PROTOKÓŁ ADSL

Wprowadzenie

Na rynku ostatnio pojawiły się różnorakie technologie cyfrowych przekazów xDSL wiążące się ze wzrostem zapotrzebowania na szerokopasmowe usługi abonencki takie jak: mulitimedia, szybki dostęp do Internetu oraz przekaz obrazów wideo o wysokiej jakości, z wykorzystaniem istniejących dwuprzewodowych linii telefonicznych w otoczeniu abonenta. Rodzaje technologii xDSL: Technologia asymetrycznych i symetrycznych przekazów xDSL obejmuje kilka odrębnych technologii o różnych szybkościach działania:

* zintegrowaną IDSL (ISDN DSL)

* o podwyższonej przepływności HDSL (High bitrate Digital Subscriber Line)

* asymetryczną ADSL (Asymmetric DSL)

* powszechna CDSL (Consumer DSL)

* symetryczną SDSL (Symmetric DSL)

* adaptacyjną RADSL ( Rate Adaptive DSL)

* o bardzo wysokiej przepływności VSDL ( Very High Speed DSL) dochodzącej do 52 Mb/s w kierunku dosyłowym.

ADSL - najnowsza technologia szybkich połączeń

Modemy telefoniczne są obecnie podstawowym środkiem, którego używa przeciętny użytkownik Internetu dla przyłączenia się do sieci. Jeszcze nie tak dawno modemy o szybkości 19,2 kb/s uważane były za szybkie. Na początku roku 1998 najczęściej stosowano modemy o prędkości 28,8 lub 33,6 kb/s, lub w technologii ISDN*) oferującej dostęp do transmisji z prędkością 64 lub nawet 128 kb/s. Natomiast najnowsza technika szybkich połączeń ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line czyli asymetryczna cyfrowa linia abonencka) pozwala na uzyskanie na zwykłej linii telefonicznej prędkości transmisji rzędu nawet 8 Mb/s. Słowo „asymetryczna” oznacza, że prędkości transmisji w kierunku „do” i „od” użytkownika są nierówne. 8 Mb/s odnosi się do przesyłania informacji z sieci do użytkownika, natomiast w kierunku odwrotnym prędkość wynosi 1 Mb/s, co stanowi wielokrotnie więcej w porównaniu z najszybszymi obecnie używanymi modemami.

Kolejną zaletą ADSL jest możliwość działania w istniejących już miedzianych sieciach telefonicznych. Choć ADSL korzysta z tej samej linii telefonicznej co normalny telefon, i z punktu widzenia użytkownika funkcjonalnie zstępuje zwykły modem, działa zupełnie inaczej. W istocie ADSL ma z siecią telefoniczną wspólny tylko jeden element: krótki odcinek kabla między abonentem a najbliższą centralą telefoniczną. Para modemów ADSL tworzy na tym odcinku połączenie stałe, przez które przesyłane są dane. W centrali dane te całkowicie opuszczają sieć telefoniczną i kierowane są odrębnym łączem szybkiej sieci transmisji danych bezpośrednio do providera Internetu. Stanowi to zasadniczą różnicę w stosunku do poprzednich technologii modemowych, a także jeden z dwu kluczowych elementów technologii ADSL; drugi to specjalne modemy umożliwiające pracę z tak wielkimi prędkościami.

W odróżnieniu od zwykłego modemu modemy ADSL nie wykorzystują zakresu częstotliwości 0-4 kHz, stosowanego w klasycznej telefonii. Ich robocze pasmo znajduje się dużo wyżej - rozpoczyna się od 20 kHz ( a więc już powyżej granicy częstotliwości akustycznych) i sięga granicy 1,1 MHz. Podzielone jest na dwa podzakresy: zakres 26 - 272 kHz, to tzw. upstream, wykorzystywany do przesyłania danych w kierunku od użytkownika do sieci; zakres 272 kHz - 1,1 MHz stanowi tzw. downstream, przeznaczony do transmisji w kierunku odwrotnym. Przy tak dużych częstotliwościach występuje bardzo silny przesłuch pomiędzy sąsiednimi parami przewodów w zbiorczym, wieloparowym kablu telefonicznym. Okazuje się, że efekty owych przesłuchów są znacznie mniejsze gdy sygnały przesyłane są w tym samym kierunku. Stąd właśnie wynika charakterystyczna dla ADSL asymetria transmisji w jedną i drugą stronę. Trzeba też pamiętać, że sygnały o tak dużych częstotliwościach są przez kabel silnie tłumione, stąd też maksymalna przepustowość 8 Mb/s może być osiągnięta tylko na krótkich liniach telefonicznych, nie przekraczających 2,7 km (od centrali do abonenta). Na linii o długości 5,5 km - co stanowi teoretyczny maksymalny zasięg ADSL można uzyskać już tylko 2 Mb/s.

Oba pasma upstream i downstream podzielone są na elementarne kanały o szerokości 4 kHz, czyli zbliżonej do pasma klasycznego modemu (upstream zawiera ich 32, downstream 256). W każdym z tych kanałów transmisja danych odbywa się do pewnego stopnia niezależnie: każdy kanał ma własną częstotliwość nośną, która modulowna jest przesyłanym sygnałem, w każdym kanale osobno jest też negocjowana przez modemy optymalna prędkośc transmisji (może ona być różna dla różnych zakresów częstotliwości, z uwagi na indywidualną charakterystykę częstotliwościową danej linii telefonicznej). W pewnym sensie można sobie zatem wyobrazić modem ADSL jako zespół wielu klasycznych modemów na raz, równocześnie obok siebie transmitujących dane. Rozwiązanie takie - w przeciwieństwie do zastosowania jednego szerokopasmowego kanału - daje większą odporność na zakłócenia: w przypadku występowania silnych zakłóceń w określonych pasmach częstotliwości, spowalniana (bądź nawet całkowicie wyłączana!) jest transmisja jedynie w kanałach odpowiadających tym częstotliwościom, pozostałe kanały natomiast pracują bez zmian. Sumaryczne spowolnienie transmisji jest zatem o wiele mniejsze, niż gdyby odnosiło się ono do całego, pojedynczego kanału.

Jako że modem ADSL nie używa pasma 0-4 kHz, równocześnie z transmisją danych możliwe jest całkowicie niezależne wykorzystywanie na tej samej linii telefonu (dla zwykłego modemu jest to niemożliwe; w przypadku ISDN wymaga przeznaczenia na transmisję danych tylko jednego z dostępnych użytkownikowi dwu kanałów, czyli ograniczenia się do przepustowości 64 kb/s). Modem ADSL i telefon przyłączone są do linii za pośrednictwem tzw. splittera - prostego filtru rozdzielającego pasmo częstotliwości odbieranego sygnału: sygnały o częstotliwościach poniżej 4 kHz trafiają do telefonu, powyżej - do modemu. Analogiczny splitter separuje sygnał na wejściu centrali, kierując niskie częstotliwości do jej części „telefonicznej”, zaś wysokie - do przyłączonego na stałe do danej linii (!) modemu ADSL, a następnie do multipleksera (tzw. DSLAM), poprzez który modemy dołączone są do sieci transmisji danych. Jak widać z powyższego opisu, dla skorzystania z ADSL nie wystarczy samo posiadanie modemu: niezbędne są odpowiednie działania ze strony operatora komunikacyjnego - doprowadzenie sieci transmisji danych do centrali oraz wyposażenie linii abonenckiej od strony tejże centrali w splitter i modem. Hamuje to w pewnym stopniu możliwości rozpowszechniania się nowej technologii, gdyż najpierw operatorzy telefoniczni muszą poczynić odpowiednie inwestycje. ADSL nie wyprze też całkowicie z użytku normalnych modemów ani ISDN: nie można bowiem przez ADSL, w przeciwieństwie do zwykłego modemu, połączyć się z dowolnym innym komputerem wyposażonym w analogiczny modem, lecz jedynie z siecią transmisji danych, do której przyłączona jest centrala, i dostępnymi w niej serwerami - w istocie bowiem ADSL jest połączeniem stałym z tą właśnie centralą. Wystarczy to do zrealizowania dostępu do Internetu; jednak abonent ADSL będzie w wyborze providera Internetu dosyć ograniczony - analogicznie zresztą jak użytkownik posiadający dostęp do Internetu poprzez telewizję kablową. Ta ostatnia postrzegana jest zresztą jako główny potencjalny konkurent dla ADSL - jak również odwrotnie: przy szybkościach transmisji zapewnianych przez ADSL zupełnie realne jest zrealizowanie w tej technologii transmisji obrazu telewizyjnego. Dopiero ADSL daje zatem szansę zrealizowania prawdziwie zintegrowanej sieci telekomunikacyjnej: łączącej w sobie transmisję dźwięku, obrazu i danych - coś co obiecywała, lecz czego nie była w stanie do końca zrealizować, z uwagi na zbyt małą prędkość transmisji, sieć ISDN.

Istnieje kilka odmian systemu ADSL o różnej przepływności binarnej:

* najstarsza wersja ADSL-1 - pozwala na transmisje do abonenta z szybkością 1,536 Mb/s lub 2,048 Mb/s z kanałem zwrotnym 16 kb/s po łączach abonenckich nie dłuższych niż 5,5km;

* ADSL-2 - osiąga szybkość dosyłową 3,072 Mb/s lub 3,096 Mb/s i kanałem zwrotnym 64 kb/s na maksymalną odległość 3,7 km;

* najszybszy z tymczasowych systemów - ADSL-3 - pracuje z szybkością 6,144 Mb/s (wersja europejska 8,448 Mb/s) podczas przekazów w kierunku abonenta z kanałem powrotnym o przepływności do 576 kb/s (640 kb/s). Umożliwia transmisję do abonentów położonych w odległości nie większej niż 2,5 km.

Architektura asymetrycznej sieci dostępowej ADSL zakłada wykorzystanie istniejącej infrastruktury kablowej w postaci skrętki miedzianej, w której transmisja przebiega równocześnie w obu kierunkach na jednej parze przewodów. Brak zatwierdzonych standardów europejskich dla szerokopasmowej sieci dostępowej klasy ADSL powoduje stosowanie przez producentów wielu niespójnych metod kodowania, multipleksacji i transmisji cyfrowej w przewodowych liniach telefonicznych.

ADSL jest projektem studialnym opracowanym przez American National Standard Institute (ANSI) w ramach grupy roboczej T1E1.4. Uważany jest za pośredni krok w kierunku okablowania światłowodowego. Pierwsze próby przeprowadzono w 1993 roku w firmie Bell Atlantic. Zaproponowano wówczas trzy techniki kodowania: 16-punktową modulację kwadraturowo - amplitudową QAM (Quadrature Amplitude Modulation), modulację amplitudowo - fazową bez nośnej (carrierless amplitude/phase modulation - CAP) i discrete multitione (DMT). Metody QAM i CAP wykorzystują technikę pasma przepustowego (passband) umożliwiającą wykorzystanie tej samej linii do różnych rodzajów usług np. do przesyłania głosu i sekwencji wideo - dzięki multipleksowaniu częstotliwości. W metodzie DMT nacisk położono na redukcję zakłóceń na linii.

*) Sieci ISDN (Integrated Services Digital Network - wąskopasmowa technologia dostępu cyfrowego), stosowane początkowo w prywatnych, a następnie publicznych cyfrowych sieciach telekomunikacyjnych, umożliwiają nie tylko przekaz głosu, tekstu, grafiki i obrazów ruchomych, ale maja zdolność współpracy zarówno z sieciami komputerowymi LAN, jak i z rożnymi typami sieci rozległych.

---