12. ADSL szolgáltatás Az ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) vagyis Aszimmetrikus Digitális Előfizetői Vonal, egy a hagyományos telefonvonalak kihasználására létrehozott gyors adatátviteli technológia. A technológiával a szolgáltató a meglévő hálózatán szolgáltat a korábbi modemes eljárásokhoz képest sokszoros sebességgel, anélkül, hogy az előfizetői vonal utolsó szakaszát lecserélné. Az előfizetői hurok utolsó szakaszának cseréje a legkörülményesebb, hiszen itt kellene a telkeken, házakon belül kábelezni. Jelenleg (2010) számottevően megbízhatóbb, gyorsabb eljárások is rendelkezésre állnak mint az ADSL. Az ADSL elsősorban üzleti, gazdasági megfontolások miatt kerül alkalmazásra. A meglévő infrastruktúra és az olcsó jelfeldolgozó processzorok léte tette gazdaságosan alkalmazhatóvá a technológiát. Valószínűsíthető, hogy az üvegszálas kábelek kiépítése az előfizetői végpontig, továbbá vezeték-nélküli eljárások ki fogják szorítani a piacról. A nevében szereplő „Asymmetric” kifejezés azt jelenti, hogy a legtöbb megvalósításban a feltöltési és a letöltési sebesség különböző. Az első generációs ADSL feltöltési sebessége 64-832 Kbit/sec, a letöltési sebesség 256 Kbit/sec – 8096 Kbit/sec lehet. A második generációs ADSL2 továbbfejlesztett verziója, az ADSL2+ maximum 24 Mbit/sec letöltési sebességet tesz lehetővé. Ezek az értékek azonban csak rövid távolságon (300m-1,5Km) tarthatók. A hagyományos telefonvezeték csillapítása nagy, így a végponton a jel/zaj viszony által (Shannon-féle korlát) meghatározott maximális adatátviteli sebesség a DSLAM (Digital Subscriber Line Acces Multiplexer, központi egység) és a végpont közötti távolsággal rohamosan csökken. letöltési sebesség
csillapítás 220 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
Átlagos telefonvonalat feltételezve, a várható letöltési sebesség a a DSLAM és a végpont közti távolság függvényében:
12.1 Műszaki megoldások Műszakilag a jelenleg elterjedtebb modulációs eljárás az OFDM (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing) . Az OFDM széleskörű alkalmazását az olcsó jelfeldolgozó (DSP) áramkörök megjelenése tette lehetővé a 90-es évek elején. A gyos Fourier transzformáció matematikailag nem új, csak az olcsó áramköri megoldás váratott magára. Az első generációs ADSL frekvenciasávjai: 0-4 KHz hagyományos analóg telefon 25,875 – 138KHz feltöltési irány 138 – 1104 KHz letöltési irány A csatornák távolsága 4312,5 Hz. A beszédcsatornát egy szűrővel választjuk le az adatátviteli frekvenciasávokról. Az átviteli csatornák száma 256. Az alsó 32 vivő az ISDN kompatibilitás miatt kihasználatlan lehet. Az ISDN kompatibilitást nem minden szolgáltató biztosítja. • Annex A szabvány szerinti rendszer használja az alsó vivőket is, nem ISDN kompatibilis. (Pl.: INVITEL) 221 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
• Annex B szabvány ISDN kompatibilis (Pl.: Magyar Telecom). Egy vivőre, egy szimbólumban 2-15 bitnyi adat kódolható, a jel/zaj arány függvényében. Az ADSL+ szabványnak megfelelő rendszerekben szélesebb sávot kell használni. Az átviteli sebesség növelése a további frekvenciák bekapcsolását igénylik. A szabványos frekvenciakiosztás:
Külső zavarok hatásának csökkentése: „Bitswapping: ha ez a funkció be van kapcsolva, az lehetővé teszi a modem számára, hogy a vonal folyamatosan változó minőségének megfelelően bizonyos vivőkön csökkentse az átvihető bitek számát, míg más vivőkön növelje (attól függően, hogy az adott vivőn romlik, vagy javul az SNR). Fontos, hogy a bitswapping nem képes a durván romló jelminőséget kompenzálni, mivel a bitswappingnál az összes átviteli bitek száma mindig azonos. (ha például egy komolyabb zajbeszivárgás miatt több vivő is teljesen kiesik, az ADSL elbontja a kapcsolatot a bitswapping megléte ellenére is).“ (Wikipedia)
Csoporthibák hatásának csökkentése A kommunikációs vonalakon a jellemző hiba a csoporthiba, mikor egymást követő 10-20 bit hibás, vagy legalább bizonytalan. Egy erre a területre eső byte a szokásos előre javító eljárásokkal nem javítható. Még a 12 bites (8+4) kódolást használó rendszerek sem tudják javítani. A megoldás az lehet, ha az egymást követő biteket nem egymás után, hanem ciklikus csoportokban elosztva továbbítjuk. A komplex megoldást a Reed–Solomon kódolás jelenti. Az ADSL hálózaton egyszerűsített megoldást, az „Interleaving“-et használják. Az eljárás nem növeli a sávszélesség igényt, mindössze a vonal késleltetését növeli a gyakorlat számára legtöbbször lényegtelen mértékben. Legyen az eredeti üzenetünk : aaaaaaaaaaabbbbbbbbbbbcccccccccccdddddddddddeeeeeeeeeeefffffffffffggggggggggghhh hhhhhhhh. 222 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
Ha egy csoporthiba folytán pl.: valamennyi „e“ jelű bitünk kiesik, akkor az ott reprezentált byte elveszett. Mátrixba rendezve az üzenetünk , a kiolvasási irányokkal: a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
a b c d e f g h
Változtassuk meg az adási sorrendet, és az oszlopok sorrendjében adjunk: abcdefghabcdefghabcdefghabcdefghabcdefghabcefgabcdefghabcdefghabcdefghabcdefgh abcdefghabcdefgh Ha ebből a sorozatból ugyanonnan, a 44. bittől törlünk 11bitet, akkor az alábbi sorozatot látjuk a vevőoldalon: abcdefghabcdefghabcdefghabcdefghxxxxxxxxxxxabcdefghabcdefghabcdefghabcdefgh abcdefghabcdefgh Az eredeti bitsorrend helyreállítása után minden bitsorozatból 1 bit hiányzik, amit a hibajavító algoritmusok tudnak javítani. A hibák hossza nyilván befolyásolja a javíthatóságot. Ezzel az elrendezéssel és redundanciával pl.: egy 12 bit hosszúságú hiba már nem javítható, csak jelezhető. 12.2 Fizikai megvalósítás: Az ADSL rendszer alapkoncepciója szerint az analóg telefon továbbra is működőképes marad. Az analóg jeleket hordozó sávot és az OFDM által használt sávokat LC szűrővel (splitter) szét lehet választani, így a két rendszer nem zavarja egymást. Ha az analóg telefon helyett IP alapú rendszert használunk, akkor a „splitter“ felesleges, nem kell beépíteni.
A rendszer vázlatos felépítése: Elválasztó szűrő Fali csatlakozó
ADSL NT
ETHERNET Line
ADSL
Alapsávú telefon
12.1 ábra. ADSL analóg telefonnal 223 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
Megvalósítható az ISDN telefon mellett is ADSL adatátvitel. Ilyenkor az alsó frekvenciasáv módosul (magasabbra tolódik), hiszen az ISDN működéséhez szükség van az alsó 200KHz-es tartományra. ADSL NT
Elválasztó szűrő Fali csatlakozó
Line
ETHERNET
ADSL
ISDN
S-BUSZ
ISDN NT
ISDN telefon
12.2 ábra. ADSL szolgáltatás ISDN hálózaton Egy szűrő fizikai felépítése:
12.3 ábra. Elválasztó szűrő (splitter). 224 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
A szűrő bemenetén jól látható a túlfeszültség védelem, majd az LC tagokkal megvalósított passzív szűrő. A mobil telefonok terjedésével a hagyományos telefon-szolgáltatás el is maradhat. 2004-től a szolgáltatók értékesítenek u.n. „meztelen ADSL”-t , ahol a hagyományos telefon nélkül működik az ADSL. 12.3 Kapcsolódási procedúra Az ADSL modem és a DSLAM kapcsolódásának lépései: • MODEM saját teszt • MODEM és a számítógép közti kapcsolat ellenőrzése. A M-Telecom hálózatán a kezdeti kapcsolatfelvétel a 96.vivőn, 414kHz-en történik. Itt ellenőrzi a kapcsolat meglétét, és a csillapítást. Ez után a MODEM-ek sávonként egyeztetik a paramétereket. • Szinkronizálás a MODEM és a DSLAM között. A szinkronizálás és hitelesítés néhány másodperctől néhány tíz másodpercig tarthat. Az ADSL kapcsolatot nem kell lebontani az aktív kapcsolat végén. A számlázás adatmennyiség alpján történik. A korszerű ADSL modemek valójában komplex eszközök, általában router és tűzfal funkciókat is tartalmaznak. Kényelmi okokból tárolják a felhasználói belépési adatokat is. Az ADSL eszköz és számítógép között sokféle kapcsolat képzelhető el (soros port, USB, ETHERNET). A legelterjedtebb az ETHERNET. Protokollként a PPP-t (Point-to-Point Protocol) használják . Gyakorlati megvalósítása a Pointto-Point Protocol over ETHERNET. 12.4 Fejlesztési irányok A szolgáltatók a megnövelt sávszélességet kihasználva új üzleti elemeket vezetnek be. Az első jogilag szabályozott „Triple- play” rendszert 2007. márciusában helyezték üzembe DélCarolinában és Nebraskában. A „hármas” szolgáltatás a hang-adat-TV együttes szolgáltatása. A kétirányú kapcsolat a televíziózás új, interaktív módját is lehetővé teszi. A TV-műsor (kép és hang egyidejű) átvitelének biztosítására a rendszer kiegészül egy Set– Top–Box nevű eszközzel, ami saját processzorral, memóriával rendelkezik. Feladata, hogy a MPEG-2 szabvány szerinti videó-anyagot előfeldolgozza, a szakaszosan letöltött anyagot folyamatosan adja át a TV rendszernek. Lehetővé teszi a kétirányú kommunikációt számítógép nélkül, a TV készülék eszközeivel. A sávszélesség növelésére megjelentek új szabványok, mint a VDSL2, ami 250Mbit/sec maximális letöltési sebességet érhet el a DSLAM néhány száz méteres körzetében. A széles sávú szolgáltatások ilyen fejlődése egyes vélemények szerint oda vezet, hogy az előfizetői végpontig kiépül az üvegszálas hálózat, ami az ADSL technológia végét jelenti. Megszűnik a hagyományos telefon szolgáltatás is, aminek helyét az IP alapú rendszer veszi át. A várakozásnak megfelelően változott a szolgáltatás pl.: Bajorországban. A magyar piacon ez a tendencia nem érvényesül. A Triple-play terjed, de hagyományos ADSL kapcsolatra alapozva. Erős versenytársként jelentek meg az adatátvitelben a rádiós hálózatok, és a fejlesztési irányok nem láthatók egyértelműen. 225 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
