream در فاصله حدود 1820 متر و سرعت upstream تا kbps640 را در اختیار کاربران قراردهد. که البته در عمل حداکثر سرعت مورد استفاده در ADSL ها 2.3mbps میباشد. اما چرا فاصله یک محدودیت برای سیستم DSL به شمار میرود در حالیکه این محدودیت برای مکالمات تلفنی وجود ندارد؟ جواب این سئوال در تقویت کننده های کوچکی به نام Loading coils میباشد که شرکت تلفن برای تقویت سیگنالهای صوتی استفاده میکند. که این تقویـت کننده ها با سیگنالهای ADSL سازگاری ندارند. البته پارامترهای دیـگری همچـون Bridge Taps و کابلهای فیبرنوری نیز میتوانند تآثیر منفی روی تکنولوژی ADSL بگذارند.

آینده DSL:

همانطوریکه در مقدمه ذکر شد روزانه 000ر20 نفر به علاقه مندان ارتباط از طریق DSL در سطح جهان افزوده میشود و این به نوبه خود رقابت این تکنولوژی را با تکنولوژیهایی همچون مودم های کابلی و اینترنت ماهواره ای به خوبی نشان میدهد. برطبق تحقیقات انجام گرفته از طرف شرکت IDC تا سال 2003 تعداد مشترکین خانگی استفاده کننده از مودم کابلی فراتر از 8980000 خواهد بود درحالیکه DSL در سال 2003 بیش از 9300000 مشترک خانگی دارد.
درسالهای اخیر کشور کره تنها با داشتن 55 میلیون جمعیت بشترین مصرف کننده
DSL در جهان میباشد به نحویکه سئول به بهشت DSL مبدل شده است و شرکتهای فعال در زمینه شبکه در کره پیشرو این تکنولوژی در جهان میباشند .

( با توجه به استفاده از منابع مختلف در تهیه مطلب فوق و نبود فرصت جهت بررسی دقیق، وجود اشکالات تایپی و مفهومی دور از ذهن نمی باشد. در صورت ملاحظه چنین مواردی لطفاً در بخش نظرها، جهت اصلاح، اطلاع رسانی نمایید )