xDSL-tekniikat

By Ilkka Huotari

Johdanto

Lyhenne xDSL tulee sanoista x Digital Subscriber Line, eli suomennettuna digitaalinen tilaajajohto. Tähän ryhmään kuuluvat sellaiset eri tekniikat, kuin DSL, HDSL, SDLS, ADSL ja VDSL, tässä järjestyksessä suunnilleen vanhimmasta uusimpaan. Vaikka nimitys onkin 'subscriber line', on kuitenkin kyse uudenlaisista modeemeista. Johdot ovat jo paikallaan, rakennettu tuhansia, hups, kymmeniä vuosia sitten. Nyt vain otetaan uusi tekniikka käyttöön niiden hyödyntämiseksi. Tässä tekstissä luodaan pikakatsaus näihin kaikkiin eri DSL-tekniikoihin.

Tekniikka [1]

Vanhastaanhan puhelinverkossa on käytetty modeemeja, jotka siirtävät nykyisin dataa jo n. 56 kbps nopeudella. Modeemit käyttävät puhelinverkossa samaa taajuusaluetta kuin puhelimet puheen välittämiseen, joka on n. 400 Hz - 4 kHz. Tähän taajuusalueeseen tuskin saa enempää tietoa rutistettua kuin sen 56 kbps. Puhelinkeskuksesta käyttäjälle tuleva johto kuitenkin sallii kuitenkin paljon suurempien taajuuksien, ja näin siis suuremman datamäärän, välittämisen, kuin 0-4kHz. Tämä 4 kHz-rajoite tulee suodattimista, jotka on puhelinkeskuksissa, ja jotka suodattavat runkoverkkoon menevästä signaalista pois ylimääräiset taajuudet. Tässä johdossa, joka on kierrettyä kupariparia, voi välittää taajuuksia aina luokkaan muutama (1 tai enemmän) MHz asti.

Taajuuden kasvaessa kuitenkin signaalin vaimentuminen kasvaa, ja korkeilla taajuuksilla vaimentuminen on jo hyvin voimakasta. Vaimentuminen taas aiheuttaa luonnollisesti sen, että mitä pidempi johto, sitä vaimeampana signaali saadaan ulos sen toisesta päästä.

xDSL-tekniikat hyödyntävät tätä taajusaluetta mikä on tavallisen puheen yläpuolella. Käyttämällä koko taajuusalueen päästään suuriin siirtonopeuksiin. Edellä mainitusta signaalin vaimentumisesta tulee kuitenkin rajoitus; johto käyttäjältä puhelinkeskukseen, josta data yleensä lähetetään optisia kuituja pitkin eteenpäin, ei voi olla kovin pitkä. 5 km on maksimipituus, eikä sillä päästä vielä kovin suuriin nopeuksiin.

xDSL-tekniikat vaativat omantyyppisensä modeemin käyttäjälle, sekä puhelinkeskukseen myös omat laitteensa. Myös kun varmasti halutaan ottaa yhteys keskuksesta myös esim. internet-palveluntarjoajalle, tarvitsee sielläkin päässä olla vastaava modeemi.

Ensimmäinen xDSL-tekniikoista oli sitten ISDN. Tai oikeastaan ISDN on vain tämän tekniikan sovellutus. Tekniikan nimi on pelkkä DSL, digital subscriber line.

DSL:ssä data siiretään 64 kbps-kaistoja pitkin, esimerkiksi yksi puhelinlinja mahtuu yhteen 64 kbps-kaistaan. Puhe digitoidaan: siitä otetaan näyte 8000 kertaa minuutissa, ja se muunnetaan digitaaliseksi käyttäen 8 bittiä. Näin saadaan 8000 1/s * 8b = 64000 b/s.

Näitä 64 kbps-kaistoja multipleksoidaan yhteen (siirretään peräkkäin yhden sekunnin aikana), pohjois-amerikassa 24 kpl, euroopassa 32 kpl. Näin saadaan tiedonsiirtonopeudeksi joko 1.544 Mbps tai 2.048 Mbps. Jos kertolasku ei aivan täsmää, se johtuu siitä että mukaan lisätään vielä signalointia. Nämä kaksi standardia tunnetaan nimillä T1 ja E1. Usein kuitenkin T1 ja E1 viittaavat vain näihin edellä mainittuihin tiedonsiirtonopeuksiin, eikä kehysformaattiin.

Ennen xDSL:ää [1]

Ennen ensimmäistä nopeaa DSL-tekniikkaa, ei niin kovin kauan aikaa sitten, käytettiin T1/E1:stä heikkolaatuisella ja huonolla signaloinnilla, ja käytetään edelleen, kunnes se korvautuu paremmilla. Se on nimeltään AMI, ja käyttää taajuuksia aina 1.5 MHz:n asti. Näitä yhteyksiä ostivat firmat tarpeisiinsa, eikä se soveltunut ollenkaan yksityiselle asiakkaalle. Kuten 1.5MHz:n taajuudesta saattaa arvata, ei vierekkäisillä johdoilla ollut kovin hyvät oltavat; yhdessä kaapelissa kierrettyjä pareja on yleensä 50 kpl, ja yhteen 50kpl:een kaapeliin saattoin laittaa vain yhden AMI-yhteyden.

Eri xDSL-tekniikat [1]

Seuraavaksi kehitettiin HSDL-tekniikka. Siinä data siirtyy molempiin suuntiin (Full Duplex) juuri nopeuksilla 1.544 Mbps tai 2.048 Mbps. Taajuusaluettakaan se ei käytä kuin kohtuudella, 80 kHz - 240 kHz. Johdon pituus keskuksesta käyttäjälle voi olla n. 3.5 km. Kuitenkin HDSL alkaa olla jo menneen talven lumia, se käyttää siirtoon kahta (T1) tai kolmea (E1) johtoparia. HDSL tulee sanoista High data rate Digital Subscriber Line

SDSL, tarkoittaa Single line Digital Subscriber Line. Nyt tullaan jo askelta parempaan, sillä tämä käyttää vain yhtä johdinparia. Sen takia tämä soveltuu jo vähän paremmin yksityiskäyttäjälle juuri sen takia, sillä harvalla meistä on useampi tavallinen puhelinlinja. SDSL ei toimi kuin noin 3 km asti. SDSL toimii kuitenkin symmetrisesti, eli lhäettää ja vastaanottaa dataa samalla nopeudella. Nopeudet ovat samat kuin HDSL:ssä.

ADSL, eli Asymmetric Digital Subscriber Line on tekniikka, jolla saadaan yksityisiin koteihin halvat (mikäli vain teleyhtiöt hinnoittelevat ne suopeasti) ja tarpeeksi nopeat yhteydet. Tässä tiedonsiirto ei ole molempiin suuntiin yhtä nopeaa, eikä tarvitsekaan olla, sillä monesti vastaanotamme enemmän tietoa kuin mitä lähetämme. Nopeudet ovat 1.5 Mbps - 9Mbps käyttäjälle ja 16 - 640 kbps käyttäjältä keskukseen. 9 Mbps saavutetaan korkeintaan 2.5 km pituisella johdolla.
Suureen downstream- ja pieneen upstream-nopeuteen on myös toki hyvä selitys: jos kahdessa vierekkäisessä johdossa on hyvin suuret taajuudet, ne häiritsevät toisiaan paljon. Tässä on valittu tekniikka, jossa toisessa vierekkäisistä johtimista on suurempi taajuus kuin toisessa, eikä häiriöitä synny liikaa.

VDSL, joka on lyhenne Very high data rate Digital Subscriber Line:sta, on tekniikoista nopein, mutta se myös vaatii lyhyimmät johdot. Downstream-nopeudet 12 Mbps saavutetaan 1.3km:n ja 51 Mbps 300 metrin johdoilla. Upstream on 1.6 Mbps - 2.3 Mbps

Entä vanha puhelin?

xDSL-tekniikat jättävät koskematta taajuusalueeseen joka on varattu tavalliselle puhelimelle. Näin normaali puhelinlinja toimii samanaikaisesti esim. ADSL:n kanssa, ja toimii vaikka ADSL:ssä tapahtuisi sen kaatava virhe.

Sovellutukset

ADSL ja muut tekniikat soveltuvat hyvin esimerkiksi internet-puhelimiin, näköpuhelimiin, videoneuvotteluun, tilausvideoihin, interaktiivisiin tv-ohjelmiin, verkko-ostoksiin, peleihin, lähiverkkojen etäkäyttöön, etätyöskentelyyn.

Koska käyttöön? [2]

ADSL:n pitäisi yleistyä lähivuosina - kesään 1988 on kaavailtu ADSL-modeemien hintojen tippumista paljon. Tulevista markkinoista on ennustettu, että vuonna 1988 markkinat olisivat 500 miljoonaa US-dollaria, ja vuonna 2000 2.5 miljardia US-dollaria. Tosin epäilen tuota vuoden 1988 ennustetta, mutta eihän se mahdotonkaan ole. Suomessa jo ainakin yksi palveluntarjoaja pääkaupunkiseudulla tarjoaa ADSL-yhteyksiä, tosin vielä huikeaan hintaan, eikä tuohon hintaan ole muilla vielä mahdollisuus sitä ostaa kuin yrityksillä. Ja, ainakin vielä DSL-tekniikka on lapsenkengissään. Tästä hyvänä osoituksena on tele.com - verkkolehden tekemä ADSL-testi, joka löytyy URL:stä a href=http://www.teledotcom.com/0697/features/tdc0697lab.html http://www.teledotcom.com/0697/features/tdc0697lab.html /a. Tämä testi oli tehty heinäkuussa 1997, mutta silloinkaan 30:stä pyydetystä tavarantoimittajasta useimmat päättivät jättää testin väliin, 8 otti osaa. Tämä osoittaa etteivät laitteet ole vielä valmiita. Tilanne edellisestä vastaavasta testistä lokakuussa 1996 oli parantunut vain hieman: 10:stä pyydetystä 3 otti osaa testiin. Hinnat olivat lokakuusta 1996 myös laskeneet; keskiarvo 1996 oli $2250 ja 1997 $1550. Hintojen pitäisi tulla kuitenkin vähintään vielä toinen $1000 alaspäin ennenkuin tavallinen mikronkäyttäjä voisi harkita tällaista, mieluummin vielä enemmän. Testaajia jäi harmittamaan se, että modeemien suorituskyky laski rajusti kun tilaajakohdon pituus ylitti 3.7 km. Usassa kun nuo johtojen pituudet ovat heidän mukaansa pidempiä kuin tuo 3.7 km = 12000 jalkaa. Mutta, eipä ADSL-teknologian speksit [3] kovin suuria siirtonopeuksia yli 3.7 km johdoille lupaakaan, joten siihen lienee tyytyminen vielä jonkin aikaa. Tulevaisuudessa tullaan kuitenkin nostamaan ADSL:n nopeutta 6 Mbps:stä 8 Mbps:ään [4].

Esteitä yleistymiselle

Mikäli teleyhtiöt eivät ala tukea ADSL-tekniikkaa, mm. yksityiselle soveltuvalla hinnoittelulla, eivät ADSL-modeemit varmasti yleisty. Teleyhtiöillä on valta päättää minkälaisia laitteita heidän verkkoonsa kytketään. Hinnat voidaan kuitenkin saada samoihin lukemiin kuin kaapelimodeemien hinnat ja käyttökulut, noin 150-400 mk/kk.