Technologia DSL
DSL (od ang. Digital Subscriber Loop) - cyfrowa pętla abonencka, rodzina technologii szerokopasmowego dostępu do Internetu. Standardowa prędkość odbierania danych waha się od 128 Kbps do 24,000 Kbps w zależności od zastosowanej technologii DSL i jej poziomu.
Dla technologii ADSL prędkość wysyłania danych jest niższa od prędkości ich odbierania natomiast symetryczna dla SDSL. Wynalazcą modemów DSL był Joseph W.Lechleitter pracownik firmy Bellcore, który zademonstrował projekt budowy tych urządzeń w latach 80.
Przyłącze lokalne Komutowanej Publicznej Sieci Telefonicznej (Public Switched Telephone Network ) pierwotnie było zaprojektowane dla komunikacji głosowej i sygnalizacji - najstarszych, podstawowych usług telefonicznych POTS, pojęcie komunikacji danych nie było znane. Z przyczyn ekonomicznych system telefoniczny nominalnie przesyła sygnał audio pomiędzy częstotliwościami 300 a 3,400 Hz, które są zgodne z przedziałem wymaganym dla ludzkiej mowy aby była ona jasno zrozumiała. Usługi wykorzystujące modemy Dial-up są ograniczone przez przepustowość kanału POTS.
W lokalnych centralach telefonicznych mowa jest dyskretyzowana do 64 kbit/s strumienia danych w formie 8 bitowego sygnału używającego częstotliwości próbkowania 8,000 Hz, ponieważ zgodnie z teorią Nyquist’a – każdy sygnał powyżej 4,000 Hz nie jest przepuszczany przez sieć telefoniczną.
Przyłącze lokalne łączące centralę telefoniczną z większością abonentów jest zdolne do przesyłania częstotliwości wyższych niż 3.4 kHz limit POTS. Limit może być wyższy w zależności od odległości i jakości przyłącza. Technologia DSL wykorzystuje to wyższe, nieużywane pasmo przyłącza poprzez tworzenie 4312.5 Hz, szerokich kanałów zaczynających się pomiędzy - 10 a 100 kHz - w zależności od skonfigurowania systemu. Przydział kanałów jest kontynuowany na wyższych i wyższych częstotliwościach (do 1.1 MHz dla ADSL) aż do czasu gdy nowe kanały będą uznane za nie nadające do użytku. Każdy kanał jest rozszerzony aby nadawał się do użycia na więcej niż tylko jednej trasie jak jest to w przypadku połączeń POTS. Więcej nadających się do użytku kanałów przyrównuje się do większego dostępnego pasma dlatego ważnymi czynnikami są odległość i jakość linii. Pula nadających się do użycia kanałów jest rozdzielana na dwie grupy strumieni ruchu - wysyłania i odbierania - opartych na wstępnie skonfigurowanych proporcjach. W założonej grupie, odrębne kanały są spajane w jedną parę cykli, każdy w innym kierunku. Podobnie jak analogowe modemy, nadajniki DSL stale monitorują jakość kanałów i w zależności czy dany kanał jest użyteczny czy też nie, są dodawane lub usuwane.
Sukces komercyjny DSL i podobnych technologii w dużej mierze odzwierciedla fakt, iż w ostatnich dekadach, gdy elektronika staje się szybsza i tańsza, koszty wykopu rowów pod nowe okablowanie pozostają nadal wysokie. Wszystkie technologie DSL stosują wysoce złożone algorytmy przetwarzania sygnału cyfrowego pokonując nieodłączne ograniczenia skrętki przewodów. Nie tak dawno koszt podobnej instalacji mógłby być ogromny ale dzięki technologii VLSI, koszt instalacji DSL na istniejących przyłączach lokalnych, z multiplekserem DSLAM na jednym końcu i modemem DSL na drugim wymaga mniejszej ilości nakładów od tych jakie mogłyby być, przy takiej samej trasie i dystansie, instalując nowy światłowód.
Technologia DSL jest stosowana w większości mieszkań i małych biur, odpowiednie filtry umożliwiają jednoczesne działanie usług głosowych oraz DSL. Modem DSL może korzystać z tej samej linii abonenckiej co urządzenia komunikacji oparte na POTS, włączając faksy i modemy analogowe. W tym samym czasie tylko jeden modem DSL może używać linii abonenta. Standardową metodą udostępniania DSL wielu komputerom w tym samym lokalu jest użycie routera, który nawiązuje połączenie pomiędzy modemem DSL a siecią lokalną Ethernet lub Wi-Fi. Kanały strumieni wysyłania i odbierania, są używane do nawiązania połączenia miedzy abonenta a dostawcą usług internetowych.
Asymmetric Digital Subscriber Loop, ADSL (ang. Asymetryczna cyfrowa pętla abonencka), to technologia umożliwiająca asymetryczny dostęp do Internetu, i będąca odmianą DSL. Asymetria polega tutaj na tym, iż przesyłanie danych do użytkownika (do Internetu) jest szybsze od odwrotnego transferu. Technologia ta stworzona została z myślą o użytkownikach częściej odbierających dane (np. ze stron internetowych) niż wysyłających dane (np. posiadających serwer internetowy). W standardzie tym wykorzystuje się zwykłe, miedziane przewody telefoniczne. ADSL pozwala na dużo szybszą komunikację niż technologia modemów telefonicznych, które wszystkie sygnały muszą konertować na sygnał analogowy (po stronie nadawcy), a następnie najczęściej znowu na cyfrowy (po stronie odbiorcy). W technologi ADSL sygnał po obu stronach jest cyfrowy i dlatego, aby możliwa była wymiana danych, zarówno abonent jak i operator (ISP), muszą umieścić na obu końcach linii telefonicznej modemy ADSL. W niektórych rozwiązaniach technicznych odbiorca Internetu musi dodatkowo skorzystać ze splitera, który rozdziela sygnał ADSL od telefonicznego. ADSL pozwala na transmisję z prędkością od 16 kb/s do 8 Mb/s. Prędkość z jaką można wysyłać dane jest zwykle znacznie niższa (najczęściej o połowę i więcej). Pasmo transmisji przedstawiono na poniższym rysunku.
HDSL do transmisji danych korzysta ze starych dobrze znanych od czasów Grahama Bella miedzianych kabli telefonicznych. Wykorzystuje on jednak nie tak jak zwykłe telefony pasmo 300 - 3400Hz, ale dużo szersze bo od 6 do 259kHz. Jest to możliwe dzięki naturalnym pasmom przenoszenia par kabli miedzianych. Technologia HDSL początkowo wykorzystywała do transmisji 2Mbitów/s symetrycznie w obie strony aż 3 par kabli miedzianych (SDSL). Postęp technologiczny objawiający się udoskonaleniem metod kodowania sygnału pozwolił jednak na redukcję najpierw do dwóch, a potem do jednej pary kabli koniecznych do uzyskania pełnej przepustowości 2Mbitów/s symetrycznie jaką zakładało HDSL. Niestety oprócz ewidentnych zalet HDSL jakimi jest wykorzystanie tradycyjnej infrastruktury telefonicznej na drodze do abonenta (ostatniej mili) posiada też wady. Najważniejszą z nich jest silna zależność przepływności od długości kabli oraz stosunkowo mały zasięg ograniczający często zasięg technologi do dużych miast lub małych miasteczek posiadających własną centralę.
RADSL (Rate Adaptive DSL) - wersja technologii szerokopasmowego dostępu do Internetu, Digital Subscriber Loop, która automatycznie dostosowuje szybkość zależnie od jakości sygnału. Współczesne technologie ADSL są w większości właśnie technologiami RADSL. Adaptacyjna wersja asymetrycznego dostępu, nazwana RADSL (Rate Adaptive DSL), 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.
VDSL (ang. Very High Speed DSL) Technologia VDSL może być uważana za rozwinięcie standardu ADSL, a jednocześnie jest kompatybilna z usługami opartymi na technologiach SDH, czy ATM. Większe możliwości transmisyjne systemów zgodnych z tym standardem są osiągane przez użycie pasma częstotliwości o szerokości rzędu 10 do 30 MHz. W związku z tym poważnie ograniczony jest zasięg systemu transmisyjnego – do 1 km, gdyż tłumienie sygnałów o wysokich częstotliwościach w pętli abonenckiej jest bardzo silne. VDSL dopuszcza transmisję zarówno w trybie asymetrycznym jak i symetrycznym, zapewniając przepływności do 56 Mbit/s w trybie asymetrycznym i 26 Mbit/s w każdym kierunku w trybie symetrycznym. Pasmo częstotliwości wykorzystywane w transmisji rozciąga się od 138 kHz do 30 MHz. Jednocześnie zachowując kompatybilność z usługami protokołów wyższych warstw, takich jak ATM czy SDH, system transmisyjny VDSL zapewnia transmisję dwóch ścieżek danych: kanału z przeplotem, przeznaczonego dla danych wymagających szczególnie silnego zabezpieczenia przed zakłóceniami oraz kanału szybkiego, służącego do przesyłania danych wymagających małych opóźnień. Wykorzystanie szerokiego pasma częstotliwości w transmisji VDSL powoduje, że przesyłany sygnał danych jest narażony na silne zakłócenia różnego pochodzenia. Najsilniejszym typem zakłóceń w pętli abonenckiej są przeniki zbliżne i zdalne sygnału, zarówno pochodzenia obcego (przeniki sygnału innych rodzajów systemów działających w obrębie tej samej wiązki łączy) jak i własnego (przeniki sygnału VDSL z innych systemów działających w obrębie tej samej wiązki łączy). W szczególności wyróżnić można zakłócenia pochodzące z transmisji HDSL, w przedziale częstotliwości od 138 kHz do 300 kHz, ADSL, o paśmie do 1,1 MHz, a także innych systemów VDSL wykorzystujących ten sam kabel. Oprócz przeników, bardzo poważnym źródłem zakłóceń transmisji VDSL są szumy pochodzenia radiowego. W ich ramach można wyróżnić przede wszystkim zakłócenia spowodowane interferencją z sygnałami komercyjnych stacji radiowych oraz zakłócenia pochodzące od sygnałów nadajników amatorskich. Powodują one dalsze ograniczenia możliwości transmisyjnych systemu VDSL w określonych przedziałach częstotliwości. Obecność tak szerokiej gamy sygnałów zakłócających o relatywnie dużej mocy (w przypadku sygnałów radia amatorskiego moc zakłóceń może osiągać nawet wartość 0 dBm) powoduje konieczność zastosowania skomplikowanych rozwiązań w układzie transceivera VDSL, takich jak zaawansowane układy korekcji sygnału, czy kompensacji sygnałów radiowych.