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Un gateway è comunemente usato per fare una connessione ADSL

Asymmetric digital subscriber line (ADSL) è un tipo di DSL (digital subscriber line), la tecnologia, una tecnologia di comunicazione dati che consente di velocizzare la trasmissione di dati su linee telefoniche in rame di un convenzionale voiceband modem è in grado di fornire. ADSL differisce dalla meno comune symmetric Digital Subscriber line (SDSL). In ADSL, la larghezza di banda e il bit rate sono detti asimmetrici, il che significa maggiore verso i locali del cliente (a valle) rispetto al contrario (a monte). I fornitori di solito commercializzano ADSL come servizio di accesso a Internet principalmente per scaricare contenuti da Internet, ma non per servire contenuti accessibili da altri.

Panoramica

ADSL funziona utilizzando lo spettro sopra la banda utilizzata dalle chiamate telefoniche vocali. Con un filtro DSL, spesso chiamato splitter, le bande di frequenza sono isolate, permettendo una singola linea telefonica per essere utilizzato sia per il servizio ADSL e telefonate allo stesso tempo. ADSL è generalmente installato solo per brevi distanze dalla centrale telefonica (l’ultimo miglio), in genere meno di 4 chilometri (2 miglia), ma è stato conosciuto per superare 8 chilometri (5 miglia) se il calibro filo originariamente prevista consente un’ulteriore distribuzione.

Alla centrale telefonica, la linea termina generalmente in un digital subscriber line access multiplexer (DSLAM) dove un altro splitter di frequenza separa il segnale in banda vocale per la rete telefonica convenzionale. I dati trasportati dall’ADSL vengono in genere instradati sulla rete dati della compagnia telefonica e alla fine raggiungono una rete di protocollo Internet convenzionale.

Ci sono ragioni tecniche e di marketing per cui ADSL è in molti luoghi il tipo più comune offerto agli utenti domestici. Dal punto di vista tecnico, è probabile che ci sia più diafonia da altri circuiti all’estremità DSLAM (dove i fili di molti anelli locali sono vicini l’uno all’altro) rispetto ai locali del cliente. Quindi il segnale di upload è più debole nella parte più rumorosa del loop locale, mentre il segnale di download è più forte nella parte più rumorosa del loop locale. Ha quindi senso tecnico avere il DSLAM trasmettere a un bit rate più elevato rispetto al modem sul lato del cliente. Dal momento che l’utente domestico tipico infatti preferisce una maggiore velocità di download, le compagnie telefoniche hanno scelto di fare una virtù per necessità, quindi ADSL.

Le ragioni di marketing per una connessione asimmetrica sono che, in primo luogo, la maggior parte degli utenti del traffico Internet richiederà meno dati da caricare che da scaricare. Ad esempio, nella normale navigazione web, un utente visiterà un certo numero di siti web e dovrà scaricare i dati che comprendono le pagine web dal sito, immagini, testo, file audio ecc. ma caricheranno solo una piccola quantità di dati, poiché gli unici dati caricati sono quelli utilizzati allo scopo di verificare la ricezione dei dati scaricati (in connessioni TCP molto comuni) o qualsiasi dato immesso dall’utente in moduli ecc. Ciò giustifica che i fornitori di servizi Internet offrano un servizio più costoso rivolto agli utenti commerciali che ospitano siti web e che hanno quindi bisogno di un servizio che consenta di caricare quanti più dati possibile. Le applicazioni di condivisione di file sono un’ovvia eccezione a questa situazione. In secondo luogo i fornitori di servizi Internet, cercando di evitare il sovraccarico delle loro connessioni backbone, hanno tradizionalmente cercato di limitare gli usi come la condivisione di file che generano un sacco di upload.

Funzionamento

Attualmente, la maggior parte delle comunicazioni ADSL è full-duplex. La comunicazione ADSL full-duplex viene solitamente raggiunta su una coppia di cavi tramite duplex a divisione di frequenza (FDD), duplex a cancellazione di eco (ECD) o duplex a divisione di tempo (TDD). FDD utilizza due bande di frequenza separate, denominate bande upstream e downstream. La banda a monte viene utilizzata per la comunicazione dall’utente finale all’ufficio centrale telefonico. La banda a valle viene utilizzata per comunicare dall’ufficio centrale all’utente finale.

Piano di frequenza per l’ADSL Allegato A. L’area rossa è l’intervallo di frequenza utilizzato dalla normale telefonia vocale (PSTN), le aree verdi (a monte) e blu (a valle) sono utilizzate per l’ADSL.

Con l’ADSL comunemente distribuita su POTS (allegato A), la banda da 26.075 kHz a 137.825 kHz viene utilizzata per la comunicazione a monte, mentre 138-1104 kHz viene utilizzata per la comunicazione a valle. Sotto il solito schema DMT, ciascuno di questi è ulteriormente suddiviso in canali di frequenza più piccoli di 4,3125 kHz. Questi canali di frequenza sono talvolta definiti bidoni. Durante l’addestramento iniziale per ottimizzare la qualità e la velocità di trasmissione, il modem ADSL verifica ciascuno dei contenitori per determinare il rapporto segnale-rumore alla frequenza di ciascun contenitore. La distanza dalla centrale telefonica, le caratteristiche del cavo, le interferenze delle stazioni radio AM e le interferenze locali e il rumore elettrico nella posizione del modem possono influire negativamente sul rapporto segnale-rumore a determinate frequenze. I contenitori per le frequenze che presentano un rapporto segnale-rumore ridotto verranno utilizzati a una velocità di trasmissione inferiore o non del tutto; ciò riduce la capacità massima di collegamento ma consente al modem di mantenere una connessione adeguata. Il modem DSL farà un piano su come sfruttare ciascuno dei bidoni, a volte chiamato “bit per bin” allocazione. Quei bidoni che hanno un buon rapporto segnale-rumore (SNR) saranno scelti per trasmettere segnali scelti da un numero maggiore di possibili valori codificati (questo intervallo di possibilità equivale a più bit di dati inviati) in ogni ciclo di clock principale. Il numero di possibilità non deve essere così grande che il ricevitore potrebbe decodificare erroneamente quale era destinato in presenza di rumore. I contenitori rumorosi possono essere tenuti a trasportare solo due bit, una scelta tra solo uno dei quattro modelli possibili, o solo un bit per contenitore nel caso di ADSL2+, e i contenitori molto rumorosi non vengono utilizzati affatto. Se il modello di rumore rispetto alle frequenze udite nei bidoni cambia, il modem DSL può alterare le allocazioni bit per bin, in un processo chiamato “bitswap”, in cui i bidoni che sono diventati più rumorosi devono solo trasportare meno bit e altri canali saranno scelti per ricevere un carico maggiore.

La capacità di trasferimento dati riportata dal modem DSL è determinata dal totale delle allocazioni bit per bin di tutti i bin combinati. Rapporti segnale-rumore più elevati e più bidoni in uso offrono una maggiore capacità di collegamento totale, mentre rapporti segnale-rumore più bassi o meno bidoni in uso offrono una capacità di collegamento bassa. La capacità massima totale derivata dalla somma dei bit per bin viene segnalata dai modem DSL e talvolta viene definita velocità di sincronizzazione. Questo sarà sempre piuttosto fuorviante: la vera capacità massima di collegamento per la velocità di trasferimento dei dati degli utenti sarà significativamente inferiore perché vengono trasmessi dati extra che vengono definiti overhead del protocollo, cifre ridotte per le connessioni PPPoA di circa l ‘ 84-87%, al massimo, essendo comuni. Inoltre, alcuni ISP avranno politiche di traffico che limitano ulteriormente le velocità massime di trasferimento nelle reti oltre lo scambio, e la congestione del traffico su Internet, il carico pesante sui server e la lentezza o l’inefficienza nei computer dei clienti possono contribuire a riduzioni al di sotto del massimo raggiungibile. Quando viene utilizzato un punto di accesso wireless, la qualità del segnale wireless bassa o instabile può anche causare riduzione o fluttuazione della velocità effettiva.

In modalità a tasso fisso, la velocità di sincronizzazione è predefinita dall’operatore e il modem DSL sceglie un’allocazione bit per bin che produce un tasso di errore approssimativamente uguale in ciascun bin. In modalità a tasso variabile, i bit-per-bin sono scelti per massimizzare la velocità di sincronizzazione, soggetto a un rischio di errore tollerabile. Queste scelte possono essere conservatore, dove il modem sceglie di assegnare un numero inferiore di bit per bin che forse potrebbe, una scelta che rende per una connessione lenta, o meno conservativo in cui più mux sono scelti in tal caso c’è un maggiore rischio di errore dovrebbe futuro segnale-rumore si deteriorano al punto in cui il bit-per-bin allocazioni scelto sono troppo alti per far fronte con maggiore rumore presente. Questo conservatorismo, che comporta la scelta di utilizzare meno bit per bin come salvaguardia contro futuri aumenti del rumore, è riportato come margine del rapporto segnale-rumore o margine SNR.

La centrale telefonica può indicare un margine SNR suggerito al modem DSL del cliente quando si connette inizialmente, e il modem può fare il suo piano di allocazione bit per bin di conseguenza. Un elevato margine SNR significherà un throughput massimo ridotto, ma maggiore affidabilità e stabilità della connessione. Un basso margine SNR significherà alte velocità, a condizione che il livello di rumore non aumenti troppo; in caso contrario, la connessione dovrà essere eliminata e rinegoziata (risincronizzata). ADSL2 + può adattarsi meglio a tali circostanze, offrendo una funzionalità denominata Seamless Rate Adaptation (SRA), che può adattarsi ai cambiamenti nella capacità di collegamento totale con minori interruzioni delle comunicazioni.

Spettro di frequenza del modem su linea ADSL

I fornitori possono supportare l’utilizzo di frequenze più alte come estensione proprietaria dello standard. Tuttavia, ciò richiede la corrispondenza delle apparecchiature fornite dal fornitore su entrambe le estremità della linea e probabilmente causerà problemi di diafonia che interessano altre linee nello stesso pacchetto.

Esiste una relazione diretta tra il numero di canali disponibili e la capacità di throughput della connessione ADSL. L’esatta capacità di dati per canale dipende dal metodo di modulazione utilizzato.

ADSL esisteva inizialmente in due versioni (simili a VDSL), ovvero CAP e DMT. CAP era lo standard de facto per le distribuzioni ADSL fino al 1996, distribuito nel 90% delle installazioni ADSL all’epoca. Tuttavia, DMT è stato scelto per i primi standard ADSL ITU-T, G. 992.1 e G. 992.2 (chiamati rispettivamente G. dmt e G. lite). Pertanto, tutte le moderne installazioni di ADSL si basano sullo schema di modulazione DMT.

Interleaving e fastpath

Gli ISP (ma gli utenti raramente, a parte l’Australia dove è il default) hanno la possibilità di utilizzare l’interleaving dei pacchetti per contrastare gli effetti del rumore di scoppio sulla linea telefonica. Una linea interleaved ha una profondità, di solito da 8 a 64, che descrive quante parole in codice Reed–Solomon vengono accumulate prima di essere inviate. Poiché possono essere inviati tutti insieme, i loro codici di correzione degli errori in avanti possono essere resi più resistenti. L’interleaving aggiunge latenza poiché tutti i pacchetti devono essere prima raccolti (o sostituiti da pacchetti vuoti) e, naturalmente, richiedono tempo per la trasmissione. 8 frame interleaving aggiunge 5 ms di andata e ritorno, mentre 64 deep interleaving aggiunge 25 ms. Altre profondità possibili sono 16 e 32.

Le connessioni”Fastpath” hanno una profondità di interleaving di 1, cioè un pacchetto viene inviato alla volta. Questo ha una bassa latenza, di solito intorno ai 10 ms (l’interleaving si aggiunge ad esso, questo non è maggiore di interleaved) ma è estremamente soggetto a errori, poiché qualsiasi esplosione di rumore può estrarre l’intero pacchetto e quindi richiedere che tutto sia ritrasmesso. Tale scoppio su un grande pacchetto interleaved solo spazi vuoti parte del pacchetto, può essere recuperato dalle informazioni di correzione degli errori nel resto del pacchetto. Una connessione “fastpath” si tradurrà in una latenza estremamente elevata su una linea scadente, poiché ogni pacchetto richiederà molti tentativi.

Problemi di installazione

La distribuzione ADSL su una linea telefonica POTS (Plain old Telephone Service) esistente presenta alcuni problemi perché la DSL si trova all’interno di una banda di frequenza che potrebbe interagire in modo sfavorevole con le apparecchiature esistenti collegate alla linea. È quindi necessario installare presso la sede del cliente appositi filtri di frequenza per evitare interferenze tra DSL, servizi vocali e qualsiasi altro collegamento alla linea (ad esempio allarmi antintrusione). Questo è auspicabile per il servizio voce ed essenziale per una connessione ADSL affidabile.

Nei primi giorni di DSL, l’installazione richiedeva un tecnico per visitare i locali. Uno splitter o un microfiltro è stato installato vicino al punto di demarcazione, da cui è stata installata una linea dati dedicata. In questo modo, il segnale DSL viene separato il più vicino possibile all’ufficio centrale e non viene attenuato all’interno dei locali del cliente. Tuttavia, questa procedura era costosa e causava anche problemi con i clienti che si lamentavano di dover attendere che il tecnico eseguisse l’installazione. Quindi, molti provider DSL hanno iniziato ad offrire un’opzione “autoinstallazione”, in cui il provider ha fornito attrezzature e istruzioni al cliente. Invece di separare il segnale DSL nel punto di demarcazione, il segnale DSL viene filtrato ad ogni presa telefonica utilizzando un filtro passa-basso per la voce e un filtro passa-alto per i dati, solitamente racchiuso in quello che è noto come un microfiltro. Questo microfiltro può essere collegato da un utente finale a qualsiasi presa telefonica: non richiede alcun ricablaggio presso la sede del cliente.

Comunemente, i microfiltri sono solo filtri passa-basso, quindi al di là di essi possono passare solo le basse frequenze (segnali vocali). Nella sezione dati, un microfiltro non viene utilizzato perché i dispositivi digitali che hanno lo scopo di estrarre i dati dal segnale DSL, essi stessi, filtrare le basse frequenze. I dispositivi telefonici vocali captano l’intero spettro, quindi le alte frequenze, incluso il segnale ADSL, saranno “udite” come rumore nei terminali telefonici e influenzeranno e spesso degraderanno il servizio nei fax, nei datafoni e nei modem. Dal punto di vista dei dispositivi DSL, qualsiasi accettazione del loro segnale da parte dei dispositivi POTS significa che c’è una degradazione del segnale DSL ai dispositivi, e questo è il motivo centrale per cui questi filtri sono necessari.

Un effetto collaterale del passaggio al modello di auto-installazione è che il segnale DSL può essere degradato, soprattutto se più di 5 voiceband (cioè, POTS telefono-like) dispositivi sono collegati alla linea. Una volta che una linea ha avuto DSL abilitato, il segnale DSL è presente su tutti i cavi telefonici nell’edificio, causando attenuazione ed eco. Un modo per aggirare questo è tornare al modello originale e installare un filtro a monte da tutte le prese telefoniche nell’edificio, ad eccezione del jack a cui sarà collegato il modem DSL. Poiché ciò richiede modifiche di cablaggio da parte del cliente e potrebbe non funzionare su alcuni cablaggi telefonici domestici, raramente viene eseguito. Di solito è molto più facile da installare filtri ad ogni presa telefonica che è in uso.

I segnali DSL possono essere degradati da linee telefoniche più vecchie, limitatori di sovracorrente, microfiltri mal progettati, rumore di impulsi elettrici ripetitivi e prolunghe telefoniche lunghe. Le prolunghe telefoniche sono in genere realizzate con conduttori in rame multi-filo di piccolo calibro che non mantengono una torsione della coppia di riduzione del rumore. Tale cavo è più suscettibile alle interferenze elettromagnetiche e ha una maggiore attenuazione rispetto ai fili di rame a coppia intrecciata in genere cablati alle prese telefoniche. Questi effetti sono particolarmente significativi quando la linea telefonica del cliente si trova a più di 4 km dal DSLAM nella centrale telefonica, il che fa sì che i livelli del segnale siano inferiori rispetto a qualsiasi rumore e attenuazione locale. Ciò avrà l’effetto di ridurre le velocità o causare errori di connessione.

protocolli di Trasporto

ADSL definisce tre “protocollo di Trasmissione-trasmissione di specifiche convergenza (TPS-TC)” livelli:

• Synchronous Transport Module (STM), che consente la trasmissione di un frame della Synchronous Digital Hierarchy (SDH)
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)
• Pacchetto Modalità di Trasferimento (a partire ADSL2, vedi sotto)

In sede di installazione, il diffuso protocollo di trasporto ATM. Oltre a ATM, ci sono molteplici possibilità di livelli aggiuntivi di protocolli (due di essi sono abbreviati in modo semplificato come “PPPoA” o “PPPoE”), con l’importantissimo TCP/IP ai livelli 4 e 3 rispettivamente del modello O che fornisce la connessione a Internet.

Standard ADSL

Piano di frequenza per standard ADSL comuni e allegati.

Leggenda

POTS/ISDN

banda di Guardia

a Monte

a Valle ADSL, ADSL2, ADSL2+

a Valle ADSL2+ solo

Vedere anche

• ADSL loop extender può essere utilizzato per espandere la portata e la velocità dei servizi ADSL.
• Attenuazione distorsione
• Accesso a Internet a banda larga
• Digital subscriber line access multiplexer
• Flat rate
• Elenco delle larghezze di banda del dispositivo
• Filtro passa-basso e ADSL splitter.
• Rate-Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL)
• Single-pair high-speed digital subscriber line (SHDSL)
• Symmetric Digital Subscriber Line (SDSL)

• Media correlato per ADSL a Wikimedia Commons