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 (2012) 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. Vonali sebesség (Mbit/sec)
csillapítás 220 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
Átlagos telefonvonalat feltételezve, a várható letöltési sebesség a a DSLAM és a végpont közti távolság függvényében: Vonali sebesség Mbit/sec
Távolság a multiplexertől
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. 221 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
•
Annex A szabvány szerinti rendszer használja az alsó vivőket is, nem ISDN kompatibilis. (Pl.: INVITEL) • 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 a jel/zaj arány). 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, amit pl. a rádiós rendszerekben, diszk rendszerekben használnak. Az ADSL hálózaton egy egyszerű megoldást, az „Interleaving“-et használják. Az eljárás nem növeli a sávszélesség igényt, mindössze a vonal késleltetését növeli a gyakorlat számára legtöbbször lényegtelen mértékben. A példában egy 8 bit +3 redundáns bit esetét vizsgáljuk. Legyen az eredeti üzenetünk : AAAAAAAAaaaBBBBBBBBBbbbCCCCCCCCcccDDDDDDDDdddEEEEEEEEeeeFFFFFFFFfffGGGG GGGGgggHHHHHHHHhhh. 222 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
Ha egy csoporthiba folytán pl.: 2 db, vagy több „e“ jelű bitünk kiesik, akkor az ott reprezentált byte elveszett. Mátrixba rendezve az üzenetünk kiolvashatjuk soronként, vagy oszloponként: 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
Az eredeti bitsorrend helyett oszloponként kiolvasva: ABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGH ABCDEFGHabcdefghabcdefghabcdefgh Ha ebből a sorozatból pl. a 44. bittől törlünk 8 bitet, akkor az alábbi sorozatot látjuk a vevőoldalon: ABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDEFGHABCDxxxxxxxxEFGHABCDEFGH abcdefghabcdefghabcdefgh 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 x x x x
x x x x 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
Az eredeti bitsorrend szerint olvasva minden bitsorozatból 1 bit érvénytelen. 1bitet a hibajavító algoritmusok tudnak javítani. A hibák hossza és a ciklus hossza befolyásolja a javíthatóságot. Ezzel az elrendezéssel és redundanciával pl.: egy 9 bit hosszúságú hiba már nem javítható, csak jelezhető (Hamming kód). Ha növeljük a sorok számát, vagy 4 redundáns bitet használunk (8+4), a javítható bitek száma növekszik.
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.
223 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
A rendszer vázlatos felépítése: Elválasztó szűrő Fali csatlakozó
ADSL NT
ETHERNET Line
ADSL
Alapsávú telefon
12.1 ábra. ADSL analóg telefonnal
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.
12.2 ábra. ADSL szolgáltatás ISDN hálózaton
224 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
Egy szűrő fizikai felépítése:
12.3 ábra. Elválasztó szűrő (splitter). 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. 225 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
A szinkronizálás és hitelesítés néhány másodperctől néhány tíz másodpercig tarthat. Az ADSL kapcsolatot nem kell lebontani az aktív kapcsolat végén. A számlázás adatmennyiség alapján 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 rövid távon nem valósínü az üvegszálas technológia elterjedése.
226 Pandur Béla: Számítógép hálózatok
