Modulacje i sposób przesyłania danych w sieci ADSL

Sieć ADSL pozwala osiągać wysoką prędkość dzięki efektowi asymetrii oraz podziałowi transmisji na poszczególne pasma. Rozdzielenie sygnału zapobiega ewentualnym zakłóceniom i umożliwia zachować stabilne i szybkie połączenie z internetem. Na czym polega sposób przesyłania danych w modemach typu ADSL i czym różni się one od tradycyjnych urządzeń?

Modem analogowy a modem ADSL

Modem analogowy zapewniał połączenie z internetem jeszcze w latach 90. XX wieku. Jednakże sygnał nie był ani szybki, ani stabilny. Podczas transmisji danych linia telefoniczna była zablokowana, przez co korzystanie z obu usług jednocześnie nie było możliwe. Ze względów technicznych przepustowość połączenia wynosiła nie więcej niż 56 kb/s. Zaletą takiego rozwiązania była jednak możliwość podłączenia modemu do każdego gniazdka telefonicznego.

Z kolei modem ADSL należy rozumieć szerzej jako usługę. Asymetryczna sieć wykorzystuje inne częstotliwości niż telefon i nie blokuje do niego dostępu. Wymaga ona jednak instalacji odpowiednich modemów zarówno po stronie użytkownika, jak i centrali.

Rozdzielenie sygnału

Przesyłanie danych oraz rozmowa przez telefon w tym samym czasie była możliwa dzięki zastosowaniu splitterów, czyli rozdzielaczy sygnałów. Modem sieci ADSL nie wykorzystuje bowiem tych samych częstotliwości, co telefon, a sięga do wyższych pasm, gdzie może szybko poruszać się w szerokich zasobach.

Asymetryczna sieć potrzebuje częstotliwości na poziomie od 0 Hz do 1,1 MHz. Z kolei sygnał telefoniczny wykorzystuje pasmo do 4 kHz. W praktyce dane cyfrowe są przekazywane na poziomie 26 kHz – 1,1 MHz. Taki zakres jest optymalny, aby zapobiec występowaniu inferencji między kanałami, a jednocześnie zwiększyć przepustowość.

Modemy FDM oraz EC

Rozróżniamy dwie kategorie modemów ADSL według zaleceń ANDI TI.413: FDM – Frequency Division Multiplexing i EC – Echo Cancellation. Różnią się one przede wszystkim podziałem pasma transmisyjnego. W przypadku FDM jest ono rozdzielone na trzy części: pasmo telefoniczne do 4 kHz (pasmo wykorzystywane do usługi telefonicznej typu POTS – w przypadku awarii urządzeń ADSL, nie ulega zakłóceniu dzięki bezpośredniej transmisji i chroniących go filtrów biernych), pasmo transmisyjne do użytkownika (od 20 do 134 kHz), pasmo transmisyjne od użytkownika (od 138 kHz do 1,1 MHz).

Zalecenia ANSI TI.413 przewidują również kategorię modemów typów EC, czyli z eliminacją echa. W odróżnieniu od FDM pasma transmisyjne nachodzą na siebie. Modem EC jest rozdzielony na trzy części: pasmo telefoniczne (do 4 kHz), pasmo transmisyjne do użytkownika (od 26 do 134 kHz) i pasmo transmisyjne od użytkownika (od 26 kHz do 1,1 MHz). Z racji nachodzenie na siebie tych dwóch pasm, konieczna jest eliminacja echa w odbiornikach, dzięki czemu od sygnału odbieranego przez użytkownika odejmowany jest sygnał nadawany. Tym sposobem szybkość transmisji pobierania jest znacznie większa. Efekt ten jest szczególnie widoczny na większych odległościach, kiedy częstotliwości są silniej tłumione.

Podział pasma transmisyjnego

Modem ADSL nie jest nowym urządzeniem. Pracę nad asymetryczną siecią rozpoczęto w 1989 roku w firmie Bellcore. Wtedy to konkurentami na rynku był CAP oraz DMT. Pierwsza metoda była zbliżona do modulacji kwadraturowej, jaką wykorzystywano tradycyjnie w modemach. Stosowano w niej 16 sygnałów, odpowiadających kombinacji czterech bitów. Cały bajt natomiast jest reprezentowany przez dwa sygnały. Modulacja amplitudy pozwalała osiągnąć przepustowość pasma na poziomie 1b/s*Hz. W przypadku metody QAM jest to 2 b/s* Hz. Dla porównania metoda EC oraz EDM mogą osiągnąć przepustowość 1,5 Mb/s od użytkownika oraz 14,9 Mb/s w drugą stronę.

Niewątpliwie największą zaletą sieci ADSL jest wykorzystanie maksymalnych możliwości zwykłych, miedzianych kabli telefonicznych. Modem wybiera optymalną prędkość transmisji jeszcze przed rozpoczęciem wysyłania sygnału, aby uzyskać największą przepustowość. Wpływa na nią między innymi długość kabla. Im jest ona dłuższa, tym parametry częstotliwości oraz prędkość mogą być słabsze.

Modem ADSL wykorzystuje także model adaptacyjny, polegający na tym, że kształtowanie przepustowości ma miejsce także w trakcie pracy. W tym celu stosuje się podział transmisji na trzy pasma. W wypadku zakłóceń tylko wybrana część ulega zmniejszeniu, w czasie gdy pozostałe pracują bez zmian. Z kolei przy większych inferencjach, poszczególne kanały mogą zostać wyłączone całkowicie. Taki efekt nie byłby możliwy bez podziałowi sygnału. Wówczas obniżenie przepustowości byłoby znaczne większe.