ADSL -telekommunikaatio

Tapio Ranta
44072N
2.11.97


Johdanto

Monista ennustuksista ja epäilyistä huolimatta Internet jatkaa räjähdysmäistä kasvuaan ja huominen tuo todennäköisesti mukanaan yhä uusia käyttäjiä ja yhä uusia palveluita, eikä joidenkin jo kauan sitten ennustamaa tukehtumista ole näköpiirissä. Ongelmia silti riittää, ja suurin niistä on edelleen kapasiteetin puute. ATM ja kuituteknologia ovat eräs ratkaisu kapasiteettiongelmiin, mutta se päivä, jolloin jokaiseen niemenokkaan ja torppaan löytyy kuituyhteys, on vielä kaukana. Kupariyhteys, johon vanha kunnon puhelinverkko (POTS) perustuu, on taloudellisesti ainoa toimiva systeemi, ja sen hyödyntäminen oikealla tavalla on tärkeintä. Kierretyt kupariparithan ovat jo valmiiksi maassa. Tarjoittaville Internet -yhteyksille, jotka perustuvat kierrettyyn kuparikaapeliin, vaihtoehtona on tällä hetkellä joko modeemi tai ISDN -yhteys. Modeemi tarjoaa yleisesti 28.8 kbit/s nopeutta ja parhaimmillaankin vain 56 kbit/s, ja tämä nopeus ei nykypäivän ahnaille multimediasovelluksille riitä. ISDN taas, tuo teleoperaattoreiden murheenkryyni, jonka kehitykseen käytettiin säkeittäin rahaa ja yli kaksikymmentä vuotta, ja joka jo valmistuessaan oli auttamattomasti vanhanaikainen, tarjoaa 160 kbit/s, kaksi 64 bit/s kanavaa ja yhden 16 bit/s kontrollikanavan. Tälläkään nopeudella ei pitkälle päästä, ISDN sopii korkeintaan sähköpostin lukemiseen ja surfailluun, mikäli on aikaa viettää ’World Wide Wait’:issä grafiikan latautumisen odotteluun. Sanaa ’multimedia’ on turha mainitakaan.
Lokakuussa 1997 tuli kuitenkin pääkaupunkiseudun markkinoille uusi palvelu, ADSL, jonka nopeusluvut nostavat kuparikaapelin käytön uusiin ulottuvuuksiin [1]. Mitä tämän kirjainyhdistelmän taakse kätkeytyy ja onko tämä uusi telekommunikaatiotekniikka ratkaisu kapasiteettiongelmiin? Mihin ADSL perustuu ja kuka sitä voi hyödyntää? Näihin kysymyksiin tämä essee muun muassa etsii vastausta.


Tekniikkaa ja historiaa

Alexander Bellin keksimässä kierretyssä parikaapelissa ideana on kaapelien signaalien välisen interferenssin minimointi. Tämän interferenssin aiheuttaa elektromagneettinen säteily ja yhteys johdosta toiseen. Kierretty parikaapeli ei kuitenkaan ole täydellinen. Häiriöitä kaapelien välillä esiintyy myös siinä, ja aina enemmän kun taajuudet ja kaapelin pituus kasvavat. Jos samassa kaapelissa oleviin pareihin lähetetään symmetrisiä signaaleja, se vähentää merkittävästi datanopeutta ja kaapelin mahdollista pituutta. [2]
Tähän juuri perustuu ADSL, Asymmetric Data Subscriber Line. Se on yksi xDLS -tekniikoista, DSL:n (Data Subscriber Line) tarkoittaessa ISDN -palvelua, ja HDSL:n (High Data Rate Subscriber Line) T1/E1- ja WAN -verkkoja [2]. ADSL on asymmetristä tiedonsiirtoa, eri taajuuksia ja nopeuksia kaapelissa eri suuntiin. Kun ADSL -modeemi kytketään kuparilinjan molempiin päihin, se luo kolme tietokanavaa: nopean kanavan operaattorilta käyttäjälle, keskinopean kaksisuuntaisen kanavan, ja tavallisen puhelinkanavan (POTS) [3]. Puhelinkanava erotetaan kahdesta muusta kanavasta niin, että jos ADSL ei toimi, taataan kuitenkin normaali puhelinpalvelu. Nopeuksissa nämä kanavat tarjoavat 1,5 - 9 Mbit/s operaattorilta käyttäjälle, riippuen kaapelin pituudesta ja ominaisuuksista, sekä 64 - 640 kbit/s käyttäjältä operaattorille. Kapasiteetista liikkuu hieman erilaisia tietoja, mutta tällä hetkellä teleoperaattorit tarjoavat parhaimmillaan 8 Mbit/s nopeutta käyttäjälle [3]. Teoreettisesti nopeammatkin yhteydet ovat mahdollisia, mutta silloin johdon pituus kahden modeemin välissä pienenee ja vaatimukset itse kaapelin ominaisuuksille kasvavat. Seuraavassa taulukossa nopeuksia, modemien välisiä etäisyyksiä, sekä paksuuksia [2, 3](suluissa toisen lähteen antamia tietoja):


Nopeus Etäisyys Johdon läpimitta
1.5 tai 2 Mbit/s 5.5 km 0.5 mm
1.5 tai 2 Mbit/s 4.6 km 0.4 mm
6.1 Mbit/s 3.7 km 0.5 mm
(6.312 Mbit/s 3.7 km - )
6.1 Mbit/s 2.7 km 0.4 mm
(8.448 Mbit/s 2.7 km - )

Tekniseltä näkökannalta ADSL on OSI:n fyysisen kerroksen siirtoprotokolla suojaamattomalle kierretylle parille [3]. ADSL kehittäjä oli Bellcore Labs, sama tutkimuskeskus kehitti myös ISDN:n. Se kehitettiin alunperin interaktiivisen TV:n markkinoille ja ensimmäinen tekninen kokeilu oli Washingtonin alueella huhtikuussa 1993. Tässä vaiheessa systeemi ei kuitenkaan ottanut tulta alleen, koska tekniikka oli vielä lastenkengissä ja vaati käytettäviltä systeemeiltä enemmän kuin tavallinen puhelinverkko pystyi tarjoamaan. Pari vuotta myöhemmin, Internetin jatkuvan kasvun takia tekniikka otettiin uudelleen tarkasteluun ja helmikuussa 1996 ensimmäinen kaupallinen toteutus näki päivänvalon Teksasissa. Toteuttaja oli yritys nimeltä GTE. Verkossa oli 15 kohdetta ja systeemi toimi ilman suurempia ongelmia. Uusi tekijä nopeiden Internet-yhteyksien toimituskilpailuun oli syntynyt. [4]
ADSL perustuu kehittyneeseen signaalinkäsittelyyn ja algoritmeihin, jotta mahdollisimman paljon tietoa saadaan siirrettyä kierrettyä kupariparia fyysisenä mediana käyttäen. Ulospäin ADSL on kohtalaisen yksinkertaisen näköinen: läpinäkyviä synkrononisia dataputkia eri nopeuksilla puhelinlinjan yli. Näiden putkien luomiseen käytetään taajuusjakoista multipleksointia (FDM). FDM jakaa yhden taajuusalueen tiedonsiirtoon operaattorilta käyttäjälle ja yhden toiseen suuntaan. Käyttäjälle tuleva kanava jaetaan sitten aikajakoisella multipleksoinnilla (TDM) yhteen tai useampaan nopeaan kanavaan ja hitaaseen kanavaan. Samaten toiseen suuntaan kulkeva kanava jaetaan vastaaviin hitaisiin kanaviin. 4 kHz alue jätetään puhelinpalvelulle. [3]


Sovelluksia

Tarjolla on siis asymmetrinen yhteys kohtalaisen nopeana operaattorilta käyttäjälle tavallisessa puhelinverkossa. Millaisia käyttötarkoituksia tälle löytyy? Alunperin ADSL tarkoitettiin tekniikaksi interaktiivinen TV ja video-on-demand -palveluihin. Näihin se sopiikin mitä parhaiten. MPEG -kompressoitu videokuva välittyy hyvin ADSL:n nopeuksilla ja käyttäjältä operaattorille ei tarvita suuria nopeuksia. Samaten muut broadcast -tyyppiset multimediapalvelut ovat potentiaalisia sovelluksia ADSL -verkossa. Näitä ovat esim. videopelit, videokatalogit ja videotietojen jakelu [5].
Kun puhutaan videokuvan välittämisestä, mieleen tulee yritysmaailmasta videoneuvottelut. Tällaiseen palveluun ADSL ei välttämättä sovellu, sillä videoneuvottelu vaatii full duplex -yhteyksiä. Kahdella ADSL -yhteydellä tämä saattaisi onnistua, mutta lienee turhan monimutkaista ainakin nykyisillä tekniikoilla.
Datapuolella todellisista sovelluksista päälimmäisenä on WWW. WWW-palveluun tarvitaan juuri lähinnä yksisuuntaista yhteyttä ja tähän ADSL on omiaan. ADSL tosin ei poista Internetin pullonkauloja, joita vielä on runsaasti ja osa palvelimistakaan ei toistaiseksi tue niin suuria nopeuksia, joihin ADSL pystyy, mutta ainakin yksi pullonkaula, paikallisyhteydet poistuvat ADSL:n myötä. Runkoyhteydet ovat vielä niin huonosti suunniteltuja ja reitittimet aiheuttavat viivettä niin, että Internet itsessään ei näin suuria nopeuksia tue, mutta todennäköisesti siihen mennessä kun ADSL on suuren yleisön saatavilla, nämä pullonkaulat on jo poistettu [5].
Toinen sovelluskohde datapuolella on LANien etäkäyttö. Etätyöskentely ADSL -tekniikalla tulee todennäköisesti olemaan yksi tärkeimmistä tulevaisuuden sovelluksista, koska ADSL käyttää tavallista puhelinverkkoa, joka ulottuu lähes kaikkialle. ADSL voidaan ulottaa kauimmaiseenkin etätoimistoon tai työntekijöiden kotiin, minne ei esim. kuitukaapeleilla päästä.
Suurin osa Internetin sovelluksista - varsinkin multimediasovelluksista - vaatiikin kapasiteettia vain toiseen suuntaan. ADSL: n tarjoamilla nopeuksilla avautuvatkin aivan uusien palveluiden hyödyntäminen Internetin yli, kunhan vain muut pullonkaulat poistetaan.

Nykyisiä ja tulevaisuuden näkymiä

Selvää lienee, että ADSL tekee ISDN -tekniikasta hyödyttömän. ISDN ei riitä nykyisen tietoyhteiskunnan ja multimedia-Internetin vaatimuksiin. ISDN tulee todennäköisesti olemaan käytössä vielä muutaman vuoden, jonka jälkeen se kuolee omaan vanhanaikaisuuteensa. Se ei tarjoa riitävää kapasiteettia, ei lähellekään. ADSL tulee ainakin näillä näkymin olemaan ainakin osaratkaisu seuraavaksi vuosikymmeneksi. Verrattuna mihin tahansa tämän hetken tietoliikenneratkaisuun, ADSL on selvästi paras joka näkökannalta, sekä tekniseltä ja taloudelliselta. ADSL -modeemeita on onnistuneesti käytetty yli 30 teleyrityksessä ja tuhansia linjoja on otettu käyttöön ympäri Pohjois-Amerikkaa ja Eurooppaa [3]. Euroopan telekommunikaatiomarkkinoiden liberalisaatio vuonna 1998 kiihdyttää entisestään kilpailua ja samalla myös ADSL -palveluiden käyttöönottoa [6]. Useimmat asiantuntijat ovat samaa mieltä asiasta, ADSL tulee olemaan suurten massojen käytössä hyvinkin pian. British Telecom, Deutsche Telekom, Telecom Italia ja Telia aikovat esitellä ADSL palvelunsa ensi vuoden aikana [6]. Suomessa ensimmäinen kaupallinen palvelu on jo olemassa. Vaikka hinnat vielä ovatkin tavallisten käyttäjien ulottumattomissa, tulevat ne todennäköisesti laskemaan palvelun yleistyessä. ADSL tulee kohtalaisen nopeasti yritysmaailmaan ja yksityiskäyttäjät seuraavat perässä. Todennäköisesti samoja virheitä ei tulla tekemään kuin ISDN:n kanssa tehtiin, koska kehitys on tähänkin saakka ollut näin nopeaa ja virheistä on opittu. ADSL -telekommunikaatio on jälleen yksi erävoitto loputtomassa taistelussa Internetin rähdysmäistä kasvua vastaan. Peliä ei kuitenkaan ole vielä ratkaistu.

Lähteet

[1] MikroPC 10/97 ***

[2] Netspeed - What is ADSL ****
< http://www.netspeed.com/tutorial.html >

[3] ADSL Tutorial [No Date] *****
< http://www.adsl.com/adsl_tutorial.html >

[4] Eric Roberts, ADSL - 27.2.1997 ****
< http://www.arkansasusa.com/home/eroberts/news/adsl.html >

[5] ADSL FAQ - 25.5.1997 ****
< http://www.adsl.com/faq.html >

[6] News Release - 2.10.1997 ****
< http://www.adsl.com/PressRoom/news10_97.html >


Lisätietoja aiheesta

ADSL.Net [No Date] **
<
http://www.adsl.net/ >

Kimmo Saarela, ADSL - 6.3.1995 ***
<
http://www.cs.tut.fi/tlt/stuff/adsl/pt_adsl.html >

Analog Devices and ADSL [No Date] ***
<
http://www.analog.com/publications/whitepapers/products/back_adsl/index.html >

GTE ADSL FAQ [No Date] ***
<
http://www.gte.com/adsl/faqadsl.html >

FlexCAP ADSL - 5.1.1997 **
<
http://www.westell.com/westell/adsl.html >

Westell White Paper - 10.6.1997 ***
<
http://www.westell.com/westell/adslWpr.html >

Timothy Layton, ADSL - 28.2.1997 ***
<
http://www.global-sol.com/adsl.html >

Dan Kegel, Dan Kegel's ADSL Page - 30.10.1996 ***
<
http://www.tp3.ruhr-uni-bochum.de/DanKegel/adsl.html >

Possible ADSL Services - 1.1.1994 *
<
http://www.ele.auckland.ac.nz/students/laurence/nserv.html >