ADSL
Wikipedia
Asymmetric Digital Subscriber line (ADSL) on modeemitekniikka, jolla on mahdollista siirtää jopa 24 Mb/s tavallista puhelinlinjaa käyttäen. ADSL:n nopeus perustuu korkeiden taajuuksien käyttöön. Tavallinen modeemi käyttää taajuuskaistaa 300–3400 hertsin alueella, ADSL taas 23 000–1 100 000 hertsin taajuusalueella.
ADSL:n ominaispiirre on tiedonsiirron epäsymmetrisyys: sen tiedonsiirtonopeus on erilainen laskevaan suuntaan (8 Mb/s) ja nousevaan suuntaan (800 kb/s). Se sopiikin hyvin tyypilliseen Internetin kotikäyttöön, jossa pääpaino on sisällön siirtäminen verkosta kotiin.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] ADSL:n historia
DSL:ää alettiin kehittää 1980-luvun puolivälissä, kun AT&T halusi parantaa keskusten välisten T1-yhteyksien suorituskykyä. T1-yhteydet vaativat kaksi parikaapelia, yksi kumpaankin suuntaan. Niiden piti olla eri kaapelinipuista, etteivät ne häiritsisi toisiaan. Linjan asentajien piti varmistua siitä, että valitut parit olivat riittävän häiriöttömiä ja niiden jatkokset hyvin tehtyjä. Pidemmillä yhteyksillä tarvittiin lisäksi toistimia.
Digitaalisella signaalinkäsittelyllä pystyttiin parantamaan tiedonsiirron häiriönsietokykyä ja vähentämään siirrosta muille linjoille aiheutuvia häiriöitä. Tähän on käytettävissä erilaisia menetelmiä, tärkeimpinä CAP (Carrierless Amplitude Phase), QAM ja DMT-modulointi. DMT käyttää tiedon siirtoon useita eritaajuisia signaaleja. Jos jokin taajuus välittyy heikosti tai on kovin häiriöinen, sillä välitettävien bittien määrää voidaan vähentää tai se voidaan kokonaan jättää käyttämättä. Häiriönsietoisuus tarkoittaa myös sitä, että tiedon lähettäminen ei häiritse vastaanottoa ja yhtä kierrettyä parikaapelia voidaan käyttää sekä lähetykseen että vastaanottoon. Tärkeä ominaisuus on myös asentamisen automatisointi: ADSL pystyy automaattisesti kompensoimaan linjalla esiintyviä häiriöitä ja virheitä.
Puhelinlinjoja ei ole alun perin suunniteltu ADSL:n tarvitsemien korkeataajuisten signaalien välittämiseen. Tästä syystä ADSL toimii täydellä kapasiteetillaan vain suhteellisen lyhyillä puhelinlinjoilla. Pidemmillä etäisyyksillä korkeammat taajuudet heikentyvät niin paljon ettei niitä voi käyttää enää tiedonsiirtoon. DMT:n täysi 8 Mb/s kapasiteetti toimii vain alle 2700 metrin puhelinlinjoilla, 2 Mb/s nopeudella se toimii noin 4800 metriin saakka.
ANSI julkaisi ensimmäisen DMT:tä käyttävän ADSL-järjestelmän spesifikaation T1.413 vuonna 1998. ITU:n vastaava standardi G.922.1 saatiin valmiiksi 1999, se eroaa T1.413:ta yhteydenmuodostuksen osalta, itse DMT on samanlainen molemmissa standardeissa.
Seuraavan sukupolven ADSL-standardi, ADSL2, valmistui 2002. ADSL2 tärkein etu on edistyneempi modulointi, mikä lisää kunkin taajuuskanavan kapasiteettia. ADSL2:n kapasiteetti laskevaan suuntaan on 12 Mb/s. ADSL2+ kaksinkertaisti käytettävien taajuuskanavien määrän.
[muokkaa] ADSL-laitteet
ADSL on epäsymmetrinen, samoin puhelinlinjan eri päissä käytettävät laitteet ovat erilaisia. Tilaajan pää on ATU-R, siellä on ADSL-modeemi. Keskuksen pää on ATU-C, siellä oleva laite on nimeltään DSLAM (DSL Access Multiplexer). DSLAM:iin voidaan kytkeä ADSL:n lisäksi myös erilaisia DSL-, ISDN- tai puhelinliittymiä.
[muokkaa] ADSL:n toiminta
Nykyiset ADSL:t käyttävät DMT:tä, OFDM:n kantataajuista muunnelmaa. Alasuuntaan käytössä oleva 1100 kHz:n taajuusalue on jaettu 255 kanavaan. Kunkin kanavan häiriönsietokykyä ja tiedonsiirtonopeutta voidaan säätää erikseen. Yläsuuntaan käytetään taajuusaluetta 23–138 kHz, joka on jaettu 32 kanavaan.
Tiedonsiirto ADSL:ssä perustuu kehyksiin. Kehyksessä on yksi tavu jokaista kanavaa kohden, alasuuntaan kehyksen koko on 255 tavua. ADSL:n kehys moduloidaan yhtenä symbolina DMT:tä käyttäen. Jokaisella kanavalla siirrettävät bitit moduloidaan käyttäen QAM-menetelmää: yhdessä siirrettävien bittien jokaista eri arvoa vastaa erilainen signaalin vaihekulmaa ja voimakkuutta kuvaava kompleksiluku. Kunkin kanavan voimakkuus säädetään sopivaksi, ja digitaalinen signaaliprosessori muuntaa diskreetillä Fourier-käänteismuunnoksella (IDFT) kunkin kanavan vaihetta ja voimakkuutta vastaavat taajuustason kompleksiluvut aikatason digitaaliseksi näytteiksi.
Kunkin symbolin kesto on 232 mikrosekuntia, kahden symbolin välillä on lisäksi 14,5 mikrosekunnin suojaväli. Alasuuntaan yksi symboli vastaa siis 512 + 32 = 544 D/A-muuntimelle syötettävää lukua. 17 millisekunnin aikana siirrettävät 69 kehystä muodostavat yhden superkehyksen. Yksi kehyksistä käytetään synkronointiin, 68 kehyksen aikana voidaan siirtää tietoa. D/A-muunnin toimii 544·69/17 ms = 2,208 MHz taajuudella. Kunkin kanavan kapasiteetti on 68·8 b / 17 ms = 32 000b/s.
Nousevaan suuntaan käytössä on 31 kanavaa, kussakin kehyksessä on 64 näytettä ja suojavälissä 4, ja A/D sekä D/A-muuntimet toimivat 276 kilohertsin (68·69/17 ms) taajuudella. Pilottikanavaa ei tarvita, mutta yhtä kanavaa käytetään ohjaustiedon siirtoon.
[muokkaa] Virheenkorjaus
Toimiakseen myös häiriöisen linjan yli mahdollisimman suurella nopeudella, ADSL tukee Reed–Solomon-virheenkorjausta. Tällöin osa kanavista varataan virheenkorjausdatan siirtoa varten. Lyhytkestoisten häiriöiden varalta yhteen Reed–Solomon-lohkoon kuuluvaa dataa voidaan lähettää usean kehyksen aikana. Lisäksi QAM-moduloinnissa voidaan käyttää trellis-koodausta: käänteisessä Fourier-muunnoksessa käytettävät kompleksiluvut valitaan niin, että niiden tunnistaminen on mahdollisimman helppo häiriöistä huolimatta. Yhdessä Reed–Solomon-virheenkorjaus ja trellis-koodaus parantavat ADSL:n häiriönsietokykyä 5,5 desibeliä ja parantavat sen suorituskykyä noin 10 %.
