Dostęp szerokopasmowy xDSL

Różnorodność systemów DSL

Technologia cyfrowego dostępu abonenckiego DSL (Digital Subscriber Line) jest w Europie jedną z bardziej dynamicznie rozwijających się technologii dostępu szerokopasmowego na najniższym poziomie sieci telekomunikacyjnych. Trendy rozwojowe oparte na asymetrycznych przekazach xDSL obejmują kilka odrębnych technologii o różnych szybkościach działania w bezpośrednim otoczeniu abonenta:

• o podwyższonej przepływności HDSL (High Digital Subscriber Line),
• zintegrowaną IDSL (ISDN DSL),
• asymetryczną ADSL (Asymmetric DSL),
• powszechną CDSL (Consumer DSL),
• symetryczną SDSL (Symmetric DSL),
• adaptacyjną RADSL (Rate Adaptive DSL)
• o wysokiej przepływności VDSL (Very High Speed DSL) dochodzącej do 52 Mb/s w kierunku dosyłowym.

Dwukierunkowe i zwykle asymetryczne końcowe urządzenia komunikacyjne – nazywane coraz częściej modemami DSL – umożliwiają transmisje w szerokim zakresie szybkości (od 640 kb/s do kilkudziesięciu Mb/s) w kierunku abonenta, przez jedną parę przewodów miedzianych łączących użytkownika z najbliższym węzłem telekomutacyjnym. Pozwalają one operatorom sieci na integrowanie tradycyjnych i szerokopasmowych usług telekomunikacyjnych w jednej z dwóch konfiguracji sieciowych: w sieci zintegrowanej lub nakładkowej (overlay) na istniejącą sieć telekomunikacyjną. Możliwość świadczenia wszelkich usług telekomunikacyjnych (głos, dane, szerokopasmowe przekazy multimedialne) – opartych na systemach komutacyjnych 5ESS oraz dostępie asymetrycznym ADSL, symetrycznym HDSL, optycznym FITL bądź bezprzewodowym WLL – czyni z systemu wygodne narzędzie do tworzenia różnorodnych usług bezpośrednio na miejscu u abonenta.

Łącze HDSL

Abonenckie łącze cyfrowe HDSL (High Digital Subscriber Line) o wysokiej przepływności operuje na zwykłej miedzianej skrętce telefonicznej. Normalna szybkość transmisji wynosi 784 kb/s w obu kierunkach przenoszenia lub jednokierunkowo 1544 kb/s dla linii T1 (2048 kb/s dla linii E1). Połączenie pełnodupleksowe o przepływności 2048 kb/s wymaga podwójnej skrętki miedzianej, przy ograniczonym zasięgu, bez stosowania regeneratorów sygnału. Zasięg łącza jest silnie uzależniony od przekroju przewodów miedzianych i wynosi od 4 km (przy przekroju kabli 0,4 mm) do 10 km (przy przekrojach 0,8 mm). Przepływność 2 Mb/s uzyskuje się najczęściej za pomocą efektywnej modulacji z kodowaniem 2B1Q o skuteczności widmowej 2 b/s/Hz. System, wyposażony w multipleksery z podziałem czasu po obydwu stronach łącza między współpracującymi węzłami, zapewnia zwykle przesyłanie strumienia danych (2 Mb/s) lub 30 kanałów telefonicznych, każdy o przepływności 64 kb/s. W Polsce najbardziej znany jako system Watson (oferowany w kilku wersjach do transmisji multimedialnych), a także jako rozwiązania od innych producentów, umożliwiają zwiększenie zasięgu przez wprowadzenie regeneratorów. Najstarsza i najprostsza wersja symetrycznego łącza nazwana SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line), zapewniająca przepływność 384 kb/s w obydwu kierunkach za pomocą pojedynczej skrętki miedzianej, jest stopniowo wypierana przez szybsze łącza HDSL, oferujące przepływność 2 Mb/s za pośrednictwem jednej lub dwóch par (skrętek) linii telefonicznej.

Dostęp asymetryczny DSL

Asymetryczny dostęp abonencki ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) zapewnia przesyłanie sygnałów cyfrowych za pośrednictwem tradycyjnego kabla miedzianego z różnymi przepływnościami, zależnie od kierunku transmisji: większą w stronę abonenta, mniejszą w kierunku odwrotnym. Dostępna szybkość transmisji zależy od wielu czynników, między innymi od długości kabla, jego właściwości oraz zakłóceń pochodzących od urządzeń telekomunikacyjnych. Wysoką przepływność uzyskuje się dzięki zaawansowanej technice modulacji CAP64 (Carrierless Amplitude and Phase Modulation), opracowanej w laboratoriach Bella (Lucent Technologies), także dzięki wieloczęstotliwościowej DMT (Discrete Multitone Technology), rozwijanej ostatnio w modemach klasy xDSL.

Technologia ADSL

Istnieje kilka odmian systemu ADSL o różnej przepływności binarnej:

• najstarsza wersja ADSL-1 pozwala na transmisję do abonenta z szybkością 1,5 Mb/s po łączach abonenckich nie dłuższych niż 5,5 km;
• późniejsza wersja ADSL-2 osiąga szybkość dosyłową 3 Mb/s na odległość 3,7 km;
• najszybsza wersja ADSL-3 operuje z szybkością 6 Mb/s (8 Mb/s), umożliwiając transmisję do abonentów położonych w odległości nie większej niż 2,5 km.

Przepływność kanału od abonenta w kierunku stacji centralnej – wynosząca początkowo 16 kb/s, następnie 64 kb/s, a docelowo 640 kb/s – umożliwia reakcję abonenta na ofertę przesyłanych przez dostawcę usług w szybkim kanale docelowym. Łącze ADSL jest wyposażone dodatkowo w dwukierunkowy kanał analogowy w naturalnym pasmie przenoszenia 4 kHz dla podstawowej usługi telefonicznej POTS.

Technologia CDSL

Inna forma powszechnego asymetrycznego dostępu CDSL, lansowana (przez Rockwella) jako technologia Lite DSL, była przeznaczona dla klientów o umiarkowanych potrzebach komunikacyjnych. W technologii CDSL maksymalna szybkość transmisji w dół do abonenta wynosi 1 Mb/s, natomiast odpowiedź użytkownika nie przekracza 128 kb/s. W odróżnieniu od innych technologii DSL integrujących głos z przekazem danych Lite DSL nie potrzebuje wydzielonej przystawki abonenckiej (set-top-box) do jednoczesnej transmisji mowy i danych.

Technologia RADSL

Adaptacyjna wersja asymetrycznego dostępu, nazwana RADSL, pozwala na automatyczne dopasowanie się współpracujących modemów do przepływności aktualnie dostępnych w torze transmisyjnym. Jest to najbardziej efektywna forma przekazu przez istniejące kanały informacyjne z przepływnością zmieniającą się dynamicznie, nawet w trakcie korzystania z konkretnej usługi telekomunikacyjnej. Programowa zmiana liczby bitów informacyjnych przypadających na jeden zakodowany symbol (od 3 do 8 bitów), w połączeniu ze zmienną szybkością modulacji symboli (360, 656, 952 Bd), umożliwia dostrojenie szybkości transmisji – dyskretnymi krokami co 320 kb/s – do optymalnej przepływności kanału. Dla pasma dosyłowego „w dół” w zakresie szybkości od 680 kb/s do maksymalnej 7,616 Mb/s, natomiast dla pasma interakcyjnego „w górę” również krokami w granicach od 136 kb/s do 1,088 Mb/s.

Technologia VDSL (Very High Digital Subscriber Line) – asymetryczne, abonenckie łącze cyfrowe klasy DSL o bardzo wysokiej przepływności, wykonane przy użyciu kabli światłowodowych. Przepływność w kierunku abonenta osiąga 60 Mb/s (12,96 Mb/s; 25,92 Mb/s; 51,84 Mb/s), zakres zmian przepływności w górę waha się od 2 Mb/s do 20 Mb/s (typowo wynosi 6,4 Mb/s na dystansie 350 m).

Zastosowania ADSL

Opracowany przez ANSI (pierwsze próby w 1993 r. w Bell Atlantic)projekt ADSL, jest przeznaczony do tworzenia usług multimedialnych i nowoczesnych usług interakcyjnych (VOD, IVOD) obejmujących, przekaz do abonenta wybranych filmów i obrazów telewizyjnych, szybki dostęp do Internetu, a także pracę biurową w domu, teleinformację, teleedukację, telezakupy, teleserwis itp. Zaletą systemu jest wykorzystanie istniejących zasobów telekomunikacyjnych opartych na sieci abonenckiej i rozdzielczej, zbudowanych w całości z miedzianych linii telefonicznych – doposażonych w zespoły cyfrowych modemów DSL po obydwu stronach łącza. Zasadniczą wadą systemów ADSL jest wielokrotnie mniejsza szybkość transmisji w porównaniu z systemami opartymi na szerokopasmowych światłowodowych łączach abonenckich, przy wysokim koszcie urządzeń wspomagających. Z tego powodu system ADSL jest nadal często traktowany jako przejściowy – przed powszechnym zastosowaniem torów światłowodowych doprowadzonych bezpośrednio do mieszkania abonenta.

ADSL czy ISDN

Technologia cyfrowa ISDN umożliwia przekazy multimedialne w szerokim zakresie przepływności kanałowych. Nominalna szybkość transmisji przez jedną linię telefoniczną wynosząca 128/144 kb/s (2B) jest niekiedy rozszerzana do 384 kb/s (6B), co odpowiada kanałowi H0 ISDN. Przepływność ta stanowi podstawę rozwoju wideotelefonii i podstawowych usług wideokonferencyjnych (64, 128, 256, i 384 kb/s), także usług faksowych i obrazów z częściowym lub pełnym (384 kb/s) ruchem ramki obrazu. Profesjonalne przekazy wideokonferencyjne nadal potrzebują łączy z przepływnością do 2 Mb/s, co odpowiada szybkości w standardzie pierwotnym PRI ISDN (30B), lecz wymagania na przepływność kanałową na potrzeby wideokonferencji maleją w miarę upływu czasu, proporcjonalnie do postępów w technologiach przenoszenia obrazów. W zakresie szybkości do 128 kb/s transmisja jest obsługiwana i komutowana automatycznie przez standardową centralę telefoniczną, przystosowaną do współpracy z łączami cyfrowymi ISDN. Przekazy cyfrowe powyżej 128 kb/s wymagają uprzedniej rezerwacji i zestawiania łączy przez dostawcę usług lub stosowania trwałych połączeń dzierżawionych o podwyższonej szybkości. Technologia ISDN jest rozwijana głównie w Europie.

W technologii ADSL korzystając z istniejących łączy telefonicznych można w ograniczonym zasięgu uzyskać w kierunku abonenta przepływność od 1,5 Mb/s do 6–8 Mb/s. Połączenia w szerokopasmowym kanale cyfrowym mogą być zestawiane wyłącznie ze stanowiskami (pracy, rozrywki, przekazów wideo i TV) uprzednio uzgodnionymi z operatorem usług lub bezpośrednio zestawiane przez sieć Internetu. Stanowi to jedną z bardziej kłopotliwych, acz charakterystycznych cech asymetrycznej technologii ADSL. Wybrania odpowiedniej sieci, rodzaju usługi i funkcji z przedstawionej oferty dokonuje abonent za pomocą kanału zwrotnego o niewielkiej szybkości (zwykle do 64 kb/s).