Ψηφιακή γραμμή συνδρομητών (Digital Subscriber Line, DSL )

ΥΠΟΒΑΘΡΟ -1 Η ψηφιακή τεχνολογία γραμμών συνδρομητών (Digital Subscriber Line, DSL) είναι μια τεχνολογία modem που χρησιμοποιεί τα υπάρχοντα twisted-pair καλώδια των τηλεφωνικών γραμμών για την μεταφορά ευρωζωνικών δεδομένων, όπως για παράδειγμα εφαρμογές πολυμέσων και video στους συνδρομητές αυτών των υπηρεσιών.

ΥΠΟΒΑΘΡΟ -2 Ο όρος xDSL καλύπτει διάφορες, παρόμοιες, ακόμα και ανταγωνιστικές μορφές του DSL, συμπεριλαμβανομένων των ADSL, SDSL, HDSL, RADSL, και VDSL. Στην τεχνολογία xDSL τα τελευταία χρόνια έχουν ρίξει την προσοχή τους αρκετοί μελετητές δικτύων καθώς και διάφοροι φορείς παροχής υπηρεσιών επειδή υπόσχεται την μετάδοση δεδομένων με υψηλά rates και bandwidth σε διάφορες περιοχές οι οποίες είναι διασκορπισμένες και μάλιστα με σχετικά μικρές αλλαγές στην υπάρχουσα τηλεφωνική υποδομή.

ΥΠΟΒΑΘΡΟ -3 Οι υπηρεσίες xDSL ασχολούνται με point-to-point συνδέσεις που έχουν πρόσβαση σε ένα δίκτυο δημόσιας πρόσβασης μέσω καλωδίωσης twisted-pair χαλκού. Αυτήν την περίοδο η πρωταρχική εστίαση στην τεχνολογία xDSL γίνεται στο επίπεδο της ανάπτυξης και επέκτασης των τεχνολογιών ADSL και VDSL και των αντίστοιχων αρχιτεκτονικών τους. Σε αυτό το κεφάλαιο θα καλύψουμε τα χαρακτηριστικά και τις διαδικασίες των υπομέρους τεχνολογιών ADSL και VDSL.

ADSL -1 Η τεχνολογία ADSL είναι ασυμμετρική. Επιτρέπει περισσότερο εύρος ζώνης downstream (δηλαδή από τον προμηθευτή της δικτυακής υπηρεσίας προς τον συνδρομητή), αλλά λιγότερο εύρος upstream (δηλαδή από τον συνδρομητή προς τον προμηθευτή της υπηρεσίας). Αυτή η ασυμμετρία, συνδυασμένη με την συνεχόμενη πρόσβαση (η οποία αποβάλλει την διαδικασία κλήσης), κάνει το ADSL ιδανικό για Internet/intranet surfing, για video κατ' απαίτηση και για remote πρόσβαση σε ένα LAN. Οι χρήστες αυτών των εφαρμογών κάνουν πολύ περισσότερο downloading πληροφοριών απ' ότι στέλνουν.

ADSL Συνέχεια Το ΑDSL μπορεί να μεταδώσει σε συχνότητες λίγο περισσότερο από 6 Mbps σε έναν συνδρομητή, και περίπου 640 kbps ταυτόχρονα και στις δύο κατευθύνσεις. Τέτοια rates επεκτείνουν την υπάρχουσα ικανότητα πρόσβασης από έναν πολλαπλασιαστικό παράγοντα της τάξης του 50 ή περισσότερο χωρίς την ανάγκη νέας καλωδίωσης. Η τεχνολογία ΑDSL μπορεί κυριολεκτικά να μετασχηματίσει το υπάρχον δημόσιο δίκτυο πληροφοριών από δίκτυο που περιορίζεται κατ' ουσία στη φωνή, στα κείμενα και στα γραφικά χαμηλής ανάλυσης, σε ένα δίκτυο το οποίο θα είναι ικανό για μετάδοση υπηρεσιών πολυμέσων, συμπεριλαμβανομένου του video πλήρους κίνησης σε κάθε σπίτι μέσα στα επόμενα χρόνια.

ADSL -3 Η δικτύωση ADSL

ADSL -4 Επιπροσθέτως το ADSL θα διαδραματίσει έναν σπουδαίο ρόλο κατά τη διάρκεια της επόμενης δεκαετίας καθώς οι τηλεφωνικές επιχειρήσεις μπαίνουν σε νέες αγορές για την μετάδοση πληροφοριών με την μορφή video και multimedia. Όσον αφορά την ευρυζωνική καλωδίωση, αυτή για να φθάσει σε όλους τους ενδεχόμενους συνδρομητές, θα πρέπει να περάσουν αρκετά χρόνια. Η επιτυχία αυτών των νέων υπηρεσιών θα εξαρτηθεί από το αν θα φθάσει σε όσο το δυνατόν περισσότερους συνδρομητές κατά τη διάρκεια των πρώτων ετών. Γεφυρώνοντας κινηματογράφους, τηλεόραση, τηλεοπτικούς καταλόγους, remote CD-ROM, εταιρικά LANs, και το Διαδίκτυο με τα σπίτια και τις επιχειρήσεις των συνδρομητών, η τεχνολογία ADSL θα καταστήσει αυτές τις αγορές βιώσιμες και κερδοφόρες για τις τηλεφωνικές επιχειρήσεις αλλά και για τους προμηθευτές αυτών των υπηρεσιών.

ΟΙ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ADSL Ένα κύκλωμα ADSL συνδέει ένα ADSL modem με το twisted-pair καλώδιο μιας τηλεφωνικής δημιουργώντας τρία κανάλια πληροφορίας : ένα downstream-κανάλι υψηλής ταχύτητας, ένα duplex κανάλι μεσαίας ταχύτητας και ένα βασικό κανάλι τηλεφωνικών υπηρεσιών. Το βασικό κανάλι τηλεφωνικών υπηρεσιών είναι χωρισμένο από το ψηφιακό modem χρησιμοποιώντας κάποια φίλτρα, κατά συνέπεια εγγυάται τη συνεχή βασική τηλεφωνική υπηρεσία, ακόμα κι αν το ADSL κανάλι μετάδοσης δεδομένων δεν δουλεύει. Το κανάλι υψηλής ταχύτητας δουλεύει σε rate από 1,5 έως 6,1 Mbps, ενώ το duplex κανάλι σε rate που κυμαίνονται από 16 ως 640 kbps.

ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ-ΑΠΟΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ ΤΟΥ ADSL Κάθε κανάλι μπορεί επίσης να απο-πολυπλεχτεί και να διαμορφώσει πολλαπλά κανάλια χαμηλότερου όμως rate. Τα ADSL-modems παρέχουν rates για την μετάδοση δεδομένων παρόμοια με την γραμμή Τ1 των βορειοαμερικανικών γραμμών ( T1= 1.544 Mbps και παρόμοια με τα rates της ευρωπαϊκής E1-γραμμής (Ε1= 2.048 Mbps).

Πίνακας που δείχνει τις ταχύτητες του downstream-καναλιού και του duplex-καναλιού

Επιδόσεις του φυσικού στρώματος για το ADSL

ΕΠΙΠΡΟΣΘΕΤΩΣ Οι πελάτες ενός ADSL δικτύου που θέλουν να βρίσκονται με μεγαλύτερες από αυτές τις αποστάσεις μπορούν να το επιτύχουν την χρήση των συστημάτων digital loop carrier (DLC-Systems) που είναι βασισμένα στην μετάδοση μέσω οπτικών ινών. Δεδομένου ότι αυτά τα DLC-συστήματα άρχισαν να γίνονται διαθέσιμα, οι τηλεφωνικές επιχειρήσεις μπορούν να προσφέρουν πρόσβαση οπουδήποτε και σε μικρό χρονικό διάστημα.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΔΙΟΡΘΩΣΗΣ ΛΑΘΩΝ ΣΤΟ ADSL Σαν σήμα σε πραγματικό χρόνο (real-time video), το ψηφιακό βίντεο δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει διαδικασίες ελέγχου λαθών σε επίπεδο σύνδεσης ή επίπεδο network (data-link / network level error check procedures) παρόμοιες με αυτές που βρίσκονται στα επικοινωνιακά συστήματα. Τα ADSL-modems επομένως ενσωματώνουν την προς-τα-εμπρός διόρθωση λαθών (forward error correction) η οποία μειώνει εντυπωσιακά τα λάθη που προκαλούνται από το θόρυβο ώθησης (impulse noise) του σήματος. Επίσης η διόρθωση λαθών που είναι βασισμένη στην τεχνική symbol-by-symbol μειώνει επίσης τα λάθη που προκαλούνται από το συνεχή θόρυβο σε μια γραμμή.

ΛΕΠΤΟΜΕΡΙΕΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ADSL-1 Το ADSL εξαρτάται από την προηγμένη επεξεργασία ψηφιακού σήματος και τους δημιουργικούς αλγορίθμους συμπίεσης τόσου μεγάλου όγκου πληροφοριών μέσω των τηλεφωνικών twisted-pair γραμμών. Επιπλέον, έχει γίνει μεγάλη πρόοδος στους μετασχηματιστές, τα αναλογικά φίλτρα, και στους αναλογικούς/ψηφιακούς μετατροπείς (A/D-converters). Οι μεγάλες σε μήκος τηλεφωνικές γραμμές μπορούν να μειώσουν την ισχύ των σημάτων σε συχνότητα 1 MHz (η άκρη του εύρους ζώνης που χρησιμοποιείται από το ADSL) κατά τουλάχιστον 90 dB, αναγκάζοντας το αναλογικό κομμάτι του ADSL-modem να "δουλέψει πολύ σκληρά" για να αντιληφθεί την ύπαρξη ξεχωριστών καναλιών και να διατηρήσει χαμηλούς ρυθμούς θορύβου.

ΛΕΠΤΟΜΕΡΙΕΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ADSL-2 Εξωτερικά ή φαινομενικά, το ADSL δείχνει σαν μια ομάδα από απλά-διαφανή συγχρονισμένα pipes με διάφορα rates δεδομένων διαμέσω τηλεφωνικών γραμμών. Εσωτερικά ?????

ΛΕΠΤΟΜΕΡΙΕΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ADSL-3

ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ ADSL Για να δημιουργήσουμε πολλαπλά κανάλια, τα ADSL-modems διαιρούν το διαθέσιμο εύρος ζώνης μιας τηλεφωνικής γραμμής με ένα τρόπο από τους εξής δύο : με την πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (frequency-division multiplexing, FDM) ή με την διαδικασία της ακύρωσης ηχούς (echo cancellation)

Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας Η πολυπλεξία FDM ορίζει μια ζώνη για δεδομένα upstream και μια άλλη ζώνη για τα δεδομένα downstream. Το downstream-μονοπάτι κατόπιν διαιρείται με πολυπλεξία time-division σε ένα ή περισσότερα κανάλια μεγάλης ταχύτητας και σε ένα ή περισσότερα κανάλια μικρής ταχύτητας. Το upstream-μονοπάτι πολύ-πλέκεται επίσης σε αντίστοιχα αργόστροφα κανάλια.

Πολυπλεξία ακύρωσης ηχούς Η διαδικασία ακύρωσης ηχούς ορίζει το upstream-εύρος-ζώνης έτσι ώστε να επικαλύπτει το downstream αλλά διαχωρίζει όμως τα δύο με τη βοήθεια της τοπικής ακύρωσης ηχούς, μια τεχνική που είναι γνωστή στα modems V.32 και V.34. Επίσης με οποιαδήποτε από τις δύο παραπάνω τεχνικές, το ADSL διαχωρίζει την περιοχή συχνότητας των 4 kHz για τη βασική τηλεφωνική υπηρεσία στο DC τέλος αυτού του εύρους ζώνης.

ADSL - FORUM Φόρουμ διαιρείται στις ακόλουθες έξι περιοχές, κάθε μια από τις οποίες μελετάται με μια ξεχωριστή ομάδα εργασίας μέσα στην Τεχνική Επιτροπή: ATM μέσω ADSL (συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς και των πτυχών αρχιτεκτονικής end-to-end) Πακέτα μέσω ADSL (αυτή η ομάδα εργασίας ολοκλήρωσε πρόσφατα την εργασία της) CPE/CO (εξοπλισμός εγκαταστάσεων πελατών/κεντρικά γραφεία, customer premises equipment/central office) Διεπαφές και διαμορφώσεις Διαδικασίες Διαχείριση δικτύων Δοκιμές και δια-λειτουργικότητα

ΨΗΦΙΑΚΗ ΓΡΑΜΜΗ ΣΥΝΔΡΟΜΗΤΩΝ ΥΨΗΛΟΤΑΤΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ (Very-High-Data-Rate Digital Subscriber Line, VDSL)

VDSL Μία ελκυστική εναλλακτική λύση, η οποία σύντομα θα είναι και εμπορικά πρακτική, είναι ένας συνδυασμός οπτικών ινών οι οποίες θα συνδέονται με τις οπτικές μονάδες δικτύων (optical network units, ONUs) και τελικά με ξεχωριστές συνδέσεις χαλκού θα καταλήγουν στα σπίτια μας. Αυτή η τοπολογία, που καλείται συχνά "ίνα στη γειτονιά" (fiber to the neighborhood, FTTN), εξυπηρετείται και ταιριάζει με την τεχνολογία VDSL. Με απλά λόγια, το VDSL διαβιβάζει δεδομένα με μεγάλη ταχύτητα μέσω της καλωδίωσης των τηλεφωνικών γραμμών χαλκού, όπου αυτή η ταχύτητα μετάδοσης εξαρτάται άμεσα από το πραγματικό μήκος των γραμμών.

ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ VDSL Το μέγιστο downstream rate υπό εξέταση είναι μεταξύ 51 και 55 Mbps σε γραμμές έως 300 μ. μήκος. Για μήκη γραμμών έως και 1500 μ. το μικρότερο downstream rate που εμφανίζεται είναι της τάξεως των 13 Mbps. Τα Upstream rates στα πρώτα μοντέλα του VDSL θα είναι ασυμμετρικά, δηλαδή ακριβώς όπως και στο ADSL, με ταχύτητες από 1,6 έως 2,3 Mbps. Και τα δύο κανάλια δεδομένων θα χωριστούν όσον αφορά τη συχνότητα σε ζώνες που χρησιμοποιούνται για τη βασική τηλεφωνική υπηρεσία και τα ψηφιακά δίκτυα ολοκληρωμένων υπηρεσιών (ISDN), και έτσι να παρέχουν διευκόλυνση των φορέων παροχής υπηρεσιών έτσι ώστε να ενσωματώσουν το VDSL στις υπάρχουσες υπηρεσίες.

Περιγραφή των συσκευών σε ένα δίκτυο VDSL

Προβλεπόμενες δυνατότητες του VDSL Τα Downstream rates προέρχονται από υπο-πολλαπλάσια της κανονικής ταχύτητας του SONET και του SDH των 155.52 Mbps, δηλαδή 51,84 Mbps, 25,92 Mbps, και 12,96 Mbps. Κάθε ένα από αυτά τα rates έχει μια αντίστοιχη σειρά στόχων όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα Τα προς συζήτηση upstream rates κατηγοριοποιούνται σε τρεις γενικές κατηγορίες: 1.6-2.3 Mbps. 19.2 Mbps Ίσο με το downstream

Διαχωρισμός καναλιών VDSL

Η σχέση του VDSL με το ADSL

HDSL Το ακρωνύμιο HDSL προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων High-bit-rate Digital Subscriber Line και σε αντίθεση με το ADSL είναι συμμετρικό και προσφέρει τον ίδιο ρυθμό μεταφοράς δεδομένων (μέχρι 2 Mbps) τόσο για τη αποστολή όσο και για τη λήψη. Ωστόσο, η μέγιστη απόσταση μεταξύ των δύο άκρων δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 3,5 km. Μια άλλη βασική διαφορά από το ADSL είναι ότι απαιτείται η εγκατάσταση 2 τηλεφωνικών γραμμών (2 συνεστραμμένα καλώδια).

SDSL Το SDSL, Single-line Digital Subscriber Line, είναι μια τεχνολογία παρόμοια με το HDSL όσον αφορά στο ρυθμό μεταφοράς δεδομένων (μέχρι 2 Mbps), που απαιτεί όμως μόνο ένα συνεστραμμένο ζεύγος χαλκού. Για το λόγο αυτό, η μέγιστη απόσταση μεταξύ των δύο άκρων δεν μπορεί να ξεπερνά τα 3 km.

VDSL Το VDSL, Very-high-data-rate Digital Subscriber Line, βρίσκεται ακόμη σε φάση ανάπτυξης και υπόσχεται να δώσει εντυπωσιακά μεγαλύτερες ταχύτητες που μπορεί να φτάνουν τα 52 Mbps, με περιορισμό όμως τη μέγιστη απόσταση μεταξύ των δύο άκρων του χάλκινου αγωγού. Ανάλογα με την υλοποίηση, το VDSL δε μπορεί να ξεπερνά το 1,5 km και οι ρυθμοί μετάδοσης κυμαίνονται για τη λήψη από 13 έως 52 Mbps και για την αποστολή από 1,5 έως 2,3 Mbps

Πλεονεκτήματα Ταχύτητας