デジタル加入者線

ウィキペディアから、無料の百科事典
ナビゲーションにジャンプ 検索にジャンプ

デジタル加入者線DSL ;元々はデジタル加入者ループ)は、電話回線を介してデジタルデータを送信するために使用されるテクノロジのファミリです電気通信マーケティングでは、DSLという用語は、インターネットアクセス用に最も一般的にインストールされているDSLテクノロジである非対称デジタル加入者線(ADSL)を意味すると広く理解されています

DSLはデータに高い周波数帯域を使用するため、DSLサービスは同じ電話回線で有線電話サービスと同時に提供できます。顧客宅内では、DSL以外の各コンセントのDSLフィルタが高周波干渉をブロックして、音声サービスとDSLサービスを同時に使用できるようにします。

消費者向けDSLサービスのビットレートは、DSLテクノロジ、回線状態、およびサービスレベルの実装に応じて、通常、顧客への方向(ダウンストリーム)で256 kbit / sから100Mbit / s以上の範囲です。1ギガビット/秒のビットレートに 達しました。[2]

ADSLでは、アップストリーム方向(サービスプロバイダーへの方向)のデータスループットが低いため、非対称サービスが指定されます。対称デジタル加入者線(SDSL)サービスでは、ダウンストリームとアップストリームのデータレートは同じです。Bell Labsの研究者は、従来の銅電話回線を使用した対称ブロードバンドアクセスサービスの速度が1 Gbit / sを超えていますが、そのような速度はまだ他の場所では展開されていません。[3] [4]

歴史

当初は、従来の電話回線を低速制限(通常は9600ビット/秒未満)を超えて運用することはできないと考えられていました。1950年代には、通常のツイストペア電話ケーブルはスタジオ間で4メガヘルツ(MHz)のテレビ信号を伝送することが多く、このような回線では1秒あたり数メガビットの伝送が可能になることが示唆されていました。英国のそのようなサーキットの1つは、ニューカッスルアポンタインのBBCスタジオポントップパイク送信局の間を約10マイル(16 km)走っていました。ただし、これらのケーブルにはガウスノイズ以外の障害があり、このようなレートが現場で実用化されるのを妨げていました。1980年代には、ブロードバンドの技術が開発されました。制限を大幅に拡張できる通信。デジタルデータキャリアシステムを介してリモートコンピュータに接続された電話とデータ端末の両方に既存の電話線を使用するための特許が1979年に出願されました。[5]

デジタル加入者線技術の動機は、1984年にCCITT(現在のITU-T)によって勧告I.120の一部として提案された統合サービスデジタルネットワーク(ISDN)仕様であり、後にISDNデジタル加入者線(IDSL)として再利用されました。Bellcore(現在のTelcordia Technologies )の従業員は、電話交換機と顧客の間の従来のツイストペアケーブルで伝送される既存のベースバンドアナログ音声信号よりも高い周波数で広帯域デジタル信号を配置することにより、非対称デジタル加入者線(ADSL)を開発しました。[6]1988年にAT&Tベル研究所によってDSLの基本概念に関する特許が出願されました。[7]

Joseph W. LechleiderのDSLへの貢献は、非対称配置が対称DSLの2倍以上の帯域幅容量を提供するという彼の洞察でした。[8]これにより、インターネットサービスプロバイダーは、大量のデータをダウンロードする機能から大きな恩恵を受けたが、同等の量をアップロードする必要がほとんどない消費者に効率的なサービスを提供できるようになりました。ADSLは、高速チャネルとインターリーブチャネルの2つのトランスポートモードをサポートしています時折ドロップビットが発生するストリーミングマルチメディアには、高速チャネルが推奨されます許容範囲ですが、ラグはそれほど許容されません。インターリーブチャネルは、配信されるデータにエラーがない必要があるが、エラーを含むパケットの再送信によって発生する遅延(時間遅延)が許容されるファイル転送に適しています。

消費者向けADSLは、基本速度インターフェイスISDNサービス用にすでに調整されている既存の回線で動作するように設計されています。エンジニアは、高速ビットレートデジタル加入者線(HDSL)や対称デジタル加入者線(SDSL)などの高速DSL設備を開発して、標準の銅線ペア設備を介して従来のデジタル信号1(DS1)サービスをプロビジョニングしました。

古いADSL規格 は、約2 km(1.2マイル)のシールドなしツイストペア銅線を介して8 Mbit / sを顧客に提供していました。新しい亜種はこれらの率を改善しました。2 km(1.2 mi)を超える距離では、ワイヤで使用可能な帯域幅が大幅に減少するため、データレートが低下します。ただし、ADSLループエクステンダは信号を繰り返すことでこれらの距離を増やし、LECがDSL速度を任意の距離に配信できるようにします。[9]

DSL SoC

1990年代後半まで、DSL用のデジタルシグナルプロセッサのコストは法外なものでした。すべてのタイプのDSLは、既存のツイストペア線の固有の制限を克服するために、非常に複雑なデジタル信号処理アルゴリズムを採用しています。超大規模集積回路(VLSI)技術の進歩により、DSL展開に関連する機器のコストは大幅に低下しました。2つの主要な機器は、一方の端にデジタル加入者線アクセスマルチプレクサ(DSLAM)があり、もう一方の端にDSLモデムがあります。

DSL接続は既存のケーブルを介して展開できます。このような展開は、機器を含めても、同じルートと距離に新しい高帯域幅の光ファイバーケーブルを設置するよりもはるかに安価です。これは、ADSLとSDSLの両方のバリエーションに当てはまります。DSLおよび同様の技術の商業的成功は、新しいケーブル(銅または光ファイバー)のために地面に溝を掘るのに高額なままであるにもかかわらず、パフォーマンスを向上させ、コストを削減した数十年にわたる電子機器の進歩を主に反映しています。

これらの利点により、ADSLは、従量制のダイヤルアップよりもインターネットアクセスを必要とする顧客にとって優れた提案となり、データ接続と同時に音声通話を受信することもできます。電話会社も、同様の速度を達成するためにDOCSISケーブルモデムテクノロジーを使用するケーブル会社との競争のために、ADSLへの移行を迫られていました。ビデオやファイル共有などの高帯域幅アプリケーションの需要も、ADSLテクノロジーの人気に貢献しました。

初期のDSLサービスには専用のドライループが必要でしたが、米国連邦通信委員会(FCC)が既存のローカル交換キャリア(ILEC)に競合するDSLサービスプロバイダーに回線をリースするよう要求すると、共有回線DSLが利用可能になりました。バンドルされていないネットワーク要素を介したDSLとも呼ばれるこのサービスのバンドル解除により、1人の加入者が1つのケーブルペアで2つの別々のプロバイダーから2つの別々のサービスを受信できます。DSLサービスプロバイダーの機器は、同じ電話交換機に同じ場所に配置されていますお客様の既存の音声サービスを提供するILECの場合と同じです。加入者の回線は、DSL周波数とPOTS信号を単一の銅線ペアで結合するILECによって提供されるハードウェアとインターフェイスするように再配線されます。

2012年までに、米国の一部の通信事業者は、ファイバーバックホールを備えたDSLリモート端末が古いADSLシステムに取って代わったと報告しました。[10]

操作

電話は、物理的なペアのワイヤであるローカルループを介して電話交換機に接続されます。ローカルループは元々、300〜3400ヘルツ商用帯域幅)の可聴周波数範囲を含む、主に音声の送信を目的としていましたしかし、長距離トランクが徐々にアナログからデジタルに変換されるにつれて、(音声帯域を超える周波数を利用して)ローカルループを介してデータを渡すことができるという考えが定着し、最終的にDSLにつながりました。

電話交換機をほとんどの加入者に接続するローカルループには、 POTSの3400Hzの上限をはるかに超える周波数を伝送する機能がありますループの長さと品質によっては、上限が数十メガヘルツになる場合があります。DSLは、システムの構成方法に応じて、10〜100kHzで開始する4312.5Hz幅のチャネルを作成することにより、ローカルループのこの未使用の帯域幅を利用します。チャネルの割り当ては、新しいチャネルが使用できないと見なされるまで、より高い周波数(ADSLの場合は最大1.1 MHz)まで継続されます。各チャネルは、アナログモデムとほぼ同じ方法でユーザビリティが評価されます。POTS接続になります。より多くの使用可能なチャネルは、より多くの利用可能な帯域幅に相当します。そのため、距離と回線品質が要因になります(DSLで使用されるより高い周波数は、短距離しか移動しません)。

次に、使用可能なチャネルのプールは、事前設定された比率に基づいて、アップストリームトラフィックダウンストリームトラフィックの2つの異なる周波数帯域に分割されます。この分離により、干渉が減少します。チャネルグループが確立されると、個々のチャネル、各方向に1つずつ、1対の仮想回線に結合されます。アナログモデムと同様に、DSLトランシーバーは各チャネルの品質を常に監視し、使用可能かどうかに応じてサービスに追加したり、サービスから削除したりします。アップストリームおよびダウンストリーム回線が確立されると、加入者インターネットサービスプロバイダーなどのサービスまたは企業などの他のネットワークサービスに接続できます。MPLSネットワーク。

DSL設備を介したトランスポートの基盤となるテクノロジーは、アナログ信号伝送である高周波搬送波の変調を使用します。DSL回線は、モデムの両端で終端し、ビットのパターンを特定の高周波インパルスに変調して、反対側のモデムに送信します。遠端モデムから受信した信号は復調され、対応するビットパターンが生成されます。このビットパターンは、モデムがデジタル形式で、コンピュータ、ルーター、スイッチなどのインターフェイス機器に渡します。

ビットを300〜3400 Hzのオーディオベースバンドの信号に変調する従来のダイヤルアップモデムとは異なり、DSLモデムは4000Hzから最大4MHzまでの周波数を変調します。この周波数帯域の分離により、DSLサービスと一般電話サービス(POTS)を同じケーブル上で共存させることができます。加入者側の回線では、インラインDSLフィルタが各電話にインストールされ、音声周波数を通過させますが、そうでなければヒスノイズとして聞こえる高周波信号をフィルタリングします。また、電話の非線形要素は、そうでなければ可聴相互変調を生成する可能性があり、これらのローパスフィルタがない場合はデータモデムの動作を損なう可能性がありますDSLおよびRADLS変調は音声周波数帯域を使用しないため、 ハイパスフィルターは、DSLモデムの回路に組み込まれており、音声周波数をフィルターで除去します。

DSLモデム

DSLは3.4kHzの音声制限を超えて動作するため、シャント容量(ツイストペアの2本のワイヤ間の容量)によって引き起こされる損失を打ち消すように設計された誘導コイルである装荷コイルを通過できません。装荷コイルは通常、POTSラインで一定の間隔で設定されます。このようなコイルがないと、音声サービスを一定の距離を超えて維持することはできません。したがって、DSLサービスの範囲内にある一部のエリアは、装荷コイルの配置のために資格を失います。このため、電話会社は、それなしで動作できる銅ループの装荷コイルを取り除くように努めています。それらを必要とする長い回線は、近隣またはノードへのファイバー( FTTN )に置き換えることができます

ほとんどの住宅および小規模オフィスのDSL実装は、POTS用に低周波数を予約しているため、(適切なフィルターやスプリッターを使用して)既存の音声サービスはDSLサービスとは独立して動作し続けます。したがって、ファックス機ダイヤルアップモデムなどのPOTSベースの通信は、DSLとワイヤを共有できます。一度に1つのDSLモデムのみが加入者線を使用できます。複数のコンピューターがDSL接続を共有できるようにする標準的な方法は、DSLモデムと、顧客の敷地内の ローカルイーサネット電力線、またはWi-Fiネットワークとの間に接続を確立するルーターを使用します。

DSLの理論的基礎は、多くの通信技術と同様に、クロードシャノンの独創的な1948年の論文「通信の数学的理論」にまでさかのぼることができます一般に、ビットレートの送信には、より広い周波数帯域が必要ですが、デジタル信号処理デジタル変調方式の大幅な革新により、ビットレートシンボルレート、したがって帯域幅の比率は線形ではありません

ネイキッドDSL

ネイキッドDSLは、ローカルループを介してDSLサービスのみを提供する方法です音声サービスはDSLサービス(通常はVoIP)上または別のネットワーク(携帯電話など)を介して受信されるため、顧客が従来の電話音声サービスを必要としない場合に便利ですこれは、米国では一般にバンドルされていないネットワーク要素(UNE)とも呼ばれます。オーストラリアでは、無条件ローカルループ(ULL)として知られています。[11]ベルギーでは「生銅」として知られており、英国ではシングルオーダーGEA(SoGEA)として知られています。[12]

Qwestが提供を開始した2004年に米国でカムバックを開始し、Speakeasyがそれに続きましたAT&TとSBC合併[13]およびVerizonとMCIの合併[14]の結果として、これらの電話会社は消費者に裸のDSLを提供する義務があります。

典型的なセットアップ

2006年のDSLAMの例

顧客側では、DSLモデムが電話回線に接続されています。電話会社は、回線のもう一方の端をDSLAMに接続します。DSLAMは、多数の個別のDSL接続を1つのボックスに集中させます。DSLAMとユーザーのDSLモデムの間の減衰のため、DSLAMを顧客から離れすぎて配置することはできません。いくつかの住宅用ブロックが1つのDSLAMに接続されるのが一般的です。

DSL接続の概略図

上の図は、単純なDSL接続(青色)の概略図です。右側は、電話会社の電話交換機にあるDSLAMを示しています。左側は、オプションのルーターを備えた顧客宅内機器を示しています。ルータは、PCと他のローカルデバイスを接続するローカルエリアネットワークを管理します。お客様は、ルーターとワイヤレスアクセスの両方を含むモデムを選択できます。このオプション(破線のバブル内)は、多くの場合、接続を簡素化します。

交換機器

交換機では、デジタル加入者線アクセスマルチプレクサ(DSLAM)がDSL回線を終端して集約し、他のネットワークトランスポートに渡されます。DSLAMはすべての接続を終了し、元のデジタル情報を復元します。ADSLの場合、音声コンポーネントもこのステップで、DSLAMに統合されたフィルターによって、またはその前にインストールされた専用のフィルター装置によって分離されます。

顧客機器

DSLモデムの回路図

接続の顧客側はDSLモデムで構成されています。これにより、コンピューターで使用されるデジタル信号と適切な周波数範囲 のアナログ電圧信号の間でデータが変換され、電話回線に適用されます。

一部のDSLバリエーション(HDSLなど)では、モデムはイーサネットV.35などのプロトコルを使用して、シリアルインターフェイスを介してコンピュータに直接接続しますその他の場合(特にADSL)、顧客宅内機器は、ルーティング、ファイアウォール、またはその他のアプリケーション固有のハードウェアやソフトウェアなどの高レベルの機能と統合されるのが一般的です。この場合、機器はゲートウェイと呼ばれます。

ほとんどのDSLテクノロジーでは、DSL信号を低周波音声信号から分離するために適切なDSLフィルターをインストールする必要があります。分離は、境界点で行うことも、顧客宅内 の電話コンセントに設置されたフィルターを使用して行うこともできます。

最近のDSLゲートウェイは、多くの場合、ルーティングやその他の機能を統合しています。システムは起動し、DSL接続を同期し、最後にDHCPPPPoEなどのプロトコルを使用して、インターネットIPサービスとローカルネットワークとサービスプロバイダー間の接続を確立します

プロトコルと構成

多くのDSLテクノロジーは、低レベルのビットストリームレイヤー上に非同期転送モード(ATM)レイヤーを実装して、同じリンク上で多くの異なるテクノロジーを適応させることができます。

DSLの実装により、ブリッジネットワークまたはルーテッドネットワークが作成される場合があります。ブリッジ構成では、サブスクライバーコンピューターのグループが単一のサブネットワークに効果的に接続します。初期の実装では、 DHCPを使用して、 MACアドレスまたは割り当てられたホスト名を介した認証を使用して加入者機器にIPアドレスを提供していました後の実装では、多くの場合、ポイントツーポイントプロトコル(PPP)を使用してユーザーIDとパスワードで認証します。

伝送変調方式

送信方法は、市場、地域、通信事業者、および機器によって異なります。

DSLテクノロジー

DSLテクノロジー(まとめてxDSLとして要約されることもあります)には、次 のものがあります。

電話交換機から加入者までの回線長の制限により、データ伝送速度に厳しい制限が課せられます。VDSLなどのテクノロジーは、非常に高速ですが短距離のリンクを提供します。VDSLは、トリプルプレイサービスを提供する方法として使用されます(通常、カーブネットワークアーキテクチャにファイバーで実装されます)。

も参照してください

参考文献

  1. ^ W. Richard Stevens、 TCP / IP Illustrated、Volume 1:The Protocols、Addison Wesley、1994、ISBN0-201-63346-9。
  2. ^ 次世代DSLは銅線電話回線を介して1Gbpsをポンピングできる、Gizmodo、2013年12月18日、Andrew Tarantola
  3. ^ Alcatel-Lucentが銅線を使用してブロードバンド速度の記録を樹立、Phys.org、2014年7月10日、Nancy Owano
  4. ^ 研究者は、昔ながらの銅線から記録的なブロードバンド速度を得る、Engadget、2014年7月10日、Matt Brian
  5. ^ ジョンE.トロンブリー; John D. Foulkes; デビッドK.ワージントン(1982年5月18日)。「オーディオおよび全二重デジタルデータキャリアシステム」米国特許第4,330,687号(1979年3月14日公開)。
  6. ^ ロナルドシャムス。「EE535宿題3」ウースター工科大学。2000年4月12日にオリジナルからアーカイブされました2011年9月15日取得
  7. ^ US 4924492、リチャードD.ギトリン; Sailesh K. Rao&Jean-Jacques Werner et al。、「たとえば、電話局と顧客宅内の間でデジタル信号を広帯域伝送するための方法と装置」、1990年5月8日公開 
  8. ^ ジョセフ・W・レヒライダー(1991年8月)。「高ビットレートデジタル加入者線:HDSLの進歩のレビュー」。通信の選択された領域に関するIEEEジャーナル9(6):769–784。土井10.1109 /49.93088
  9. ^ 無限リーチADSL
  10. ^ オムマリク(2012年4月24日)。「DSL死の行進は続く」Gigaom.com 2019年10月21日取得
  11. ^ ULL(無条件のローカルループ)Whirlpool.net.au。2013年9月18日に取得。
  12. ^ 「次世代繊維」(PDF)2017-10-19にオリジナル(PDF)からアーカイブされました。
  13. ^ 「連邦通信委員会はSBC / AT&Tの合併を承認します」www.sbc.com2005年10月31日。
  14. ^ 「ベライゾンMCIの合併」2007年7月14日にオリジナルからアーカイブされました。
  15. ^ http://www.ericsson.com/res/thecompany/docs/journal_conference_papers/broadband_and_transport/itu-ts_new_g_vector_standard_proliferates_100mbs_dsl.pdf
  16. ^ 「1Gbit / sへの新しいITUブロードバンド標準ファストトラックルート」ITU-T。2013-12-11 2014年2月13日取得
  17. ^ Spruyt、Paul; Vanhastel、Stefaan(2013-07-04)。「数字は次のとおりです。Vectoring2.0はG.fastを高速化します」TechZineアルカテルルーセント。2014年8月2日にオリジナルからアーカイブされまし2014年2月13日取得
  18. ^ 「G.fastブロードバンド規格が承認され、市場に出回っています」ITU-T。2014-12-05 2014年12月7日取得
  19. ^ ハーディ、スティーブン(2014-10-22)。「来年初めに利用可能なG.fastONTは、アルカテル・ルーセントによると」lightwaveonline.com 2014年10月23日取得
  20. ^ ブロードバンドフォーラム(2016-07-01)。「TR-348ハイブリッドアクセスブロードバンドネットワークアーキテクチャ」(PDF)2018年7月1日取得
  21. ^ 松本、クレイグ(2005-09-13)。「バレーウォンク:DSLマン」軽い読書2014年2月19日取得

さらに読む

外部リンク