非対称デジタル加入者線

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ゲートウェイは一般的にADSL接続を確立するために使用されます

非対称デジタル加入者線ADSL)は、デジタル加入者線(DSL)テクノロジの一種であり、従来の音声帯域モデムが提供できるよりも高速な 電話回線を介したデータ伝送を可能にするデータ通信テクノロジです。ADSLは、あまり一般的ではない対称デジタル加入者線(SDSL)とは異なります。ADSLでは、帯域幅ビットレートは非対称であると言われています。つまり、顧客宅内(ダウンストリーム)の方が逆(アップストリーム)よりも大きいということです。プロバイダーは通常、主にインターネットアクセスサービスとしてADSLを販売しています インターネットからコンテンツをダウンロードしますが、他の人がアクセスしたコンテンツを提供するためのものではありません。

概要

最新のADSLフィルター/スプリッター(左)とフィルター(右)

ADSLは、音声電話で使用される帯域を超えるスペクトルを使用して機能します[1]しばしばスプリッターと呼ばれるDSLフィルターを使用すると、周波数帯域が分離され、1本の電話回線をADSLサービスと電話の両方に同時に使用できるようになります。ADSLは通常、電話交換機からの短い距離(ラストマイル)、通常は4 km(2マイル)未満にのみ設置されますが[2] 、最初に敷設されたワイヤーゲージが許せば、8 km(5マイル)を超えることが知られています。さらなる[説明が必要]配布のために。

電話交換機では、回線は通常、デジタル加入者線アクセスマルチプレクサ(DSLAM)で終端し、そこで別の周波数スプリッタが従来の電話ネットワークの音声帯域信号を分離します。ADSLによって運ばれるデータは、通常、電話会社のデータネットワークを介してルーティングされ、最終的には従来のインターネットプロトコルネットワークに到達します。

ADSLが多くの場所でホームユーザーに提供される最も一般的なタイプである理由は、技術的理由とマーケティング上の理由の両方があります。技術面では、DSLAM側(多くのローカルループからのワイヤが互いに近接している場所)では、顧客宅内よりも他の回線からのクロストークが多くなる可能性があります。したがって、アップロード信号はローカルループの最もノイズの多い部分で最も弱く、ダウンロード信号はローカルループの最もノイズの多い部分で最も強くなります。したがって、DSLAMを顧客側のモデムよりも高いビットレートで送信することは技術的に意味があります。典型的なホームユーザーは実際にはより速いダウンロード速度を好むので、電話会社は必然的に美徳を作ることを選びました、それ故にADSL。

非対称接続のマーケティング上の理由は、まず、インターネットトラフィックのほとんどのユーザーが、ダウンロードするよりもアップロードする必要のあるデータが少ないことです。たとえば、通常のWebブラウジングでは、ユーザーはいくつかのWebサイトにアクセスし、サイトからWebページを構成するデータ、画像、テキスト、サウンドファイルなどをダウンロードする必要がありますが、アップロードするのはごくわずかです。アップロードされたデータは、ダウンロードされたデータの受信を確認する目的で使用されるデータのみであるため、データ(非常に一般的なTCPで)接続)またはユーザーがフォームなどに入力したデータ。これは、インターネットサービスプロバイダーが、Webサイトをホストし、したがって、できるだけ多くのデータをアップロードできるサービスを必要とする商用ユーザーを対象とした、より高価なサービスを提供する理由を提供します。ダウンロードしたとおり。ファイル共有アプリケーションは、この状況の明らかな例外です。第二に、インターネットサービスプロバイダーは、バックボーン接続の過負荷を回避しようとして、従来、大量のアップロードを生成するファイル共有などの使用を制限しようとしてきました。

操作

現在、ほとんどのADSL通信は全二重です。全二重ADSL通信は、通常、周波数分割複信(FDD)、エコーキャンセル二重(ECD)、または時分割複信(TDD)のいずれかによってワイヤペアで実現されます。FDDは、アップストリーム帯域とダウンストリーム帯域と呼ばれる2つの別個の周波数帯域を使用します。アップストリーム帯域は、エンドユーザーから電話局への通信に使用されますダウンストリーム帯域は、セントラルオフィスからエンドユーザーへの通信に使用されます

ADSL Annex Aの周波数プラン。赤の領域は通常の音声電話( PSTN )で使用される周波数範囲であり、緑(上流)と青(下流)の領域はADSLで使用されます。

一般的に展開されているADSLoverPOTS(Annex A)では、26.075 kHz〜137.825  kHzの帯域がアップストリーム通信に使用され、138〜1104kHzがダウンストリーム通信に使用されます。通常のDMTスキームでは、これらのそれぞれが4.3125kHzのより小さな周波数チャネルにさらに分割されます。これらの周波数チャネルは、ビンと呼ばれることもあります伝送品質と速度を最適化するための初期トレーニング中に、ADSLモデムは各ビンをテストして、各ビンの周波数での信号対雑音比を決定します。電話交換機からの距離、ケーブルの特性、 AMラジオ局からの干渉、およびモデムの場所での局所的な干渉と電気的ノイズは、信号対雑音比に悪影響を与える可能性があります特定の周波数で。信号対雑音比が低下している周波数のビンは、より低いスループットレートで使用されるか、まったく使用されません。これにより、最大リンク容量は減少しますが、モデムは適切な接続を維持できます。DSLモデムは、「ビンあたりのビット数」割り当てと呼ばれることもある、各ビンを活用する方法について計画を立てます。良好な信号対雑音比(SNR)を持つビンは、各メインクロックサイクルでより多くの可能なエンコード値(送信されるデータのより多くのビットに相当するこの範囲の可能性)から選択された信号を送信するために選択されます。可能性の数は、受信機がノイズの存在下で意図されたものを誤ってデコードする可能性があるほど多くてはなりません。ノイズの多いビンは、4つの可能なパターンのうちの1つだけから選択して、わずか2ビットしか伝送する必要がない場合があります。または、ADSL2 +の場合はビンごとに1ビットのみであり、非常にノイズの多いビンはまったく使用されません。ビンで聞こえるノイズ対周波数のパターンが変化した場合、DSLモデムは、「ビットスワップ」と呼ばれるプロセスで、ビンごとのビット割り当てを変更できます。このプロセスでは、ノイズが大きくなったビンは、より少ないビットや他のチャネルを伝送するだけで済みます。より高い負担が与えられるように選択されます。

したがって、DSLモデムが報告するデータ転送容量は、すべてのビンを組み合わせたビンあたりのビット数の割り当ての合計によって決まります。信号対雑音比が高く、使用されているビンが多いほど、合計リンク容量が大きくなります。一方、信号対雑音比が低いか、使用されているビンが少ないと、リンク容量が低くなります。ビンあたりのビット数の合計から得られる合計最大容量は、DSLモデムによって報告され、同期レートと呼ばれることもあります。これは常に誤解を招く可能性があります。プロトコルオーバーヘッドと呼ばれる追加のデータが送信されるため、ユーザーデータ転送速度の真の最大リンク容量が大幅に低下し、 PPPoAの数値が減少します。せいぜい約84〜87パーセントの接続が一般的です。さらに、一部のISPには、交換を超えたネットワークでの最大転送速度をさらに制限するトラフィックポリシーがあり、インターネットでのトラフィックの混雑、サーバーの負荷の高さ、顧客のコンピューターの速度低下または非効率性がすべて、達成可能な最大値を下回る削減に寄与する可能性があります。 。無線アクセスポイントを使用する場合、無線信号の品質が低いか不安定な場合も、実際の速度が低下または変動する可能性があります。

固定レートモードでは、同期レートはオペレータによって事前定義され、DSLモデムは、各ビンでほぼ等しいエラーレートを生成するビンごとのビット割り当てを選択します。[3]可変レートモードでは、ビンあたりのビット数は同期レートを最大化するように選択されますが、許容できるエラーリスクがあります。[3]これらの選択は、モデムがビンごとに可能なビット数よりも少ないビット数を割り当てることを選択する保守的な選択、接続速度を低下させる選択、またはビンごとにより多くのビットが選択される保守性の低い選択のいずれかであり、リスクが高くなります。エラーの場合、将来の信号対雑音比が悪化して、選択されたビンあたりのビット数の割り当てが高すぎて、存在するより大きなノイズに対処できなくなる場合があります。将来のノイズ増加に対する保護手段としてビンあたりのビット数を少なくするという選択を含むこの保守性は、信号対ノイズ比マージンまたはSNRマージンとして報告されます。

電話交換機は、最初に接続したときに、顧客のDSLモデムに推奨されるSNRマージンを示すことができ、モデムはそれに応じてビンごとのビット割り当て計画を立てることができます。SNRマージンが高いと、最大スループットが低下しますが、接続の信頼性と安定性は向上します。SNRマージンが低いということは、ノイズレベルがあまり増加しない限り、高速であることを意味します。そうしないと、接続を切断して再ネゴシエート(再同期)する必要があります。ADSL2 +は、このような状況により適切に対応でき、シームレスレートアダプテーション(SRA)と呼ばれる機能を提供します。これにより、通信の中断を少なくして、総リンク容量の変化に対応できます。

ADSL回線上のモデムの周波数スペクトル

ベンダーは、標準の独自の拡張として、より高い周波数の使用をサポートする場合があります。ただし、これには、回線の両端でベンダー提供の機器を一致させる必要があり、同じバンドル内の他の回線に影響を与えるクロストークの問題が発生する可能性があります。

利用可能なチャネル数とADSL接続のスループット容量の間には直接的な関係があります。チャネルごとの正確なデータ容量は、使用する変調方式によって異なります。

ADSLは当初、 CAPDMTの2つのバージョン(VDSLと同様)で存在していましたCAPは、1996年までのADSL展開の事実上の標準であり、当時のADSLインストールの90%に展開されていました。ただし、DMTは最初のITU-T ADSL規格であるG.992.1およびG.992.2(それぞれ、 G.dmtおよびG.liteとも呼ばれます)に選択されました。したがって、ADSLの最新のインストールはすべてDMT変調方式に基づいています。

インターリーブとファストパス

ISP(ただし、デフォルトのオーストラリア[4]を除いて、ユーザーはめったにありません)には、電話回線でのバーストノイズの影響に対抗するためにパケットのインターリーブを使用するオプションがあります。インターリーブされた行の深さは通常8〜64で、送信される前に蓄積されたリードソロモンコードワードの数を表します。それらはすべて一緒に送信できるため、前方誤り訂正コードの復元力を高めることができます。インターリーブは、すべてのパケットを最初に収集する(または空のパケットに置き換える)必要があるため、待ち時間が長くなります。もちろん、すべてのパケットの送信には時間がかかります。8フレームのインターリーブにより、5ミリ秒のラウンドトリップ時間が追加されます、64ディープインターリーブは25ミリ秒を追加します。他の可能な深さは16と32です。

「ファストパス」接続のインターリーブ深度は1です。つまり、一度に1つのパケットが送信されます。これは待ち時間が短く、通常は約10ミリ秒です(インターリーブが追加されます。これはインターリーブよりも大きくありません)が、ノイズのバーストによってパケット全体が取り出され、すべてを再送信する必要があるため、エラーが発生しやすくなります。 。大きなインターリーブされたパケットでのこのようなバーストは、パケットの一部を空白にするだけであり、パケットの残りの部分のエラー訂正情報から回復できます。「ファストパス」接続では、各パケットが何度も再試行されるため、貧弱な回線で非常に高い遅延が発生します。

インストールの問題

既存の一般電話サービス(POTS)電話回線へのADSLの展開は、DSLが回線に接続されている既存の機器と不利に相互作用する可能性のある周波数帯域内にあるため、いくつかの問題を引き起こします。したがって、DSL、音声サービス、および回線への他の接続(侵入者アラームなど)間の干渉を回避するために、顧客の施設に適切な周波数フィルタを設置する必要があります。これは音声サービスにとって望ましいことであり、信頼性の高いADSL接続にとって不可欠です。

DSLの初期には、設置には技術者が施設を訪問する必要がありました。スプリッターまたはマイクロフィルターが境界点の近くに設置され、そこから専用のデータラインが設置されました。このように、DSL信号はセントラルオフィスのできるだけ近くで分離され、顧客の敷地内で減衰されません。ただし、この手順にはコストがかかり、技術者がインストールを実行するのを待たなければならないという顧客からの苦情も発生しました。そのため、多くのDSLプロバイダーは、プロバイダーが顧客に機器と指示を提供する「セルフインストール」オプションの提供を開始しました。境界点でDSL信号を分離する代わりに、DSL信号はフィルタリングされます各電話のコンセントで、音声用のローパスフィルターとデータ用のハイパスフィルターを使用します。通常、マイクロフィルターと呼ばれるもので囲まれています。このマイクロフィルターは、エンドユーザーが任意の電話ジャックに接続できます。顧客の敷地内で再​​配線する必要はありません。

通常、マイクロフィルターはローパスフィルターにすぎないため、マイクロフィルターを超えると、低周波数(音声信号)のみが通過できます。データセクションでは、DSL信号からデータを抽出することを目的としたデジタルデバイス自体が低周波数をフィルターで除去するため、マイクロフィルターは使用されません。音声電話デバイスはスペクトル全体を拾うため、ADSL信号を含む高周波は電話端末のノイズとして「聞こえ」、ファックス、データフォン、モデムのサービスに影響を与え、しばしば低下させます。DSLデバイスの観点からは、POTSデバイスによる信号の受け入れは、デバイスへのDSL信号の劣化があることを意味し、これがこれらのフィルターが必要な主な理由です。

セルフインストールモデルへの移行の副作用は、特に5つを超える音声帯域(つまり、POTS電話のような)デバイスが回線に接続されている場合に、DSL信号が劣化する可能性があることです。回線でDSLが有効になると、DSL信号が建物内のすべての電話配線に存在し、減衰とエコーが発生します。これを回避する方法は、元のモデルに戻り、DSLモデムが接続されるジャックを除いて、建物内のすべての電話ジャックの上流に1つのフィルターを設置することです。これはお客様による配線変更が必要であり、一部の家庭用電話の配線では機能しない場合があるため、ほとんど行われません。通常、使用中の各電話ジャックにフィルターを取り付ける方がはるかに簡単です。

DSL信号は、古い電話回線、サージプロテクタ、設計が不十分なマイクロフィルタ、繰り返しの電気インパルスノイズ、および長い電話延長コードによって劣化する可能性があります。電話の延長コードは通常、ノイズを低減するペアツイストを維持しない、小さなゲージのマルチストランド銅導体で作られています。このようなケーブルは、電磁干渉の影響を受けやすく、電話ジャックに通常配線されているツイストペア銅線よりも減衰が大きくなります。これらの影響は、顧客の電話回線が電話交換機のDSLAMから4 km以上離れている場合に特に重要です。これにより、信号レベルがローカルノイズや減衰に比べて低くなります。これは、速度を低下させたり、接続障害を引き起こしたりする効果があります。

トランスポートプロトコル

ADSLは、3つの「伝送プロトコル固有の伝送コンバージェンス(TPS-TC)」層を定義しています。[5]

家庭での設置では、一般的なトランスポートプロトコルはATMです。ATMに加えて、プロトコルの追加レイヤーの可能性は複数あります(そのうちの2つは、簡略化して「PPPoA」または「PPPoE」と省略されます)。最も重要なTCP / IPは、それぞれレイヤー4と3にあります。インターネットへの接続を提供するOSIモデル

ADSL規格

一般的なADSL規格と付属書の周波数プラン。
伝説
  POTS / ISDN
  ガードバンド
  上流の
  ダウンストリームADSL、ADSL2、ADSL2 +
  ダウンストリームADSL2+のみ
バージョン 標準名 一般名 ダウンストリームレート アップストリームレート で承認
ADSL ANSIT1.413-1998発行2 ADSL 08.08.0 Mbit / s 1.0 Mbit / s 1998年
ITU G.992.2 ADSL Lite(G.lite 01.51.5 Mbit / s 0.5 Mbit / s 1999-07
ITU G.992.1 ADSL(G.dmt 08.08.0 Mbit / s 1.3 Mbit / s 1999-07
ITUG.992.1付属書A ADSL over POTS 12.0 Mbit / s 1.3 Mbit / s 2001年
ITUG.992.1付属書B ISDNを介したADSL 12.0 Mbit / s 1.8 Mbit / s 2005年
ADSL2 ITUG.992.3付属書L RE-ADSL2 05.05.0 Mbit / s 0.8 Mbit / s 2002-07
ITU G.992.3 ADSL2 12.0 Mbit / s 1.3 Mbit / s 2002-07
ITUG.992.3付属書J ADSL2 12.0 Mbit / s 3.5 Mbit / s 2002-07
ITU G.992.4 スプリッターレスADSL2 01.51.5 Mbit / s 0.5 Mbit / s 2002-07
ADSL2 + ITU G.992.5 ADSL2 + 24.0 Mbit / s 1.4 Mbit / s 2003-05
ITU G.992.5 Annex M ADSL2 + M 24.0 Mbit / s 3.3 Mbit / s 2008年

も参照してください

参照

  1. ^ ANSI T1.413-1998「ネットワークおよび顧客設置インターフェース–非対称デジタル加入者線(ADSL)金属インターフェース」。(米国規格協会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)。「標準ANSIT1.413に関するDMT変調を備えたADSLシステムに関する電子工学(DU)の論文」DSLナレッジセンター2014年3月6日取得
  4. ^ 「ゲームのパフォーマンスを最適化する方法」
  5. ^ 「推奨事項ITU-TG.992.3-非対称デジタル加入者線トランシーバー2(ADSL2)」シリーズG:伝送システムとメディア、デジタルシステムとネットワークデジタルセクションとデジタルラインシステム–アクセスネットワークITUの電気通信標準化セクター。2009年4月2012年4月11日取得

外部リンク

  • ウィキメディアコモンズのADSLに関連するメディア