Состоние и ближайшие перспективы развития компьютерного рынка: Модемы для проводных линий связи

Виктор Куц

В последнее время немалую популярность завоевали интернет-сервисы, связанные с передачей звука и видео в реальном времени, да и размер типичной web-страницы, благодаря большому количеству графики и флэш-анимации, вырос за несколько лет более чем на порядок. Вполне естественно, что такие объемы данных, "перегоняемые" по линиям Глобальной сети, требуют и соответствующего роста пропускной способности абонентских каналов связи.

Все современные технологии доступа в Интернет, в зависимости от способа связи с удаленным абонентом (в данном случае - с интернет-провайдером), можно разделить на три категории:

- беспроводные системы (включающие сети Wi-Fi, а также систему сотовой связи GPRS/GSM);
- оптико-волоконные системы (к которым, с некоторыми оговорками, также можно отнести и системы связи на базе коаксиального кабеля, используемые, в частности, в кабельном телевидении);
- традиционные проводные линии связи (подразделяются, в свою очередь, на две большие подгруппы - выделенные линии и телефонные линии с коммутируемым доступом).

Об устройствах третьей категории, т.е. устройствах, обеспечивающих доступ в Интернет по телефонным линиям связи общего пользования, и пойдет речь в дальнейшем. Для этих целей в настоящее время используются как аналоговые модемы, так и устройства, базирующиеся на технологиях семейства xDSL.

Аналоговые модемы

Аналоговые модемы, свыше двух десятилетий правившие бал на "последней миле" - на том самом участке, по которому информация доставляется от провайдера к конечному пользователю, хорошо известны и понятны большинству из нас. Невысокая цена и совместимость практически с любой телефонной линией сделали их основным (до недавнего времени) выбором для индивидуальных пользователей. Традиционное модемное подключение обеспечивает максимальную скорость приема данных не более 56 Кбит/с (скорость передачи - в полтора раза ниже), да и то в идеальных условиях - в реальности же скорость связи ограничивается (иногда - существенно) параметрами самой линии. Даже самый "свежий" стандарт V.92 не произвел революции в технике коммутируемого доступа, более того, он остался практически незамеченным на рынке, вот уже который год прозябающем в состоянии летаргического сна. Тем не менее, недорогие аналоговые модемы до сих пор пользуются определенным спросом, несмотря на то что никаких ощутимых подвижек в этом секторе компьютерной периферии ожидать уже не приходится.

В связи с повсеместной модернизацией отечественных АТС (основная часть которых переводится на цифровую аппаратуру), обновлением и ремонтом кабельного хозяйства и абонентской телефонной проводки проблема "плохих линий" сегодня все чаще отходит на второй план, и в таких условиях вполне конкурентоспособными становятся так называемые программные модемы (или софт-модемы). Выполненные зачастую в виде PCI-плат расширения, они, благодаря тому что большая часть их функций выполняется центральным процессором, имеют минимальную стоимость, гораздо меньшую, чем у полноценных внешних устройств. Доля таких модемов на рынке сегодня составляет более 65%, и за полгода цифра эта возросла примерно на 10-15%.

Тем не менее, гораздо более дорогие полноценные внешние модемы с интерфейсом RS-232, по причине далеко не всегда удовлетворительного качества российских телефонных линий, пока еще не сдают своих позиций на нашем рынке. Кроме того, определенной популярностью пользуются недорогие USB-модемы, которые, будучи по исполнению внешними устройствами, тем не менее, в основной своей массе являются обычными софт-модемами, со всеми их достоинствами и недостатками (усугубляемыми недостатками самой шины USB).

Все многообразие современных аналоговых модемов сводится к ряду базовых конструкций на основе нескольких чипсетов:

- Подавляющее большинство современных модемов собирается на чипах компании Conexant. В основном это дешевые внутренние и внешние модемы, как софт-, так и полноценные аппаратные, производимые компаниями Acorp, D-Link, Eline, Genius. Однако среди них встречаются и достаточно дорогие и качественные модели - например, от Inpro IDC (к сожалению, к настоящему времени практически полностью исчезнувшие с отечественного рынка).

- Не менее популярны дешевые софт-"модемчики", выполненные на чипсетах Agere (бывшие Lucent), PCtel и Motorola. На качественных линиях они работают более или менее прилично, а большего от них никто и не требует. На чипе марки PCtel собран и достаточно дорогой внутренний модем Zyxel OMNI 56K PCI, являющийся, впрочем, типичным примером выколачивания денег из доверчивых пользователей, готовых переплачивать исключительно за "громкое" имя производителя.

- Наконец, наиболее продвинутые модели ведущих "грандов" модемостроения - U.S. Robotics и Zyxel - строятся на универсальных процессорах и обвязке собственной разработки. Правда, в большинстве последних моделей этих компаний, видимо, с целью максимального снижения себестоимости производства, проверенные временем реле и трансформаторы уступили место интегральному линейному узлу компании Silicon Labs. Он, безусловно, дешевле, но такая экономия часто оборачивается снижением надежности устройства, особенно когда компьютер не заземлен (что можно сказать о большинстве компьютеров в нашей стране).

Модемный рынок сегодня уже не тот, что раньше, и не способен принести вендорам сколь-нибудь заметные дивиденды, поэтому некоторые компании, используя чипы двух первых категорий, стараются максимально снизить свои расходы, используя дешевые некачественные комплектующие, до предела упрощая схемотехнику модемов (особенно - их входные каскады), выпуская откровенно "сырые" драйвера. Все это приводит к неустойчивой работе (а иногда - и полной неработоспособности) многих таких устройств на российских линиях, далеко не всегда соответствующих строгим международным стандартам.

Тем не менее, на прилавках отечественных компьютерных магазинов наиболее широко представлена достаточно качественная продукция ведущих производителей аналоговых модемов - компаний U.S. Robotics и Zyxel. На протяжении обозреваемого полугодия (а реально - гораздо дольше) суммарная доля этих двух производителей стабильно превышает 60%. Также весьма агрессивно настроены некоторые представители 2-го эшелона - компании Acorp, D-Link и Genius, несколько лет назад совершенно незаметные на фоне большого количества производителей недорогих модемов, но к настоящему времени практически полностью "выдавившие" с рынка большинство своих конкурентов.

Но все эти рыночные "баталии" представляли определенный интерес несколько лет тому назад, сейчас же они совершенно не актуальны, как, впрочем, постепенно теряет актуальность и сам коммутируемый доступ в Сеть. В последнее время среди домашних и SOHO-пользователей в нашей стране все большую популярность набирают цифровые технологии семейства xDSL, которых прочат на роль могильщика традиционного модемного доступа в Интернет. Не случайно в "Концепции развития рынка телекоммуникационного оборудования Российской Федерации на 2002-2010 годы" приоритетное развитие информационных сетей общего доступа (Интернета) в нашей стране связывается именно с технологиями семейства xDSL и, в частности, ADSL.

Технология ADSL

Характерной особенностью семейства технологий xDSL является то, что они обеспечивают высокоскоростную передачу цифровых данных одновременно с голосом без взаимных помех по традиционным телефонным линиям связи. Для конечного пользователя наибольший интерес может представлять технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия). Данная технология является асимметричной, то есть скорость передачи данных от сети к пользователю значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть. Для цифровых данных в существующем канале связи выделяются два отдельных частотных диапазона для входящего и исходящего потоков данных, а для обычной телефонной связи остается нижняя часть диапазона (до 4 кГц). Благодаря этому обеспечивается скорость входящего потока данных (из Интернета в локальный компьютер) в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с, а скорость исходящего потока данных (в Интернет) гораздо ниже - до 832 Кбит/с в зависимости от качества телефонной линии и типа используемой модуляции. Максимальное расстояние для передачи потока со скоростью 1,5 Мбит/с по одной витой паре проводов составляет 5,5 км. На расстоянии до 3,5 км (при использовании медного провода диаметром не менее 0,5 мм) возможна скорость передачи до 8 Мбит/с.

Помимо базового варианта ADSL, также известного под названиями G.dmt или Full rate ADSL (ITU G.992.1), существует еще и его "облегченный" вариант G.lite или Universal ADSL (G.992.2). В отличие от G.dmt, в нем несколько урезана полоса используемых частот и, соответственно, уменьшена максимальная скорость соединения - она составляет всего лишь 1,5 Мбит/с "из Интернета" и 512 Кбит/с "в Интернет". Достоинств же у G.lite два: во-первых, установка и настройка оборудования этого стандарта более проста, а его стоимость ниже, чем у базового варианта, во-вторых, G.lite менее требователен к качеству телефонных линий.

Дальнейшим развитием стандарта ADSL являются ADSL2 (G.992.3 и G.992.4 - эти два варианта отличаются между собой так же, как G.dmt и G.lite - во втором уменьшена как занимаемая частотная полоса, так и скорость передачи данных) и ADSL2+ (G.992.5). Первый из них отличается от предшественника улучшенными алгоритмами модуляции и, самое главное, обеспечивает адаптивную подстройку скорости передачи в зависимости от дальности связи и качества канала, что привело к увеличению максимальной скорости до 12 Мбит/с (для входящего трафика), а также к некоторому увеличению дальности устойчивой связи. Кроме того, в ADSL2 появилась возможность одновременной работы на нескольких телефонных линиях, что позволяет удвоить или даже утроить пропускную способность модема (который, естественно, должен быть многоканальным). Вряд ли такие устройства могут заинтересовать частных пользователей, хотя вполне могут оказаться полезными для организаций, для которых аренда лишней телефонной линии не представляет особой проблемы.

В спецификации ADSL2+ вдвое увеличена полоса используемых частот (в ADSL/ADSL2 она простирается в диапазоне от 140 кГц до 1,1 МГц, тогда как в ADSL2+ - от 140 кГц до 2,2 МГц), что позволило в 2 раза увеличить пропускную способность. Скорость входящего трафика теперь составляет 24 Мбит/с, а исходящего - до 2-х Мбит/с. Правда, эффективно оборудование ADSL2+ работает лишь на линиях длиной не более полутора километров - при дальнейшем увеличении длины линии разница между ADSL2 и ADSL2+ быстро снижается и уже на линии протяженностью 2,5 км стремится к нулю.

В качестве транспортного протокола между ADSL-модемом и оборудованием DSLAM (DSL Access Multiplexer) провайдера в настоящее время используется технология ATM (Asynchronous Transfer Mode - Асинхронный Режим Передачи). Технология ATM за счет использования пакетов малых размеров и фиксированной длины (так называемые ячейки) реализует понятие качества обслуживания QoS (Quality of Service) для данных различных типов, что очень важно при организации интернет-радио/телевещания в реальном времени.

Оборудование ADSL

С точки зрения пользователя все современные ADSL-модемы можно разделить на четыре группы: внутренние PCI-модемы, внешние модемы с интерфейсом USB, внешние модемы с интерфейсом Ethernet и внешние маршрутизаторы (роутеры) с интерфейсом Ethernet.

Внутренние ADSL-модемы по сравнению с внешними имеют все те же достоинства и недостатки, что и классические аналоговые софт-модемы, вот только в нашей стране они пока не встречаются (по крайней мере, автору не попадались). И это, честно говоря, радует - ведь удельный "вес" недостатков таких устройств существенно превышает их немногочисленные достоинства.

Внешние USB-модемы по своей функциональности мало чем отличаются от внутренних модемов. И те, и другие чаще всего работают в так называемом мостовом (Bridge) режиме, конвертируя ячейки ATM в кадры Ethernet и обратно и передавая эти кадры на компьютер пользователя, где уже устанавливается (при необходимости) дополнительное программное обеспечение для реализации PPPoE (PPP over Ethernet) - в Microsoft Windows XP оно, например, входит в состав ОС.

Наибольшую универсальность и эффективность работы демонстрируют ADSL-модемы с интерфейсом Ethernet. Такие модемы могут работать с любой операционной системой, будь то Windows или Linux (от нее требуется лишь поддержка сетевого протокола TCP/IP), подключаются к стандартной сетевой карте (которые интегрированы практически во все современные "материнки"), не требуют каких-либо специальных драйверов или утилит. Характерный пример такого модема - Zyxel Prestige Р-660R EE. Среди его достоинств стоит отметить поддержку спецификаций ADSL2/ADSL2+, работу в режиме как моста, так и роутера (т.е. такое устройство с полным основанием можно назвать уже не модемом, а роутером), поддержку трансляции сетевых адресов NAT (Network Address Translation), возможность авторизации (PPPoE либо PPPoA). Кроме этого, Р-660R имеет встроенный файрвол (пусть и не столь функциональный, как в устройствах более высокого класса), а также DNS- и DHCP-серверы.

Определенный интерес для некоторых категорий пользователей представляют и двухстандартные модемы, имеющие оба интерфейса - и USB, и Ethernet (например, Acorp Sprinter@ADSL LAN 120). Являясь полноценным аппаратным устройством, он "общается" с локальным компьютером по интерфейсу Ethernet. Дополнительный интерфейс USB может стать очень кстати, если потребуется оперативно подключить к модему, например, ноутбук или даже свою любимую игровую консоль Sony PlayStation 2.

И, наконец, высшая категория ADSL-модемов - ADSL-роутеры со встроенными свитчами, многие из которых, помимо 4 стандартных Ethernet-портов, имеют еще и точку доступа Wi-Fi. Такой роутер позволяет организовать небольшую домашнюю сеть без использования какого-либо дополнительного оборудования.

Примером являются устройства 660-й модели - роутеры Zyxel Prestige P-660HW и P-662HW. Обе модели, кстати, это уже 4 поколение ADSL-модемов Zyxel, поддерживают спецификации ADSL2/ADSL2+ и имеют по 4 порта для локальной сети, а также Wi-Fi модули IEEE802.11 g. Их сетевые возможности более чем серьезны и включают поддержку NAT, полнофункциональный аппаратный файрвол, DHCP-сервер для локальной сети и трансляцию DNS, различные средства защиты от сетевых атак и вирусов. Младшая модель позиционируется для домашних пользователей, а старшая - для корпоративного сектора, поэтому 662-я модель поддерживает до 20 сетей VPN и динамическую фильтрацию трафика с использованием внешней базы данных. Кроме того, в ней имеется дополнительный RS-232-порт, обеспечивающий резервный канал связи.

Для того чтобы обычный телефон мог нормально работать совместно с ADSL-модемом, он должен быть подключен через сплиттер. Сплиттер - это пассивный фильтр, обеспечивающий разделение подключенных к нему устройств. Поток цифровых данных отделяется от речевого потока и направляется в модем, а голосовой поток, в свою очередь, в телефон. Если же к одной телефонной линии необходимо подключить несколько телефонов, то для этих целей лучше использовать микрофильтры, являющиеся упрощенным вариантом сплиттера - они не предусматривают подключение модема, а служат исключительно для выделения голосового канала и, соответственно, подавления цифрового, благодаря чему исключаются шумы и помехи при разговоре.

В заключение хочу еще раз подчеркнуть, что, по моему мнению, за ADSL-доступом, безусловно, будущее российского массового Интернета. Тем более, что пресловутая "повременка", от одних разговоров о которой всех российских пенсионеров и "диалапщиков" бросает в нервную дрожь, в нашем чересчур "коммерциализированном" отечестве, рано или поздно, грядет.