Od POTS do DSL: Wykorzystanie Pętli Abonenckiej
Po dziesięcioleciach opierania się na tradycyjnych miedzianych liniach przeznaczonych głównie do głosu, nadejście Internetu wymagało większych przepływności niż te zapewniane przez modemy w paśmie rozmównym. Doprowadziło to do rozwoju technologii DSL (Digital Subscriber Line, cyfrowa linia abonencka), czyli rodziny metod przesyłania danych po tej samej pętli lokalnej. W profilach z POTS pasmo rozmówne pozostaje dostępne, a dane są przenoszone w pasmach DSL.
DSL łączy rozdział częstotliwości z adaptacyjną modulacją wielonośną. Użyte widmo, liczba par, przepływność i zasady współistnienia zależą od zalecenia oraz aneksu. Pozwoliło to modernizować wiele miedzianych linii dostępowych bez ich wcześniejszej wymiany.
Model odniesienia G.995.1 rozdziela stronę abonenta i stronę sieciową przez interfejs U. ATU-R oraz ATU-C terminują fizyczne połączenie DSL, a warstwa transportowa może przenosić ATM, STM lub pakiety zależnie od zalecenia. Przy współdzieleniu pary z POTS filtracja oddziela pasmo głosowe od danych, a wariant bez splittera wymaga odmiennych warunków instalacji.
Widmo DSL, filtry i DMT
Na interfejsie DSL pasmo rozmówne definiuje się jako 0-4 kHz, a typowa mowa zajmuje około 0,3-3,4 kHz. W typowym, niepokrywającym się trybie ADSL nad POTS upstream zajmuje około 25,875-138 kHz, a downstream około 138-1104 kHz. Dokładne granice i maski zależą od aneksu G.992.x oraz od tego, czy widma nakładają się.
Granicę między głosem a danymi realizują splittery i mikrofiltry. Tor dolnoprzepustowy chroni aparat telefoniczny przed energią i stanami przejściowymi DSL, a tor DSL przekazuje wyższe częstotliwości do modemu. Po stronie sieciowej za pasmo DSL odpowiada zakończenie liniowe ATU-C.
DMT i OFDM
Wiele technologii DSL, zwłaszcza ADSL i VDSL, wykorzystuje DMT (Discrete Multi-Tone, dyskretną modulację wielotonową), będącą odmianą . Profile ADSL i ADSL2 z POTS używają 256 podnośnych downstream o odstępie 4,3125 kHz do 1,104 MHz, a G.992.5 używa 512 podnośnych do 2,208 MHz. Każda podnośna otrzymuje liczbę bitów zależną od stosunku sygnału do szumu, a zaszumiona podnośna może otrzymać mniej bitów albo zostać wyłączona.
Rodzina DSL: ADSL, HDSL i VDSL
Termin „xDSL” odnosi się do różnych typów technologii cyfrowej linii abonenckiej, z których każda jest zoptymalizowana pod kątem innych wymagań dotyczących prędkości, odległości i symetrii.
- ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, asymetryczna cyfrowa linia abonencka):
ADSL wykorzystuje jedną parę miedzianą i przydziela większą przepływność downstream niż upstream. G.992.3 wymaga co najmniej 8 Mb/s netto downstream i 800 kb/s upstream, a większe wartości są opcjonalne. G.992.5 rozszerza pasmo downstream i wymaga co najmniej 16 Mb/s downstream. Często podawane 24 Mb/s dotyczy odpowiednio krótkich linii.
- HDSL (High-data-rate Digital Subscriber Line, cyfrowa linia abonencka wysokiej przepływności):
HDSL zapewnia symetryczne przepływności w obu kierunkach. ITU-T G.991.1 opisuje transport 1,544 albo 2,048 Mb/s po miedzi. Zależnie od wariantu system używa jednej, dwóch lub trzech par oraz kodowania liniowego 2B1Q albo CAP.
- VDSL (Very High-speed Digital Subscriber Line, cyfrowa linia abonencka bardzo wysokiej przepływności):
VDSL przeznacza większe widmo na krótszy odcinek miedziany. ITU-T G.993.1 opisuje symetryczne i asymetryczne przepływności sumaryczne rzędu dziesiątek Mb/s oraz plany częstotliwości obejmujące wiele MHz. VDSL jest często uruchamiany z szafy albo węzła budynkowego zasilanego światłowodem, a miedź obsługuje końcowy odcinek do abonenta.
Kompromis odległości i przepływności w xDSL
Tłumienie miedzi i przesłuchy rosną wraz z częstotliwością oraz długością pętli. Przepływność jest wybierana podczas inicjalizacji na podstawie użytecznych podnośnych i skonfigurowanych granic, dlatego jedna zależność między odległością a przepływnością nie pasuje do wszystkich profili xDSL. To ograniczenie wpływa na rozmieszczenie szafy albo zdalnego DSLAM-u.
Zalety i Ograniczenia Technologii DSL
Zalety:
- Istniejąca pętla lokalna: DSL może świadczyć usługę transmisji danych po zainstalowanych miedzianych liniach dostępowych, bez wymiany całej drogi abonenckiej przed uruchomieniem usługi.
- Jednoczesny głos i dane: Profile POTS przenoszą pasmo rozmówne i DSL po jednej parze za pomocą splitterów albo filtrów. Warianty bez splittera mają własne wymagania dotyczące linii i urządzeń telefonicznych.
- Dedykowana para dostępowa: Para lokalna jest przypisana do jednej linii abonenckiej, a agregacja rozpoczyna się w DSLAM-ie. Różni to DSL od współdzielonego segmentu dostępu koncentrycznego.
Ograniczenia:
- Czułość na odległość: Dostępna liczba bitów maleje wraz z odległością od centrali albo szafy. Przyczyną jest kabli miedzianych przy wyższych częstotliwościach.
- Jakość miedzi: Średnica przewodów, złącza, odczepy, cewki ładujące i inne cechy pętli wpływają na osiągalną przepływność oraz stabilność.
- Zakłócenia i przesłuchy: Sygnały DSL współdzielą wiązkę kablową z innymi parami. Sprzężenie między liniami zmniejsza stosunek sygnału do szumu, szczególnie w wyższych pasmach.
- Wyposażenie sieci: Usługa wymaga zakończeń linii DSL, splitterów, gdy zachowuje się głos, oraz urządzeń agregacji i zarządzania po stronie sieciowej.
DSL umożliwiło dostęp szerokopasmowy bez wymiany każdej pętli lokalnej. Przepływność nadal ograniczają tłumienie miedzi, przesłuchy i topologia pętli, a dostęp światłowodowy oferuje szersze medium i jest stosowany przy przebudowie sieci.