Тестирование VDSL-оборудования производства ZyXEL, City-Netek и TayLink

АрхивСети

Сейчас, когда на рынке появилась масса предложений VDSL-оборудования начального уровня, а стоимость законченного решения «первой мили» опустилась до розничных 350–600 долларов, нам захотелось разобраться в действительных возможностях этой технологии.

Год назад, вслед за появлением, пожалуй, первых на российском рынке VDSL-устройств — линейки Cisco LRE, состоящей из коммутаторов доступа Cisco Catalyst 2912 (2924) LRE и абонентских устройств Cisco 575 LRE, на сайте CompTek была помещена статья с результатами испытаний этого оборудования. Результаты были неутешительны: скорость передачи на расстоянии 1,1 км не достигала 1 Мбит/с, а дальность передачи не превысила 1,85 км.

Чуть позже на том же сайте появился отчет об испытаниях другой лаборатории, расположенной в московском офисе Cisco Systems, и — с совсем другими результатами (хотя в обоих тестах использовался схожий кабель — витая пара пятой категории): на дальности 1525 метров максимальная скорость передачи данных достигала 13,77/3,3 Мбит/с, соответственно по направлению к абоненту и от него.

А дальше история стала приобретать детективный оттенок — с опубликованием новых результатов старые исчезли с сайта бесследно. Объяснялась ли столь разительная прибавка скорости передачи данных разными версиями «зашитого» программного обеспечения, разным числом катушек (в CompTek ограничились двумя, а вот Cisco, в ее экспериментах, понадобилось аж семь катушек, так что наводки между парами кабеля были минимальны), разными методиками экспериментов, маркетинговыми ходами Cisco по продвижению залежавшейся продукции или чем-либо иным, так и осталось загадкой. Достойным выходом из положения был бы, видимо, «разбор полетов», дотошный и обстоятельный, с объяснением причин расхождений и методик и практик оптимальных инсталляций, что только прибавило бы популярности и сайту CompTek, и самой LRE, а так — на душе оставался неприятный осадок. Поскольку у меня уже имелся опыт работы с HomePNA-оборудованием, использующим те же методы модуляции — QAM, и четкое представление о его возможностях (дальность в пределах 600, максимум — 900 метров, мне, честно говоря, было непонятно, за счет чего может достигаться столь внушительная разница в дальности передачи — 300 метров (по паспорту) у HomePNA и 1500 — у LRE.

Сейчас, когда на рынке появилась масса предложений VDSL-оборудования начального уровня — по сути, однопортовых конвертеров интерфейсов VDSL/ Ethernet 10/100Base-T самых разных производителей, — а стоимость законченного решения «первой мили» опустилась до розничных 350–600 долларов (притом, замечу, решения, позволяющего использовать уже «готовые» телефонные линии), мне захотелось разобраться в действительных возможностях этой технологии. Вскоре в импровизированной лаборатории появилась катушка четырехпарника пятой категории, стандартной длины, 306 метров, и три пары устройств от разных производителей — ZyXEL (оборудование любезно предоставил московский офис компании), City-Netek («Связь-Комплект») и TayLink (компания «Тайле»). К сожалению, на время проведения экспериментов в Москве не оказалось VDSL-оборудования Allied Telesyn, а компания «АТГ», продвигающая на российском рынке оборудование компании Planet, от участия в тестировании отказалась.

Словарик ADSL, SDSL, SHDSL, VDSL, LRE, 10Base-S, EFM и, с натяжкой, HomePNA — все это технологии так называемой последней мили. Дальность, на которую может передавать данные обыкновенный модем, принципиально ограничена только дальностью телефонной связи. Везде, где сквозь шум и шорох можно различить голос собеседника, можно передавать и данные, но в зависимости от отношения сигнал/шум или степени слышимости и разборчивости голоса скорость будет ограничена максимум 56 кбит/с. То есть, в принципе, данные можно передавать и на другой конец земного шара, была бы телефонная связь, — этим, кстати, широко пользуются владельцы гостиниц, услужливо напоминая постояльцам не забывать перед набором номера своего провайдера набирать код межгорода. Так вот, технологии последней мили используют диапазон частот выше трех с половиной килогерц — тот же, по которому передается голос в традиционной телефонии. В зависимости от диапазона частот и, соответственно, скорости и дальности передачи данных можно выделить два «семейства» технологий последней медной мили, позволяющих использовать уже проложенную телефонную пару. Первое из них, ADSL, SDSL и его преемник SHDSL используют диапазон частот до 1–1,1 МГц и могут передавать данные с максимальной по направлению к абоненту скоростью до 8,2 Мбит/с ADSL или 2,3–4,6 Мбит/с (SHDSL) на расстояниях до 8–9 километров. Второе семейство, с общим названием VDSL, ориентировано на меньшие дальности — в пределах двух километров, но зато позволяет передавать данные на скорости несколько десятков мегабит в секунду — ценой более высокого диапазона частот. Чем выше частота, тем больше затухание и меньше соотношение сигнал/шум и скорость передачи данных. Условно назовем ADSL и SHDSL технологиями первого этапа широкополосного доступа. Плотность абонентов невелика, поэтому, чтобы охватить достаточное для окупаемости число абонентов, приходится передавать данные на большие расстояния. Соответственно телефонный модем — это «нулевая» технология. VDSL — «завершающие» технологии, технологии второго этапа. На третьем этапе за медью придет оптоволокно или беспроводная связь. Технологии медной последней мили используют доступный диапазон частот примерно так: Здесь «вверх», или, как еще говорят, «аплинк» (uplink) означает передачу данных от абонента, а «вниз» — к абоненту. ADSL и SDSL VDSL (LRE, 10 Base-S) 0,0035—0,3 МГц 0,3—1,1 МГц 1,1—3 МГц свыше 4 МГц «вверх» «вниз» «вниз» «вверх» Таким образом, VDSL в первую очередь нацелена на организацию доступа в Интернет для пользователей, находящихся в одном или нескольких зданиях. До недавнего времени, по сути, единственной технологией для организации такого доступа и преодоления последних десятков и сотен метров был Ethernet. Сейчас на эту нишу претендуют и HomePNA, и VDSL (подробнее о технологии VDSL можно почитать, например, в «КТ» #429 или в онлайне — www.terralab.ru/networks/15547, www.terralab.ru/networks/17684). Кстати, операторы и производители оборудования, пытаясь скрыть «домашнюю» (ведь она была нацелена на американские домовладения и, соответственно, первые сотни метров) природу технологии HomePNA, упорно называют ее HPNA.

Итак, участники забега определились. Но прежде чем переходить к частностям, вкратце скажу об общих свойствах. Как правило, решение «начального уровня» состоит из стандартного абонентского VDSL-устройства и… такого же абонентского устройства, только слегка модифицированного (эта схема применима прежде всего для соединения, например, двух офисов; в сфере предоставления доступа в Интернет населению абонентское устройство работает с VDSL-концентратором провайдера). Асимметрия возникает из-за того, что, в отличие от HomePNA, VDSL является полнодуплексной технологией и использует для приема и передачи данных разные участки частотного спектра.

Отличия между «головным» и «абонентским» устройствами, заключающиеся в изменении прошивок и перекоммутации фильтров и входных цепей, могли бы делаться программным (а не аппаратным) способом. Но до такой свободы нравов производители пока не дошли и выпускают именно аппаратные модификации. Кроме того, головное устройство может иметь управляющий порт, как правило, RS-232, через который с помощью управляющей консоли или специального программного обеспечения можно управлять настройками и режимами оборудования и осуществлять простейший мониторинг соединения (отношение сигнал/шум и т. д.). Порт, однако, может и отсутствовать, а может быть и у головного, и у абонентского устройств. Впрочем, и в этом случае, как мы увидим ниже, абонентское устройство «поражено в правах» и имеет лишь ограниченные настройки. В частности, «на абоненте» обычно нельзя управлять скоростью и режимами передачи в линии, что на практике не всегда удобно.

ZyXEL Prestige 841/841C

Минимальный набор VDSL-оборудования ZyXEL состоит из двух устройств — Prestige 841 и Prestige 841C. Используются пластмассовые корпуса, дизайн которых традиционен для всей линейки широкополосной продукции этой компании. Преобразователи напряжения — внешние.

Prestige 841C — головное устройство в паре от ZyXEL.

Наряду с разъемами для подключения к телефону, телефонной линии и Ethernet (10/ 100 Мбит/с), головное устройство Prestige 841C имеет управляющий порт RS-232 со стандартным девятиконтактным DIN-разъемом. Для визуального отображения информации о текущем состоянии устройств и линии служат светодиоды.

ZyXEL выпускает модификации как для ISDN, так и для обычных телефонных линий. Оказавшаяся у меня пара, при ближайшем рассмотрении, оказалась «разномастной»: одно из устройств предназначалось для ISDN, а другое — для простых телефонных линий. Может быть, этим отчасти и объясняются не очень удачные результаты в тесте.
Управление связкой осуществляется с головного конвертора (или, как предпочитают говорить в ZyXEL, модема). Через него же можно произвести апгрейд встроенного программного обеспечения, причем абонентский модем можно настроить так, что он будет периодически опрашивать «базу» в поисках новой прошивки и автоматически обновлять ее, как только таковая появится.

Набор скоростей, как и диапазон других возможных настроек, оказался у этой пары самым обширным из протестированных — пять возможных предустановленных значений в каждом из направлений (см. табл. 1).

Режим	0	1	2	3	4
От абонента, Мбит/с	1,56	6,25	9,38	12,5	18,75
К абоненту, Мбит/с	4,17	6,25	8,33	12,5	16,67
Таблица 1. Набор скоростей, доступных в паре ZyXEL Prestige 841.

Замечу, что, в отличие от ADSL, где данные от абонента передаются в нижней частотной области диапазона, в VDSL — все наоборот. Во всех режимах — и 10Base-S (базовом для всех трех устройств), и ANSI, и ETSI — для аплинка используется диапазон частот выше 4 МГц, а по направлению к абоненту данные «путешествуют» в полосе от 900 кГц до 3 МГц. Это замечание важно и в реальных условиях позволит избежать многих проблем с настройками. В частности, из него следует простой вывод: на больших дальностях в первую очередь следует минимизировать скорость передачи данных именно в восходящем канале — ведь чем больше частота, тем больше коэффициент затухания и выше потери.

City-Netek 501 LT / 501 RT

Если бы не внешняя маркировка, отличить эти устройства — головное и абонентское — было бы трудно. У обоих, наряду с традиционными RJ-11 (по одному для линии и для телефона, как и у всех остальных участников тестирования; сплиттеры встроены) и RJ-45 (для 10/100Base-T Ethernet), имеется еще по одному девятиконтактному разъему для подключения последовательного интерфейса RS-232. Еще одним приятным сюрпризом стала полученная в «Связь-Комплекте» программа, которая позволяет управлять VDSL/Ethernet-конвертерами через удобный графический интерфейс — с закладками и возможностью очень тонких настроек, вплоть до выбора центральных частот. Последнее, впрочем, для тонких гурманов (см. скриншот), а нам, простым пользователям, City-Netek и «Связь-Комплект» предлагают ограничиться четырьмя предустановленными скоростями передачи данных (см. табл. 2).

От абонента, Мбит/с	1,56	3,12	6,25	12,5
К абоненту, Мбит/с	1,56	3,12	6,25	12,5
Таблица 2. «Коробка передач» оборудования City-Netek 501.

Меню для гурманов — стол накрывает Infineon.

Как видите, скорости передачи в обоих направлениях совпадают, вернее, их нужно выбирать из одного набора. По умолчанию установлены максимальные скорости — 12,5 Мбит/с — к абоненту и от него.

Корпуса у обеих модификаций металлические, и, в отличие от исполнения остальных модемов в нашей выборке, на каждом из них имеется клемма заземления (красные цилиндрики рядом с чипсетом на фотографии — скорее всего не просто «красивость», а грозозащита).

Собственно чипсет Infineon и внутренняя кухня CN-501 LT.

Еще одно удобство — все светодиоды индикации выведены и на переднюю, и на заднюю панели (см. фото). Хочешь — путайся в проводах, хочешь — наблюдай строгую панель с тем же набором светодиодов.

Недостаток, пожалуй, лишь один — невозможно установить скорость передачи на абонентском устройстве через управляющую консоль. Сделать это, как ни странно, можно только через управляющую консоль головного VDSL-конвертора, а значит, на дальней линии, в погоне за мегабитами в секунду, можно неправильно установить скорости; устройства перестанут видеть друг друга, и их придется опять нести друг к другу «знакомиться». Поэтому на длинных трассах, по крайней мере на время настройки, лучше иметь под рукой несколько абонентских устройств.

В принципе, можно было бы избежать лишней беготни, будь у этих устройств, подобно ZyXEL, возможность автоопределения оптимальной скорости передачи данных. Но на момент проведения испытаний эта возможность отсутствовала (по заверениям «Связь-Комплект», она будет поддерживаться в следующих версиях устройств, которые, кстати, уже в продаже). Правда, проапгрейдить встроенное программное обеспечение, в отличие от Prestige 841, нельзя.

TayLink TVD-100M и VE-681

В отличие от вышеописанных устройств (и Cisco LRE), основанных на чипсетах Infineon, это поколение продукции TayLink использует чипсеты Broadcom, и если от предыдущих участников тестирования еще можно было ожидать хоть какой-то совместимости друг с другом, TayLink’и признают только сородичей, построенных на таких же чипсетах (представители «Тайле» обещают устранить этот недостаток в следующих поколениях своей продукции).

TayLink выпускает VDSL-конверторы в двух модификациях: с одним портом Ethernet 10Base-T (VE-681, только абонентские устройства) и со встроенными четырехпортовыми коммутаторами на 10/100 Мбит/с (TVD-100M и TVD-100S, или, как нетрудно догадаться, «мастер» и «слуга»). Вы не найдете у этих устройств никаких излишеств, никаких портов управления: только заранее заданный набор установок скорости — 9 Мбит/с к абоненту и 3 бит/с в обратном направлении. Блоки питания тоже встроены — никаких внешних преобразователей, загромождающих розетки питания!

Кольцевые гонки

Об участниках — все. Переходим к тестам. Но сначала — о дистанции забега.

Так вот, ею будет обычная бухта кабеля. Одна-единственная. Ни двух, ни, тем более, семи. Ты и я. Вернее, я и опять я — бегущий по соседней дорожке, только с запаздыванием, требующимся свету на преодоление 306 метров. И так — до четырех параллельно существующих реинкарнаций одного и того же сигнала, на соседних дорожках (витых парах). Иногда — навстречу друг другу. Максимальная дистанция — 1224 метра. Единственное послабление: чтобы на получившихся катушках-кольцах-парах не наводилась слишком большая синфазная помеха, катушки включены навстречу друг другу, так что наведенные ЭДС попарно гасятся. Таким образом испытания будут даже более жесткими, чем у CompTek и тем более Cisco, у которых, напомню, было две и семь (!!!) катушек кабеля.

Тестовый заезд

Чтобы убедиться (на всякий случай), что получившаяся среда по крайней мере не лучше, чем размотанный кабель, и понять, что все усилия не напрасны и без VDSL действительно не обойтись, попробуем пропустить через бухту обычный 10Base-T Ethernet, установив на концах катушки признанных рекордсменов по дальности — сетевые адаптеры 3Com: один на ноутбуке, второй — на десктопе. Не работает. Что и требовалось доказать.

Еще один заезд — проверка нашей «лесопилки» — вернее, методики тестирования. В качестве непредвзятого рефери выступает программа Chariot, любезно предоставленная московским представительством ZyXEL.

И вот что мы видим на все тех же трикомовских адаптерах, включенных в режиме полного дуплекса на скоростях 10 и 100 Мбит/с через кроссированный патч-корд длиной три метра.

На рис. 1 и 2 представлены результаты теста максимальной пропускной способности Ethernet-каналов 10 и 100 Мбит/c как функции времени (программа Chariot компании NetIQ). Если в режиме 10 Мбит/с адаптеры (и компьютеры) еще справляются с полнодуплексной передачей данных, то на 100 Мбит/с начинаются проблемы. Но по крайней мере на 10 Мбит/с — а это и есть рабочая скорость для наших VDSL-конвертеров, скорость передачи данных достаточно стабильна, и значит, тестовая конфигурация, включая оконечные Ethernet-адаптеры и саму программу, должна давать достоверные результаты.

[1], [2] Пропускная способность Ethernet 10 и 100 Мбит/c (TCP/IP) как функция времени на сетевых адаптерах 3Com через кроссированный патч-корд в полном дуплексе.

Гонки

TayLink TVD-100M и VE-681 — Broadcom

С завидным упорством эта пара преодолела все препятствия. Невзирая на преграды и настройки и независимо от дальности, мы получили 9 Мбит/с в прямом и 3 Мбит/с в обратном направлении.

На рис. 3 представлена зависимость скорости передачи по направлению к абоненту для дальности 1224 метра, но вот при переходе на полный дуплекс о стабильности, увы, придется забыть (рис. 4). И, как покажут результаты ближайших тестов, это еще не худший результат, а, можно сказать, общее свойство VDSL-модемов (по крайней мере в данной тестовой конфигурации)!

TayLink TVD-100M и VE-681: [3] — зависимость скорости передачи к абоненту по TCP/IP для дальности 1224 метра; [4] — то же при переходе на полный дуплекс.

City-Netek 501 LT/RT — Infineon

Настройки по умолчанию оказались хороши для средних дистанций. Для забега на 900 метров пришлось немного повозиться. Целью было достижение на максимальной дальности — 1224 метра — максимальной пропускной способности. Интересно, что скорость нисходящего канала менять не понадобилось, линк поднялся, как только скорость восходящего канала была снижена до 1,56 Мбит/с. Без максимальной загрузки и обратный, и прямой канал вели себя довольно устойчиво (на рис. 5 показана временная зависимость для FTP на дальности 1224 метра), а вот на хорошо прогруженном канале все выглядело не столь радужно даже на дальности 918 метров (рис. 6).

City-Netek 501 LT/RT: [5] — скорость передачи по FTP на дальности 1224 метра; [6] — скорость по TCP/IP в режиме полного дуплекса на дальности 918 м.

Складывается ощущение, что кроссмодуляция и перекрестные наводки не дают технологии развернуться в полную силу. А может, виновата недостаточная мощность вычислительно ядра процессора?

ZyXEL Prestige 841 — Infineon

Благодаря расширенным настройкам, Prestige оказался вне конкуренции на средней дистанции — 918 метров, показав максимальную среди участников скорость передачи данных — до 14 Мбит/с (рис. 7). Но при этом и довольно низкую — практически во всех режимах — стабильность скорости передачи данных. Не исключено, что причиной является несовместимость разных версий оборудования. Ведь одно из устройств предназначено для ISDN-линий, а другое — для телефонных. Кроме того, на тестирование попали пилотные образцы, а в коммерческих изделиях этот недостаток, думаю, будет устранен.

[7] Пропускная способность по TCP/IP на дальности 918 м пары ZyXEL Prestige 841 /841C.

Выводы

VDSL-оборудование все еще в начале пути. Даже за время тестов (около двух недель) прошивка у ZyXEL Prestige 841 успела поменяться: были добавлены расширенные возможности автоопределения скорости. Эти же возможности вот-вот будут добавлены в продукцию City-Netek.

Тем не менее, несмотря на непростые условия теста (задействовались все четыре пары кабеля, и наводки между ними были максимальны), все устройства установили соединения и при относительно невысокой загрузке канала показывали достойные результаты (взять хотя бы тест FTP у City-Netek, не говоря уже о просто образцовом поведении продукции TayLink).

Возможно, производителям стоит обратить пристальное внимание на аналоговую часть — предварительную фильтрацию сигнала и разделение частотных каналов. Об эффективности такого подхода свидетельствуют результаты, продемонстрированные продукцией TayLink, в которой фильтры выполнены в виде съемных, и, замечу, довольно сложных, модулей с большим числом пассивных элементов (см. фото). С учетом того, что настройки у этих модемов фиксированные, можно предположить, что для каждого набора скоростей существует свой оптимальный фильтр.

TayLink TVD-100M: внешние настройки отсутствуют, зато предусмотрены  съемный фильтр и надежная развязка.

Тем не менее VDSL пора брать на вооружение. В ряде случаев он и сейчас может дать решение, не имеющее аналогов ни по цене, ни по скорости передачи данных. Даже несмотря на то, что потенциал этой технологии реализован лишь частично. При небольших объемах производства абонентское VDSL-оборудование может стоить даже дороже, чем ADSL, несмотря на то, что чипсеты для VDSL значительно дешевле — по крайней мере в теории. То есть мы приходим к известной дилемме: что появилось раньше, курица или яйцо. Для того, чтобы технология стала массовой и, значит, дешевой, нужен начальный платежеспособный спрос.

На текущем этапе дело, пожалуй, за выбором подходящих нишевых решений и ростом спроса на услуги широкополосного доступа. Наряду с предоставлением доступа в Интернет в офисных комплексах, корпоративных структурах и индивидуальным абонентам, можно сразу, навскидку, придумать еще несколько.

Первое что приходит на ум — прокладка «Интернет-магистралей» между жилыми домами. Сейчас они пробрасываются чаще всего по воздуху. При этом для внешней проводки используется витая пара (довольно толстая и тяжелая), которую приходится подвязывать к стальному тросику. Процедура и тяжелая, и дорогая, не говоря уже о цене тросика — около четырех рублей за метр. Итого получается, вместе с кабелем, двенадцать рублей за метр плюс работа. В принципе, VDSL позволяет использовать для воздушной проводки обыкновенный однопарный (самонесущий!!!) полевой кабель ценой не более двух рублей за метр. Тонкий гораздо более эстетичный, чем П-296 или П-270, — не исключено, что с земли он не привлечет никакого внимания многочисленных проверяющих — если вообще будет заметен. Другое (предположительное) преимущество — встроенная грозозащита (смотри описание CN-501) — теоретически позволит сэкономить еще 40–60 долларов на линию.

Другое перспективное применение VDSL — организация беспроводных сетей. Ведь одной из серьезных проблем при развертывании беспроводной инфраструктуры является подключение точек доступа. Приходится тянуть витую пару, подводить напряжение… А можно использовать уже проложенную — повсюду — телефонную пару. Стоимость VDSL-микросхем сопряжения при этом в очень незначительной мере скажется на стоимости самой точки доступа. Вот такая сумма технологий.