خط دیجیتال مشترک نامتقارن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
فارسی English

خط رقمی مشترک نامتقارن (به انگلیسی: Asymmetric Digital Subscriber Line) یا (به انگلیسی: ADSL) یکی از خانواده‌های خط اشتراک دیجیتال Digital Subscriber Line (به انگلیسی: DSL) یا خط اشتراک دیجیتال می‌باشد. انواع DSL معمولاً به صورت xDSL نامگذاری می‌شوند. بر خلاف خطوط معمول تلفنی، این خطوط از تمامی پهنای موجود در خطوط مسی دوطرفه استفاده می‌کنند تا بالاترین سرعت ممکن در ثانیه را ارائه دهند. ADSL) Asymmetric DSL) در واقع نوعی از DSLها می‌باشد که ارتباط آن نامتقارن می‌باشد؛ یعنی سرعت ارسال داده در ثانیه کمتر از دریافت آن می‌باشد. انواع دیگری از xDSLها موجود می‌باشند که از جمله آنها می‌توان به پرسرعت (به انگلیسی: High-Speed DSL) یا (به انگلیسی: HDSL) و متقارن (به انگلیسی: Symmetric DSL) یا (به انگلیسی: SDSL) اشاره کرد.

از آنجا که نشانه بر روی سیم‌های تلفن معمولی مسافت زیادی را نمی‌تواند طی کند ADSL در فواصل اندک قابل استفاده‌است که معمولاً کمتر از ۵ کیلومتر است. وقتی سیگنال به دفتر تلفن منطقه برسد ADSL از آن جدا شده و به سمت شبکه اینترنت هدایت می‌شود و در عین حال – بسامدهای صوتی نشانه نیز وارد شبکه تلفن می‌شوند. به این صورت از یک انشعاب تلفن هم برای برقراری ارتباط تلفنی و هم برای ADSL استفاده می‌کنیم.

توصیف[ویرایش]

عموماً یک مسيرياب برای اتصال به ADSL به کار می‌رود. مودمی که در این تصویر می‌بینید نیز یک نقطه اتصال بیسیم است، چون ارتباط از طریق آنتن برقرار می‌شود.

در ارتباط ADSLازسیم‌های مسی ورودی به منازل استفاده می‌شود این سیمها قابلیت پهنای باند بسیار بالایی دارتد که می‌تواند صوت رادر کنار پکتهای اطاعاتی داشته باشیم انواع دیگر DSLها در این است که در ADSL انتقال داده‌ها در یک جهت بیشتر از جهت دیگر است و به همین دلیل این خط نامتقارن است. ارائه دهندگان خدمات اینترنت از ADSL به عنوان روش مطمئنی برای انتقال داده استفاده می‌کند: در این صورت کاربر برای «دانلود کردن» اطلاعات از اینترنت از مسیر پر سرعت استفاده می‌کند که در این حالت سرورهایی که پهنای باندشان در جهت مخالف است مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

علت استفاده زیاد از ADSL در اقصی نقاط جهان به دو لحاظ تکنیکی و اقتصادی است. از دیدگاه فنی نسبت به بقیه انواع ADSLدر انتهای ADSL(مالتی پلکسر دسترسی به خط اشتراک دیجیتال) این خط اشتراک تداخل اصوات بیشتری وجود دارد. (در واقع در این انتها سیم‌های بسیاری از حلقه‌های محلی به یکدیگر می‌پیوندند). بنابراین در پر ازدحام‌ترین بخش حلقه داخلی، سیگنال ارسال اطلاعات به شبکه در ضعیف‌ترین حالت قرار دارد و سیگنال دریافت اطلاعات در شبکه در قوی‌ترین وضعیت ممکن است. بنابراین از لحاظ فنی می‌توان از DSLAM به عنوان ناقل اطلاعات در نرخ بیت بالاتر از مودمهای نصب شده روی کامپیوترهای شخصی استفاده کرد. از آنجا که کاربر خانگی ترجیح می‌دهد بتواند اطلاعات را با سرعت بیشتری دانلود کند شرکت‌های ارائه دهنده خدمات اینترنت این نیاز مشتری را درک کرده و به سیستم ADSL روی آورده‌اند.

در ADSLهای معمولی نرخ ارسال داده از ۱۲۸ کیلو بیت بر ثانیه آغاز می‌شود (اگر چه معمولاً از حداقل ۵۱۲ کیلو بیت بر ثانیه استفاده می‌شود) و در فاصله ۵/۱ کیلومتر(۵۰۰۰ فوت) از دفتر مرکزی مجهز به ADSLیا پایانه اصلی تا ۸ مگا بیت بر ثانیه افزایش می‌یابد. حداقل نرخ دریافت داده نیز ۶۴ کیلو بیت بر ثانیه‌است و معمولاً به ۱۲۸ یا ۲۵۶ کیلو بیت بر ثانیه نیز می‌رسد و می‌تواند از ۱۰۲۴ کیلو بیت بر ثانیه نیز فراتر برود. گاهی برای اشاره به انواع کم سرعت تر ADSL از واژه ADSL Lite استفاده می‌شود.

توجه داشته باشید که مسافت‌های ارائه شده تقریبی هستند. میرایی سیگنال و نرخ سیگنال به نویز از مشخصه‌های مهم سیگنال هستند که به مسافت وابسته نیستند (برای مثال کابل غیر مسی و ضخامت کابل). عملکرد سیگنال به امپدانس خط نیز وابسته‌است که می‌تواند با توجه به وضعیت آب و هوا و جو تغییر کند (مخصوصا در خطوط قدیمی) و به تعداد و کیفیت اتصالات در طول کابل نیز بستگی دارد.

نسخه جدیدتر با نام ADSL۲+ در فواصل کمتر از ۵/۲ کیلومتر (۸۰۰۰ فوت) امکان دانلود اطلاعات با سرعت ۱۲ مگابایت بر ثانیه را فراهم می‌آورد. استفاده از قالب‌های انعطاف پذیر و اصلاح خطای مناسب تر دلیل افزایش این سرعت است. ADSL2+ که با نام ITU G.۹۹۲٫۵ نیز شناخته می‌شود امکان دانلود با سرعت ۲۴ مگابایت بر ثانیه برای فواصل کمتر از ۵/۱ کیلومتر (۵۰۰۰ فوت) را فراهم می‌آورد و حد بالای طیف دانلود را دوبرابر می‌کند به عدد ۲/۲ مگاهرتز می‌رساند.

ADSL۲/۲+ دارای ویژگی‌های ترکیبی است و خطوط با میرایی بیشتر و نسبت سیگنال به نویز (SNR) کمتر را با یکدیگر ترکیب می‌کند تا تعداد خطوط را دوبرابر کند (سرعت در دوخط برابر ۵۰ مگا بایت بر ثانیه) و مدیریت توان و سازگاری نرخ خط انتقال اشتراک دیجیتال را افزایش دهد – که در نتیجه نرخ ارسال داده بدون نیاز به سنکرون کردن مجدد تغییر می‌کند.

به علت نرخ اندک انتقال داده (در مقایسه با شبکه‌های نوری) حالت انتقال نامتقارن (ATM) فناوری مناسبی برای انتقال داده‌های مالتی پلکسرهای وابسته به زمان مانند اصوات دیجیتال است و در مورد داده‌هایی که کمتر به زمان وابسته‌اند کارایی کمتری دارد به همین علت ADSL معمولاً به همراه حالت انتقال نامتقارن (ATM) به کار گرفته می‌شود. در یک سیستم اجرای سه گانه به ازای خدمات مختلف مدارهای مجازی حالت انتقال نامتقارن (ATM) متفاوتی به کار گرفته می‌شوند.

اخیراً ارائه دهندگان خدمات شبکه به تدریج استفاده از ATM را کاهش داده و از سیستم‌های اترنت استفاده می‌کنند که در آنها IEEE ۸۰۲٫۱Q و/ یا خدمات LAN خصوصی مجازی (VPLS) از روش‌های مالتی پلکسر کردن استفاده می‌کنند. دلیل اصلی این رویکرد هزینه پایین تر سیستم‌های اترنت در مقایسه با سیستم‌های قدیمی تر ATM است.

ارائه دهندگان خدمات ADSL خدمات آدرس دهی IP را به دوصورت پویا و ایستا ارائه می‌کنند. آدرس دهی ایستا برای افرادی که قصد دارند از طریق یک شبکه مجازی خصوصی به دفتر خود وصل شوند و بازی اینترنتی مورد نظرشان را انجام دهند و برای افرادی که می‌خواهند از ADSL استفاده کرده و میزبان سرور وب باشند بسیار مفید است. اینترنت ایران سرعت بسیار پایینی دارد و قطعی‌های زیادی نیز دارد. قیمت آن هم بسیار بسیار بالاست.

ADSL چگونه کار می‌کند[ویرایش]

برروی سیستم[ویرایش]

ADSL از دوباند فرکانسی مجزا استفاده می‌کند که به باند بالا و باند پایین معروف هستند. باند پایین که برای دانلود کردن اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد ارتباط از دفتر مرکزی به کاربر را برقرار می‌کند. باند بالا نیز برای برقراری ارتباط از سمت کاربر به سمت دفتر تلفن مرکزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ADSL استاندارد (ضمیمه الف) پهنای باند ۸۷۵/۲۵ کیلوهرتز تا ۱۳۸ کیلوهرتز برای ارسال اطلاعات از کاربر به دفتر مرکری و پهنای باند ۱۳۸ تا ۱۱۰۴ برای برقراری ارتباط از دفتر مرکزی به کاربر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

محدوده فركانسی ADSL. محدوده فركانسی قرمز رنگ در امواج صوتی تلفنی و محدوده‌های سبز و آبی رنگ در ADSL كاربرد دارند

هر یک از این نواحی به کانال‌های فرکانسی کوچکتر ۳۱۲۵/۴ کیلوهرتزی تقسیم بندی می‌شوند. درهنگام تست مودم ADSL مودم کانال موجود را بررسی می‌کند و کانالی که نسبت سیگنال به نویز قابل قبولی دارد را انتخاب می‌کند. فاصله بین مرکز و مودم یا نویز موجود روی سیم مسی ممکن است خطاهای فرکانسی ایجاد کند. بنابراین وقتی کانال‌های کوچکی انتخاب کنیم وجود خطا در یک کانال باعث نمی‌شود که کل خط غیر قابل استفاده شود: کانال دارای خطا غیر قابل استفاده‌است اما خط ADSL به کار خود ادامه می‌دهد.

ممکن است ارائه دهندگان خدمات از فرکانس‌های بالاتری استفاده کنند. در این صورت باید تجهیزات مورد نیاز در هر دو طرف خط وصل شوند و گاهی ممکن است اختلالات تلفنی به وجود آیند و در نتیجه یک خط برخط دیگر تاثیر بگذارد. بین ظرفیت ADSL و تعداد کانال‌های موجود رابطه مستقیم وجود دارد ظرفیت داده در هر کانال به روش مدولاسیون به کار گرفته شده وابسته‌است.

معمولاً به اشتباه حرف “A” در “ADSL” را به کلمه asynchronous به معنای آسنکرون نسبت می‌دهند بر عکس از فناوری ADSL از پروتکل سنکرون برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود.

مدولاسیون[ویرایش]

در ابتدا ADSL (همانند VDSL) با دو نسخه اصلی با نام‌های مدولاسیون فاز دامنه بدون حامل (CAP) و مالتی پلکسر تقسیم فرکانسی قائم (DMT) روانه بازار شد. تا سال ۱۹۹۶ CAP استاندارد «اصلی» ADSL بود و در حدود ۹۰ درصد از ارتباطات ADSL آن زمان از نوع CAP بود. DMT برای اولین استانداردهای ITU-T ADSL با نام‌های G.۹۹۹٫۲ , G.۹۹۲٫۱ (که به ترتیب «G. dmt» و “G. lite” نیز خوانده می‌شوند) مورد استفاده قرار گرفت بنابراین همه مودم‌های ADSL از طرح مدولاسیون DMT استفاده می‌کنند.

استانداردهای ADSL[ویرایش]

نام استاندارد نام معمول  ؛ نرخ دانلود    ؛ نرخ آپلود  
ANSI T۱٫۴۱۳-۱۹۹۸ Issue 2 ADSL ۸ مگابیت بر ثانیه ۱٫۰ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۱ ADSL ۸ مگابیت بر ثانیه ۱٫۰ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۲ ADSL Lite ۱٫۵ مگابیت بر ثانیه ۰٫۵ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۳/۴ ADSL2 ۱۲ مگابیت بر ثانیه ۱٫۰ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۳/۴ Annex J ADSL2 ۱۲ مگابیت بر ثانیه ۳٫۵ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۳/۴ Annex L

ضمیمه L مربوط به ADSL 2 که به RE- ADSL 2 معروف است و “RE” در آن مخفف “Reach Extended” به معنای ارتقا است در این استاندارد ADSL توان فرکانس‌های پایین که برای انتقال داده به کار می‌روند افزایش می‌یابد تا این سیگنال بتواند تا ۷ کیلومتر (۲۳۰۰۰ فوت) را حل کند.

فرکانس حداکثر در RE- ADSL۲ به ۵۵۲ کیلوهرتز کاهش می‌یابد تا توان کل تقریباً برابر تعداد ارائه شده در ضمیمه الف شود از آنجا که َADSL2–RE برای استفاده در حلقه‌های طولانی طراحی شده‌است در فرکانس‌های بالاتر از ۵۵۲ کیلوهرتز پهنای باند زیادی برای استفاده امواج در نظر گرفته نشده‌است. اگر چه ITU این استاندارد را تصویب کرده‌است اما همه ارائه دهندگان شبکه‌های داخلی از این پروتکل استفاده نمی‌کنند چرا که توان اضافی در فرکانس‌های پایین می‌تواند مشکلاتی را برای سیستم به وجود آورد.

RE-ADSL2 ۵ مگابیت بر ثانیه ۰٫۸ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۵ ADSL2+ ۲۴ مگابیت بر ثانیه ۱٫۰ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۵ Annex L RE-ADSL2+ ۲۴ مگابیت بر ثانیه ۱٫۰ مگابیت بر ثانیه
ITU G.۹۹۲٫۵ Annex M ADSL2+ ۲۴ مگابیت بر ثانیه ۳٫۵ مگابیت بر ثانیه

در ضمیمه‌های M, J فرکانس‌های دانلود و آپلود از مقدار ۱۳۸ کیلوهرتز که در ضمیمه الف به کار رفته به مقدار ۲۷۶ کیلوهرتز تغییر کرده‌است تا فرکانس آپلود بهبود یابد. همچنین همه نسخه‌های «حلقه دیجیتال» ADSL2 و ADSL 2+ (ضمیمه‌های J , I) به شرط آنکه پهنای باندی که به طور معمول برای خدمات تلفن ساده قدیمی (POTS) به کار می‌رود به ADSL اختصاص یافته باشد از یک فرکانس آپلود اضافی به مقدار ۲۵۶ کیلو بیت در ثانیه استفاده می‌کنند.

طیف فرکانسهای مودم فریتز در یک خط ای دی اس ال بلژیک.

ADSL از باند ۱٫۱ مگا هرتز و ADSL۲+ از باند ۲٫۲ مگاهرتز استفاده می‌کنند.

فرکانس‌های دریافت و ارسال اطلاعات ارائه شده از لحاظ نظری حداکثر هستند. توجه داشته باشید از آنجا که مودم‌های DSLAM , ADSL ممکن است بر اساس استانداردهای متفاوت و ناقص پیاده سازی شده باشند برخی از ارائه کنندگان خدمات اینترنت ممکن است سرعت‌های متفاوتی را در تبلیغات خود ذکر کنند. برای نمونه شرکت اریکسون تجهیزاتی غیر استاندارد دارد که سرعت دریافت اطلاعات از اینترنت را در ADSL 2+ , ADSL ۲ به ۲ مگابایت بر ثانیه می‌رساند.

نکته‌هایی برای نصب[ویرایش]

با توجه به آنکه ADSL با طیف خاصی از فرکانس کار می‌کند در هنگام استفاده از آن باید به نکاتی توجه نمود. برای جلوگیری از تداخل ADSL با خطوط تلفنی می‌بایست فیلترهای فرکانسی مناسبی را نصب کرد و در عین حال مراقب بود که سطح سیگنال برای برقراری ارتباط ADSL مناسب باشد.

وقتی DSL برای اولین بار به بازار عرضه شد یک متخصص می‌بایست از محل اقامت مشتری بازدید می‌کرد. یک «اسپلیتر» در نزدیکی محل نصب می‌شود و یک خط داده از آن منشعب می‌گردید در این صورت سیگنال DSL از همان ابتدا جدا می‌شد و در محل اقامت کاربر میرا نمی‌گردید. این روش هزینه زیادی دارد و مشتری‌ها نیز از انتظار برای حضور متخصص در محل ناراضی بودند. بنابراین بسیاری از ارائه دهندگان ADSL به دنبال گزینه‌های نصب خودکار رفتند و در واقع فقط تجهیزات و دستور العمل را به مشتری تحویل می‌دادند و مشتری شخصاً از عهده نصب بر می‌آمد.

به جای جدا کردن سیگنال در نقطه‌ای خارج از محل اقامت روش متفاوتی در پیش گرفته شد: با استفاده از یک فیلتر پایین گذر، سیگنال در پریز هر تلفن «فیلتر» می‌شد که فیلتر به کار رفته در این روش را میکرو فیلتر DSL می‌نامند. در این روش نیاز به سیم کشی در محل اقامت کاربر نیست.

یکی از معایب روش نصب خودکار این است که هنگامی که بیش از پنج وسیله آنالوگ را به خط وصل کنیم سیگنال DSL ممکن است تضعیف شود. امروزه مشکل میرایی سیگنال در اغلب سیم کشی‌های تلفن ساختمان‌ها مشاهده می‌شود. یکی از روش‌های حذف این پدیده این است که برای تمامی پریزهای تلفن موجوددر خانه یک فیلتر ارسال اطلاعات به اینترنت قرار دهیم اما این عمل را در مورد پریز تلفنی که مودم به آن وصل می‌شود انجام ندهیم. از آنجا که اجرای این روش مستلزم ایجاد تغییرات در سیم کشی تلفن ساختمان است و دربرخی از سیم کشی‌های ساختمان (با طراحی ضعیف) جواب نمی‌دهد کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً بهتر است فیلتر را در همه پریزهای تلفن کار بگذاریم. یا در حرکتی بهتر نسبت به نصب فیلتر روی دستگاه تلفن یا هر دستگاه انالوگ دیگر اقدام کنیم و به تاسیسات ساختمان کاری نداشته باشیم.

جستارهای وابسته[ویرایش]

پانویس[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ خط دیجیتال مشترک نامتقارن موجود است.

منابع[ویرایش]

A gateway is commonly used to make an ADSL connection

Asymmetric digital subscriber line (ADSL) is a type of digital subscriber line (DSL) technology, a data communications technology that enables faster data transmission over copper telephone lines than a conventional voiceband modem can provide. It does this by utilizing frequencies that are not used by a voice telephone call.[1] A splitter, or DSL filter, allows a single telephone connection to be used for both ADSL service and voice calls at the same time. ADSL can generally only be distributed over short distances from the telephone exchange (the last mile), typically less than 4 kilometres (2 mi),[2] but has been known to exceed 8 kilometres (5 mi) if the originally laid wire gauge allows for further distribution.

At the telephone exchange the line generally terminates at a digital subscriber line access multiplexer (DSLAM) where another frequency splitter separates the voice band signal for the conventional phone network. Data carried by the ADSL are typically routed over the telephone company's data network and eventually reach a conventional Internet Protocol network.

Overview

ADSL differs from the less common symmetric digital subscriber line (SDSL). Bandwidth (and bit rate) is greater toward the customer premises (known as downstream) than the reverse (known as upstream). This is why it is called asymmetric. Providers usually market ADSL as a service for consumers to provide Internet access in a relatively passive mode: able to use the higher speed direction for the download from the Internet but not needing to run servers that would require high speed in the other direction.

There are both technical and marketing reasons why ADSL is in many places the most common type offered to home users. On the technical side, there is likely to be more crosstalk from other circuits at the DSLAM end (where the wires from many local loops are close to each other) than at the customer premises. Thus the upload signal is weakest at the noisiest part of the local loop, while the download signal is strongest at the noisiest part of the local loop. It therefore makes technical sense to have the DSLAM transmit at a higher bit rate than does the modem on the customer end. Since the typical home user in fact does prefer a higher download speed, the telephone companies chose to make a virtue out of necessity, hence ADSL.

The marketing reasons for an asymmetric connection are that, firstly, most uses of internet traffic will require less data to be uploaded than downloaded. For example, in normal web browsing a user will visit a number of web sites and will need to download the data that comprises the web pages from the site, images, text, sound files etc. but they will only upload a small amount of data, as the only uploaded data is that used for the purpose of verifying the receipt of the downloaded data or any data inputted by the user into forms etc. This provides a justification for internet service providers to offer a more expensive service aimed at commercial users who host websites, and who therefore need a service which allows for as much data to be uploaded as downloaded. File sharing applications are an obvious exception to this situation. Secondly internet service providers, seeking to avoid overloading of their backbone connections, have traditionally tried to limit uses such as file sharing which generate a lot of uploads.

Operation

Currently, most ADSL communication is full-duplex. Full-duplex ADSL communication is usually achieved on a wire pair by either frequency-division duplex (FDD), echo-cancelling duplex (ECD), or time-division duplex (TDD). FDD uses two separate frequency bands, referred to as the upstream and downstream bands. The upstream band is used for communication from the end user to the telephone central office. The downstream band is used for communicating from the central office to the end user.

Frequency plan for ADSL Annex A. Red area is the frequency range used by normal voice telephony (PSTN), the green (upstream) and blue (downstream) areas are used for ADSL.

With commonly deployed ADSL over POTS (Annex A), the band from 26.075 kHz to 137.825 kHz is used for upstream communication, while 138 kHz – 1104 kHz is used for downstream communication. Under the usual DMT scheme, each of these is further divided into smaller frequency channels of 4.3125 kHz. These frequency channels are sometimes termed bins. During initial training to optimize transmission quality and speed, the ADSL modem tests each of the bins to determine the signal-to-noise ratio at each bin's frequency. Distance from the telephone exchange, cable characteristics, interference from AM radio stations, and local interference and electrical noise at the modem's location can adversely affect the signal-to-noise ratio at particular frequencies. Bins for frequencies exhibiting a reduced signal-to-noise ratio will be used at a lower throughput rate or not at all; this reduces the maximum link capacity but allows the modem to maintain an adequate connection. The DSL modem will make a plan on how to exploit each of the bins, sometimes termed "bits per bin" allocation. Those bins that have a good signal-to-noise ratio (SNR) will be chosen to transmit signals chosen from a greater number of possible encoded values (this range of possibilities equating to more bits of data sent) in each main clock cycle. The number of possibilities must not be so large that the receiver might incorrectly decode which one was intended in the presence of noise. Noisy bins may only be required to carry as few as two bits, a choice from only one of four possible patterns, or only one bit per bin in the case of ADSL2+, and very noisy bins are not used at all. If the pattern of noise versus frequencies heard in the bins changes, the DSL modem can alter the bits-per-bin allocations, in a process called "bitswap", where bins that have become more noisy are only required to carry fewer bits and other channels will be chosen to be given a higher burden. The data transfer capacity the DSL modem therefore reports is determined by the total of the bits-per-bin allocations of all the bins combined. Higher signal-to-noise ratios and more bins being in use gives a higher total link capacity, while lower signal-to-noise ratios or fewer bins being used gives a low link capacity.

The total maximum capacity derived from summing the bits-per-bin is reported by DSL modems and is sometimes termed sync rate. This will always be rather misleading, as the true maximum link capacity for user data transfer rate will be significantly lower; because extra data are transmitted that are termed protocol overhead, reduced figures for PPPoA connections of around 84-87 percent, at most, being common. In addition, some ISPs will have traffic policies that limit maximum transfer rates further in the networks beyond the exchange, and traffic congestion on the Internet, heavy loading on servers and slowness or inefficiency in customers' computers may all contribute to reductions below the maximum attainable. When a wireless access point is used, low or unstable wireless signal quality can also cause reduction or fluctuation of actual speed.

In fixed-rate mode, the sync rate is predefined by the operator and the DSL modem chooses a bits-per-bin allocation that yields an approximately equal error rate in each bin.[3] In variable-rate mode, the bits-per-bin are chosen to maximize the sync rate, subject to a tolerable error risk.[3] These choices can either be conservative, where the modem chooses to allocate fewer bits per bin than it possibly could, a choice which makes for a slower connection, or less conservative in which more bits per bin are chosen in which case there is a greater risk case of error should future signal-to-noise ratios deteriorate to the point where the bits-per-bin allocations chosen are too high to cope with the greater noise present. This conservatism, involving a choice of using fewer bits per bin as a safeguard against future noise increases, is reported as the signal-to-noise ratio margin or SNR margin. The telephone exchange can indicate a suggested SNR margin to the customer's DSL modem when it initially connects, and the modem may make its bits-per-bin allocation plan accordingly. A high SNR margin will mean a reduced maximum throughput, but greater reliability and stability of the connection. A low SNR margin will mean high speeds, provided the noise level does not increase too much; otherwise, the connection will have to be dropped and renegotiated (resynced). ADSL2+ can better accommodate such circumstances, offering a feature termed seamless rate adaptation (SRA), which can accommodate changes in total link capacity with less disruption to communications.

Frequency spectrum of modem on ADSL line

Vendors may support usage of higher frequencies as a proprietary extension to the standard. However, this requires matching vendor-supplied equipment on both ends of the line, and will likely result in crosstalk problems that affect other lines in the same bundle.

There is a direct relationship between the number of channels available and the throughput capacity of the ADSL connection. The exact data capacity per channel depends on the modulation method used.

ADSL initially existed in two versions (similar to VDSL), namely CAP and DMT. CAP was the de facto standard for ADSL deployments up until 1996, deployed in 90 percent of ADSL installations at the time. However, DMT was chosen for the first ITU-T ADSL standards, G.992.1 and G.992.2 (also called G.dmt and G.lite respectively). Therefore all modern installations of ADSL are based on the DMT modulation scheme.

Interleaving and fastpath

ISPs (rarely, users) have the option to use interleaving of packets to counter the effects of burst noise on the telephone line. An interleaved line has a depth, usually 8 to 64, which describes how many Reed–Solomon codewords are accumulated before they are sent. As they can all be sent together, their forward error correction codes can be made more resilient. Interleaving adds latency as all the packets have to first be gathered (or replaced by empty packets) and they, of course, all take time to transmit. 8 frame interleaving adds 5 ms round-trip-time, while 64 deep interleaving adds 25 ms. Other possible depths are 16 and 32.

"Fastpath" connections have an interleaving depth of 1, that is one packet is sent at a time. This has a low latency, usually around 10 ms (interleaving adds to it, this is not greater than interleaved) but it is extremely prone to errors, as any burst of noise can take out the entire packet and so require it all to be retransmitted. Such a burst on a large interleaved packet only blanks part of the packet, it can be recovered from error correction information in the rest of the packet. A "fastpath" connection will result in extremely high latency on a poor line, as each packet will take many retries.

Installation problems

ADSL deployment on an existing plain old telephone service (POTS) telephone line presents some problems because the DSL is within a frequency band that might interact unfavourably with existing equipment connected to the line. It is therefore necessary to install appropriate frequency filters at the customer's premises to avoid interference between the DSL, voice services, and any other connections to the line (for example intruder alarms, like "RedCARE" in the UK). This is desirable for the voice service and essential for a reliable ADSL connection.

In the early days of DSL, installation required a technician to visit the premises. A splitter or microfilter was installed near the demarcation point, from which a dedicated data line was installed. This way, the DSL signal is separated as close as possible to the central office and is not attenuated inside the customer's premises. However, this procedure was costly, and also caused problems with customers complaining about having to wait for the technician to perform the installation. So, many DSL providers started offering a "self-install" option, in which the provider provided equipment and instructions to the customer. Instead of separating the DSL signal at the demarcation point, the DSL signal is filtered at each telephone outlet by use of a low-pass filter for voice and a high-pass filter for data, usually enclosed in what is known as a microfilter. This microfilter can be plugged by an end user into any telephone jack: it does not require any rewiring at the customer's premises.

Commonly, microfilters are only low-pass filters, so beyond them only low frequencies (voice signals) can pass. In the data section, a microfilter is not used because digital devices that are intended to extract data from the DSL signal will, themselves, filter out low frequencies. Voice telephone devices will pick up the entire spectrum so high frequencies, including the ADSL signal, will be "heard" as noise in telephone terminals, and will affect and often degrade the service in fax, dataphones and modems. From the point of view of DSL devices, any acceptance of their signal by POTS devices mean that there is a degradation of the DSL signal to the devices, and this is the central reason why these filters are required.

A side effect of the move to the self-install model is that the DSL signal can be degraded, especially if more than 5 voiceband (that is, POTS telephone-like) devices are connected to the line. Once a line has had DSL enabled, the DSL signal is present on all telephone wiring in the building, causing attenuation and echo. A way to circumvent this is to go back to the original model, and install one filter upstream from all telephone jacks in the building, except for the jack to which the DSL modem will be connected. Since this requires wiring changes by the customer, and may not work on some household telephone wiring, it is rarely done. It is usually much easier to install filters at each telephone jack that is in use.

DSL signals may be degraded by older telephone lines, surge protectors, poorly designed microfilters, Repetitive Electrical Impulse Noise, and by long telephone extension cords. Telephone extension cords are typically made with small-gauge, multi-strand copper conductors which do not maintain a noise-reducing pair twist. Such cable is more susceptible to electromagnetic interference and has more attenuation than solid twisted-pair copper wires typically wired to telephone jacks. These effects are especially significant where the customer's phone line is more than 4 km from the DSLAM in the telephone exchange, which causes the signal levels to be lower relative to any local noise and attenuation. This will have the effect of reducing speeds or causing connection failures.

Transport protocols

ADSL defines three "Transmission protocol-specific transmission convergence (TPS-TC)" layers:[4]

In home installation, the prevalent transport protocol is ATM. On top of ATM, there are multiple possibilities of additional layers of protocols (two of them are abbreviated in a simplified manner as "PPPoA" or "PPPoE"), with the all-important TCP/IP at layers 4 and 3 respectively of the OSI model providing the connection to the Internet.

ADSL standards

Frequency plan for common ADSL standards and annexes.
Legend
  POTS/ISDN
  Guard Band
  Upstream
  Downstream ADSL/ADSL2
  Additional Downstream ADSL2+
Version Standard name Common name Downstream rate Upstream rate Approved in
ADSL ANSI T1.413-1998 Issue 2 ADSL 08.08.0 Mbit/s 1.0 Mbit/s 1998
ADSL ITU G.992.1 ADSL (G.dmt) 8.0 Mbit/s 1.3 Mbit/s 1999-07
ADSL ITU G.992.1 Annex A ADSL over POTS 12.0 Mbit/s 1.3 Mbit/s 2001
ADSL ITU G.992.1 Annex B ADSL over ISDN 12.0 Mbit/s 1.8 Mbit/s 2005
ADSL ITU G.992.2 ADSL Lite (G.lite) 01.51.5 Mbit/s 0.5 Mbit/s 1999-07
ADSL2 ITU G.992.3 ADSL2 12.0 Mbit/s 1.3 Mbit/s 2002-07
ADSL2 ITU G.992.3 Annex J ADSL2 12.0 Mbit/s 3.5 Mbit/s
ADSL2 ITU G.992.3 Annex L RE-ADSL2 05.05.0 Mbit/s 0.8 Mbit/s
ADSL2 ITU G.992.4 splitterless ADSL2 01.51.5 Mbit/s 0.5 Mbit/s 2002-07
ADSL2+ ITU G.992.5 ADSL2+ 24.0 Mbit/s 1.1 Mbit/s 2003-05
ADSL2+ ITU G.992.5 Annex M ADSL2+M 24.0 Mbit/s 3.3 Mbit/s 2008
ADSL2++ (up to 3.75 MHz) ADSL4 52.0 Mbit/s ? 5.0 Mbit/s ? In development

See also

References

  1. ^ ANSI T1.413-1998 "Network and Customer Installation Interfaces – Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) Metallic Interface." (American National Standards Institute 1998)
  2. ^ Data and Computer Communications, William Stallings, ISBN 0-13-243310-9, ISBN 978-0-13-243310-5
  3. ^ a b Troiani, Fabio (1999). "Thesis in Electronics Engineering (DU) on ADSL system with DMT modulation in respect of the Standard ANSI T1.413". DSL Knowledge Center. Retrieved 2014-03-06. 
  4. ^ "Recommendation ITU-T G.992.3 - Asymmetric digital subscriber line transceivers 2 (ADSL2)". SERIES G: TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA, DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS Digital sections and digital line system – Access networks. Telecommunication standardization sector of ITU. April 2009. Retrieved 11 April 2012. 

External links

  • The UNH-IOL DSL Knowledge Base (advanced tutorials) [1]