Подключение к Интернет по коммутируемой телефонной линии
Наиболее распространенный среди домашних пользователей в России способ доступов в Интернет — доступ по коммутируемой телефонной линии с помощью модема. Скорость доступа при таком способе подключения не более 56 Кбит/с. Слово «модем» образовано от слов «модулятор» и «демодулятор», и используется это устройство для передачи данных по телефонной линии.
Модулятор генерирует основной сигнал с постоянным периодом колебания, который называется сигналом несущей частоты (или просто сигналом несущей) и добавляет второй сигнал, изменяющий несущую. Таким образом, один из параметров несущей изменяется в соответствии с изменением передаваемого сигнала. Модемы, которые применяются для выхода в Интернет с домашнего компьютера, вынуждены использовать в качестве несущей слышимый сигнал. Демодулятор анализирует, насколько поступающий сигнал отличается от несущей, и восстанавливает основной сигнал. Таким образом, посылающий модем преобразует данные в сигнал, который совместим с сигналом, передаваемым по телефонной линии, а получающий модем демодулирует сигнал обратно в цифровую форму.
Модемы появились в 60-х годах, задолго до Интернета. В то время они связывали удаленные терминалы с большими компьютерами через телефонную линию. Первые модемы были разработаны в лаборатории Bell Lab и получили название Bell 103. Эти модемы использовали две пары частот: пара частот на один модем и пара частот на второй.
Первый модем посылал данные, переключаясь между частотами 1,07 и 1,27 КГц, а второй (отвечающий) модем посылал данные, переключаясь между частотами 2,025 и 2,225 КГц. Модемы Bell 103 работали со скоростью 300 бит/с. При этой скорости передается примерно 30 символов в секунду, что превышает скорость, с которой человек читает информацию. Поэтому данные скорости в период, когда передавались только текстовые сообщения, были вполне приемлемыми. Модемы, передающие данные со скоростью 300 бит/с, просуществовали до начала 80-х. Однако, как только люди стали передавать изображения, такой скорости оказалось недостаточно. В середине 80-х годов появились модемы, передающие данные со скоростью 1200 бит/с, а вскоре скорость была удвоена. В начале 90-х появились модемы, работающие со скоростью 9,6 Кбит/c, и скорость продолжала увеличиваться: 19,2; 28,8; 33,6 Кбит/с. В 1998 году появились модемы, работающие со скоростью 56 Кбит/с.
Пользователь через модем подключается к телефонной сети общего пользователя, а ISP-провайдер, используя другой модем, выделяет цифровой сигнал и связывается с Интернетом (см. рисунок).
Рис. 19. Модемное подключение к Интернет
Подключение к Интернет по DSL-технологии
Обычный телефон использует лишь низкочастотный диапазон линии. Однако медный двухжильный провод телефонной линии способен передавать гораздо больше данных, если вместо «телефонной» полосы пропускания (3,4 кГц) использовать более широкую.
Со временем телефонную сеть, которая изначально предназначалась для передачи голосового сигнала, приспособили для высокоскоростной передачи цифровых данных.
Так называемая DSL-технология (Digital Subscriber Line) — цифровая абонентская линия — позволяет использовать более широкую полосу пропускания для передачи данных без ущерба для использования телефонной линии по прямому назначению.
Существует целое семейство технологий под единым названием xDSL, (приставка x указывает на конкретную спецификацию семейства DSL). DSL-технология весьма перспективна. Она позволяет одновременно работать в Интернете и разговаривать по телефону. Скорость подключения по ней намного выше, чем при помощи обычного модема.
DSL не требует прокладки новых проводов, поскольку использует телефонную линию, которая есть практически в каждом доме.
Асимметричный DSL (ADSL)
Одним из основных способов применения технологии xDSL является высокоскоростной доступ в Интернет. При работе в Интернете основной поток информации идет из сети к пользователю, а в сеть передается гораздо меньший объем данных. Действительно, когда пользователь обращается к Web-странице, его компьютер посылает небольшой запрос, а из Сети получает не только текст, но и изображения. Таким образом, информационный обмен является асимметричным.
ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line), или асимметричная DSL, позволяет передавать пользователю данные со скоростью, на порядок превышающей скорость передачи данных от пользователя. При этом сигнал от пользователя в Сеть передается на более низких частотах, чем сигнал из Сети к пользователю. Теоретически при этом можно иметь канал с пропускной способностью 1 Мбит/с в прямом направлении (передача из дома в телефонную компанию) и 8 Мбит/с — в обратном. При этом одна и та же линия может параллельно использоваться для передачи голоса и цифровых данных.
По сравнению с коммутируемым доступом ADSL-линия работает как минимум на два порядка быстрее. Высокая скорость позволяет комфортно работать с Web-сайтами с мультимедиа информацией, быстро перекачивать большие файлы и полноценно использовать интерактивные приложения.
Достоинством АDSL является легкость установки: используются уже имеющиеся провода телефонного кабеля, соединяющие дом пользователя и офис телефонной компании. ADSL предоставляет постоянный доступ в Интернет, при этом пользователи ADSL не разделяют полосу пропускания с другими абонентами.
Однако ADSL имеет и свои недостатки, прежде всего — ограничения по дальности.
При использовании ADSL-технологии скорость передачи потока данных в обратном направлении существенно зависит от расстояния. Если при расстоянии 3 км можно получить скорость около 8 Мбит/с, то на расстоянии 5 км — только 1,5 Мбит/c.
Принципиальная схема ADSL-подключения показана на рисунке.
Рис. 20. ADSL подключение к Интернет
ПК пользователя подключается к ADSL-модему. Принцип действия ADSL-модема заключается в том, что диапазон частот в интервале 24 000 и 1 100 000 Гц разбивается на 4000-герцевые полосы, на каждую из которых назначается виртуальный модем. Таким образом, каждый из этих 249 виртуальных модемов работает со своим диапазоном.
ADSL-модем подключается к частотному разделителю. Частотный разделитель представляет собой фильтр низких частот, разделяющий низкочастотный сигнал обычной телефонной связи (спектр голосовых сигналов) и высокочастотный ADSL-сигнал. Конструктивно частотный разделитель выполняется в виде блока, имеющего три гнезда: одно — для подключения ADSL-модема, другое — для подключения телефонного оборудования, а третье — для подключения к линии АDSL. Частотный разделитель позволяет подключить к одной линии и компьютер, и телефон. Таким образом, по одной линии могут передаваться и компьютерные сигналы, и аналоговые сигналы телефонной связи. Такой же частотный разделитель на телефонной станции позволяет разделить низкочастотные и высокочастотные сигналы на другом конце абонентской линии. Голосовой (аналоговый) сигнал направляется в телефонную сеть общего доступа, а цифровой сигнал — на мультиплексор доступа DSLAM, откуда через сеть провайдера попадает в Интернет.
Мультиплексор доступа, или DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), — это механизм, установленный в офисе телефонной компании, который осуществляет подключение всех DSL-абонентов к одной высокоскоростной линии.
ADSL — весьма экономичная технология; обычно линия обходится потребителю намного дешевле, чем выделенный канал аналогичной пропускной способности. По данной технологии может быть подключен не только отдельный компьютер, но и локальная сеть.