DSL-ADSLの基礎

この章では、非対称デジタル加入者線の基本と標準について説明します。

ADSLの基礎

まず、以下の点をご理解ください。

物理層のすべてのADSL規格で使用されるディスクリートマルチトーン（DMT）変調。
周波数帯域を多くの小さなチャネルに分割します。
各チャネルのQAM変調。
SNRの観点から各チャネルに割り当てられた異なるビット。

PHYのADSL基本システムブロック図

以下は、PHYのADSL基本システムのブロック図です。

ADSL規格

次の表で、ADSL標準について説明します。

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	ANSIT1.4131998発行2	ADSL	8.0 Mbit / s	1.0 Mbit / s	1998年
ADSL	ITU G.992.1	ADSL（G.dmt）	8.0 Mbit / s	1.3 Mbit / s	1999-07
ADSL	ITUG.992.1付録A	ADSL over POTS	12.0 Mbit / s	1.3 Mbit / s	2001年
ADSL	ITUG.992.1付録B	ISDNを介したADSL	12.0 Mbit / s	1.8 Mbit / s	2005年
ADSL	ITU G.992.2	ADSL Lite（G.lite）	1.5 Mbit / s	0.5 Mbit / s	1999-07
ADSL2	ITU G.992.3	ADSL2	12.0 Mbit / s	1.3 Mbit / s	2002-07
ADSL2	ITUG.992.3付録J	ADSL2	12.0 Mbit / s	3.5 Mbit / s
ADSL2	ITUG.992.3付録L	RE-ADSL2	5.0 Mbit / s	0.8 Mbit / s
ADSL2	ITU G.992.4	スプリッターレスADSL2	1.5 Mbit / s	0.5 Mbit / s	2002-07
ADSL2 +	ITU G.992.5	ADSL2 +	24.0 Mbit / s	1.4メガビット/秒	2003-05
ADSL2 +	ITUG.992.5付録M	ADSL2 + M	24.0 Mbit / s	3.3 Mbit / s 2008	2008年
ADSL2 ++	（最大3.75 MHz）	ADSL4	52.0 Mbit / s？	5.0 Mbit / s	開発中

付録G.DMT

G.992.1 Annex A −POTを介したフルレートADSL

重複したスペクトルPSDマスク
重複しないスペクトルPSDマスク

G.992.1 Annex B −ISDNを介したフルレートADSL

オーバーラップしたスペクトルPSDマスクのみ、ただしオーバーラップはオプションです

G.992.1 Annex C −TCM-ISDNバインダーのフルレートADSL

G.992.1 AnnexAのPSDマスク

G.DMTPSD

次の図は、G.DMTPSDについて説明しています。

G.Dmtのパフォーマンス

G.Dmtのパフォーマンスは、次の説明で理解できます。

NSC =サブキャリアの数
サブキャリア間隔=Δf= 4.3125 KHz
データシンボルレート= 4.0 KHz
データレート= N * 4 * 8 Kbps（32 Kbpsの倍数）
帯域幅= NSC *Δf
サンプルレート= 2 * NSC *Δf

NSC                                 256   
Total bandwidth                     1.1 MHz    
Sample rate                         2.2 MHz   
Maximum Date Rate                   ~12Mbps(down)/1.2Mbps (up) 
Maximum Reach                       20kf

ダイヤルトーンサービス

DMTが公式標準として選択されましたが、CAPに基づくシステムは、世界中で多くのADSLと一連のビデオサウンドのトライアルおよび商用展開を実装するために使用されており、事実上の標準ADSL競争としてCAPを効果的に決定しています。一方、米国のケーブルテレビ業界で電話サービスを提供するという脅威は大幅に収まりました。

世界的に、トーンビデオアプリケーションは増加していますが、関心を維持し続けています。多くの市場では、ケーブルテレビと衛星テレビの普及に関連してコストを正当化することは困難でした。

その結果、ビデオダイヤルトーンイニシアチブは北米ではほとんど姿を消しました。国際電気通信連合（ITU）（G.dmtまたはG.992）およびANSI（T1.413 Issue 2）によって承認されたADSLの最終標準は、前述のように、DMTベースのシステムであり、今日のほとんどの新しいADSL展開。ただし、一部のベンダーは、ネットワークにPACベースのシステムを展開し続けました。

ビデオからデータへのアプリケーションの切り替え

これらのロングトーントライアルビデオダイヤリングを通じて、業界は多くのデータアプリケーションが非対称になっていることを認識するようになりました。これの最も良い例はインターネットです。通常、ユーザーはデータの小さなストリームをリモートサーバーに送信します。リモートサーバーは、特にデータファイル、グラフィック、オーディオ、およびビデオのダウンロードを要求します。それに応じて、サーバーはネットワーク経由でサポートできるファイルデータレートをリモートワークステーションに送信し始めます。このトランザクションは、本質的に非常に非対称です。

この同じ時期に、インターネットはまったく新しい現象に進化しました。これは、インターネット成長サービスへの新規加入者の割合と比較すると、前代未聞です。すべてのユーザーの最大の不満は、ファイルをモデムダイヤルまたはISDNデータレートにアップロードするのに時間がかかりすぎたことです。そのため、サービスの新しいニーズと新しいテクノロジーがすぐに結婚し、ADSLはインターネットアクセスをサポートするように方向転換されました。

DSLのリクエストとしてビデオが完全に消えたわけではありません。ただし、RealMediaやWindows Mediaなどのシステムを使用したIPを介したビデオ配信は、ますます一般的で洗練されたものになっています。MPEG-2などの圧縮システムまたはビデオの均一な圧縮を可能にする新しい業界標準システムを使用して、IPビデオ配信はDSLの実行可能なアプリケーションであり続けます。

データサービスの最適化

アプリケーションがビット同期ビデオの場合、DSL回線は指定された回線速度で実行する必要がありました。ただし、データはさまざまな速度で操作できます。唯一の効果は、速度が遅いと大きなファイルの転送に時間がかかることです。したがって、データアプリケーションでは、回線速度を下げて、より長い回線でサービスをプロビジョニングできるようにする可能性があります。どちらもCAP そして DMT トランシーバーはループベースでサービスを最適化するように変更され、その実装は呼び出されました Adaptive Rate Digital Subscriber Line、またはRADLS。

RADSLテクノロジーは、トランシーバーが回線速度を達成可能な最高のデータレートまで自動的に上げることを可能にする機能をサポートします。これは、特定のループで確実に達成できます。この機能は主にサービス機能を簡素化するために設計されましたが、ループ状態が悪化した場合にサービスプロバイダーがサービスを適切に低下させる可能性も提供します。今日、料金の適応をサポートする他のDSLテクノロジーがあります。この機能に関心のあるサービスプロバイダーは、さまざまなテクノロジでサポートされている範囲を調べる必要があります。

RADSL標準

ご覧のとおり、1993年3月のトーンビデオADSL規格の決定以来、業界と技術は劇的に変化しました。このワーキンググループを認めて、T1E1ANSIは次のような規格を確立しました。 ANSI TR59 RADSL。FCCは、ローカルループ内の音声およびその他のDSLテクノロジーとスペクトル的に互換性のあるテクノロジーとしてRADLSを具体的に引用しています。

IDSLはDSLoverISDNを提供します

場合によっては、DSLの概念が既存のテクノロジーに適用されています。たとえば、ISDN DSLまたはIDSLは、1980年代の新しいスピンテクノロジーとして最初に登場しました。IDSL ISDN CPE （顧客宅内機器）銅線ループのもう一方の端にあるISDN互換ラインカードと通信し、電話交換機とは無関係にISDN信号を終端します。

このシナリオでは、すべてのDSLバリアントと同様に、データサービスは、スイッチドネットワークではなく、拡張データサービスに転送されます。IDSLは実績のあるテクノロジーに基づいていますが、機能的にはISDNサブセットであり、一般に交換電話サービスと接続をサポートする可能性がありません。IDSLの主な利点は、サービスプロバイダーがmove long-term ISDN data connections to Internet serversまたはスイッチドネットワークからのリモートLANアクセス。もう1つの重要な利点は、IDSLがISDNシグナリング方式を使用しているため、次のことができることです。transmitting over copper pairs デジタルループキャリアによって提供されます。

これらのデバイスは、銅線の完成時にセントラルオフィスの通常の範囲を超えてPOTSおよびISDNサービスの範囲を拡張するように設計されたリモート端末であり、多くの場合、光ファイバー専用回線によってセントラルオフィスに接続されます。あらゆるタイプのADSLおよびSDSLDSL信号を伝送します。

マルチレート対称DSL

IDSLによって提供される144Kbpsの帯域幅を超えて、より適切に分類されたオフィス/小規模オフィスおよび住宅（SOHO）の可能性となる可能性のある新しいテクノロジーが出現しました。これらのテクノロジーは、128 Kbps〜2.048Mbpsの動作範囲を提供します。

対称アプリケーションの場合、マルチレートSDSL（M / SDSL）は、通信事業者の要件を満たすための貴重なテクノロジーとして登場しました。 Time Division Multiplex（TDM）サービスはほぼユビキタスベースです。シングルペアSDSLテクノロジーに基づいて、M / SDSLは、コマンドライントランシーバーのレートの変更、したがってトランシーバーの動作距離の変更をサポートします。このバージョンのCAPは、64 Kbps / 128Kbpsから29kft（8.9 km）の24ゲージワイヤ（5mm）および15 kft（4.5 km）のサービスに対して、完全に2Mbpsの速度で8つの個別のレートをサポートします。AutoRate（RADLSと同様）の容量により、対称アプリケーションを普遍的に展開できるようになりました。

消費者市場向けのG.lite

1998年1月、 Universal ADSL Working Group（UAWG）が発表されました。これは、電気通信、ネットワーク、およびパーソナルコンピュータの大規模な組織で構成されています。このグループは、消費者がサービスプロバイダーによって迅速に展開されている間に、インストール可能なADSLの低速および代替コストを開発するために結成されました。このグループの作業の結果は、ADSLG.liteベースの標準の新しいサブセットです。

G.liteは、1999年6月にITU（G.992.2）によって標準として承認され、最大1.5Mbpsのダウンストリームおよび512Kbpsのアップストリームの速度を提供できます。重要なことに、G.liteは、ADSLソリューションで通常必要とされるPOTSスプリッターを使用せずに、既存の電話回線でこのサービスをフルレートで提供するように設計されています。G.liteの標準の一部は、電話の受話器が使用されているときにG.lite信号の入力電力を制限する「高速再トレーニング」の既知の手法です。これは、電話がフックに戻ったときに、干渉を最小限に抑え、電力を回復するのに役立ちます。

ReachDSLのメリット

ReachDSLの利点は次のとおりです。

Splitterless installation −顧客宅内にPOTSスプリッターが不要なため、設置が簡素化され、顧客の自己設置が可能になります。
Greater loop reach −一般にセントラルオフィスから18,000フィート未満の距離に到達できるADSLシステムに加えて、ReachDSLシステムはサービス20,000フィートをはるかに超えて拡張され、一部の発電所も30,000フィートを超えています。
Spectral compatibility− ReachDSLソリューションは、優れたスペクトル互換性を提供します。ReachDSLファミリーのメンバー、MVL®（複数の仮想回線）は、セクション68の承認でFCCによって認識された最初のDSLシステムでした。つまり、妨害機ではなく、電話網を介した他のサービスに「友好的」です。ReachDSLはスペクトル管理クラスでも動作し、より良い範囲とより高速を提供します。
Lower product cost − ReachDSL製品は、カスタマイズされたデジタルシグナルプロセッサ（DSP）ではなく、「既成」を利用します。
Dynamic bandwidth allocation −さまざまなアプリケーションに合わせてサービスをカスタマイズできます。

VDSLはビデオとより高い帯域幅を提供します

次のように出現している新しい亜種があります– VDSL, DSL, または DSL high speed。VDSLシステムはまだ開発中であるため、最終的な容量はまだ十分に確立されていませんが、提案されている標準では、最大52Mbpsのダウンストリーム帯域幅と最大26Mbpsの対称帯域幅が必要です。これらの帯域幅の妥協点は、ループの長さが長くなるよりも低速での速度の適応を伴う、より短いループセクションであり、より高い帯域幅の可能な帯域では1000フィートと短いことがよくあります。

これらの制限を考慮して、VDSLの展開では、従来のDSLとは少し異なるモデルを使用する予定です。DSLAMは、電話会社の本社とその周辺から移転し、光ファイバーの回線がローカルキャビネットに供給されます。 DSLAM。

VDSLが提供する高速性は、サービスプロバイダーに next generation of DSL services、ビデオは最初のアプリケーションと見なされます。52 MbpsのVDSL回線は、顧客に完全なマルチチャネルMPEG-2ビデオストリーム品質を提供し、高解像度フル品質（HDTV）で1つ以上のテレビチャネルを提供することもできます。

一部のサービスプロバイダーは、同時データサービス用のPCに接続するためのイーサネットまたはその他のデータインターフェイスを備えたケーブルテレビなどのセットトップボックスとして住宅に表示されるエンドポイントVDSLでこれらのサービスを提供するVDSLシステム展開テストを開始しました。

DSLの基本原則は local loop technology互換性のあるデバイスが単一の銅線ループの両端に存在するため、新しいDSLテクノロジーが時間の経過とともに出現し続けることが保証されます。サービスプロバイダーの戦略的ポイントは、今日のサービスの展開に特定のテクノロジーまたはDSLネットワークモデルを選択しても、将来新しいテクノロジーを採用するオプションが制限されないようにすることです。

なぜADSL2なのか？

以下のポイントは、ADSL2が非常に有利である理由を説明しています

ADSLは、最大8Mbps / 800Kbpsのデータレート（おそらく12M / 1.2M）を提供します。
18-20kf 26AWG（約6000m）のリーチ。
シームレスなレート変更はありません。
ユーザーアクティビティがない場合、省電力モードはありません。
ビンごとに1ビット、シンボルごとに部分バイトはありません。
64Kbpsのオーバーヘッドチャネルレートを修正しました（フレーミング構造3）。

ADSL2 / ADSL2 +

以下のポイントは、ADSL2 / ADSL2 +のさまざまな機能について説明しています。

ADSL2 +は、最大24Mbps / 1Mbpsのデータレートを提供します。
SNRが変化したときのシームレスなレート適応。
電源管理により、消費電力が大幅に削減されます。
ビンごとに1ビット、シンボルごとに部分バイトにより、リーチが向上します。

20-22kf 26AWG（約7000m）のリーチ。

可変オーバーヘッドチャネルレートは、ユーザーのニーズを満たします。
トレーニング中のループ診断機能。

ADSL2 / 2 +のメリット

ADSL2およびADSL2 +は、DSL展開のビジネスケースを改善するための次世代機能を提供します。以下はその利点のいくつかです-

より高い料金
拡張リーチ
安定性の向上
パワー管理
強化されたスペクトル互換性

拡張リーチ

ADSL2により、サービスプロバイダーは、レート拡張テクノロジーを使用して、既存のレートプランをより長いループ長で拡張できます。

Rate Enhancement Technology −

フレーミングオーバーヘッドの削減
必須のトレリスコーディング
1ビットの星座
パイロットトーンに関するデータ

Long Reach DSL (LDSL) −

北米向けのRE-ADSL2ブーストPSD
オーバーラップモード

フレーミングの強化

次の機能は、フレーミングの強化に役立ちます。

より柔軟なフレーミング構造
G.DMTのフレーミング構造タイプ0、1、2、および3を置き換えました
受信者は構成パラメーターを選択します
最適なリードソロモン符号化が可能
4Kbpsから64Kbpsまでの構成可能なオーバーヘッドチャネル
詳細なパフォーマンス監視情報を取得するためのHDLCベースのOAMプロトコル。

PMDの強化-トレーニング

次の機能は、PMDの強化-トレーニングに役立ちます。

改行診断手順。
受信機はパイロットトーンを選択します。
チャネル分析中のSNR測定が改善されました。
詳細な送信信号特性の交換が改善されました。
初期化中にRFI測定を可能にするトーンブラックアウト。

PMDの強化-パフォーマンス

次の機能は、PMDの強化-パフォーマンスに役立ちます。

トレリスコーディングの必須サポート。
1ビットコンステレーションの必須サポート。
パイロットトーンで変調されたデータ。
受信機が決定するトーンの順序でRFIの堅牢性が向上しました。

PMDエンハンスメント-パワー

次の機能は、PMDの強化-パワーに役立ちます。

送信電力の削減。
必須の送信電力削減。
新しいL2低電力状態のATU-Cの省電力機能。
新しいL3アイドル状態の省電力機能。

PMDの強化–動的

次の機能は、PMDの拡張に役立ちます–動的。

Bit-swapping
シームレスレート適応（SRA）
動的レート再パーティション化（DDR）

なぜオンライン再構成なのか？

以下のポイントは、OLRが必要な理由を説明しています。

DSL回線の状態は、クロストーク、天気、ラジオ、環境など、常に変化します。
ユーザーアクティビティは、オン/オフフック、ピーク/通常の使用状況で常に変化します。
オペレーターの帯域幅の再割り当て。

オンライン再構成（OLR）

以下の点がOLRについて教えてくれます

回線や環境がゆっくり変化しているときでも、シームレスな運用を維持します。
レート設定を最適化します（6dBマージンを減らすことができます）。
上位層のプロビジョニングが提供されます。
すべてのチャネルは独立して動作できます。

オンライン再構成の種類

OLRの種類は次のとおりです。

Bit Swapping (BS) −

サブキャリア間でデータと電力を再配置します
さまざまな回線条件に適応

Seamless Rate Adaptation (SRA) −

合計データレートを再構成します
バックグラウンドSNRモニタリングは最適な設定を見つけることができます

Dynamic Rate Repartitioning (DRR) −

複数の遅延パス間のデータレート割り当てを再構成します。

制御パラメータ

以下は、フレーマー構成とPMD機能の制御パラメーターです。

Framer Configuration −

Bpn −レイテンシパス#pのフレームベアラ#nからのオクテット数。
Lp −レイテンシパス#pからのシンボルあたりのビット数。

PMD Function −

bi、gi
L −合計データレート

SRAによる安定性の向上

Seamless Rate Adaptation （SRA）を使用すると、モデムはレートとビット負荷を変更して、再トレーニングせずにビンあたりの最小マージンを維持できます。

GlobespanVirata Inc.’sADSL2準拠のSRAは、個々のビンまたはすべてのビンを一度に変更できます。レート変更とノイズ適応を数分ではなく数秒で可能にします。

OLRの概要

次の表に、OLRの概要を示します。

タイプ	パラメータの変更	開始	オプション	コメント
BS	bi、gi	レシーバー	番号	回線状態の変更
DRR	bi、gi、Bpn、Lp	レシーバー送信機	はい	上位層
SRA	bi、gi、Bpn、Lp、L	レシーバー送信機	はい	上位層

パワー管理

以下のポイントは、OLRの電源管理について説明しています。

KWレベルおよび24時間年中無休のDSLAM電力消費。
多くの電力を節約できます。
約-40dBのTX電力削減により、ポートあたり100mWが節約されます。
2000ポートDSLAMは200Wを節約できます！

最大証拠金アルゴリズム

OLRの最大証拠金アルゴリズムの利点は次のとおりです。

ライン上の余分なマージンを排除します。
ライン状態を推定し、ハンドシェイク中にTxパワーをバックオフします。
レガシーCPEと互換性があります。
通常のループでラインドライバの電力を最大60％削減します。

統計的検出力管理

これにより、顧客のアイドル期間中に全体の電力が最大50％削減されます。

目的

主な目的は、省電力とクロストークの最小化です。3つの電源管理状態があります-

L0 −フルパワーデータモード（今日のように）
L3 −アイドルモード（開始しようとしない）
L2 −低電力モード−

パワーカットバック値の増加（<40dB）
低ビットレート

定格の高いADSL2 +テクノロジー

より高い定格のADSL2 +テクノロジーにより、次のことが可能になります。

プレミアムデータ、音声、およびビデオの展開でより高いレートを可能にします。
最大26Mb / sのデータレートを有効にします。
ADSL S = 1/2で10-12Mb / sのリーチを最大2倍に拡張
オプションのリモートバンドプランにより、COからのサービスを低下させることなくリモートキャビネットからの展開が可能になります。
個々のビンを無効にすると、レガシーサービスとの完全な互換性が提供されます。
CPE機能の自動検出により、レガシーCPEとの互換性が可能になります

ADSL / ADSL2 ATU-CTXスペクトル

次の図は、ADSL / ADSL2 ATU-CTXスペクトルを示しています。

ADSL2 + ATU-CTXスペクトル

次の図は、ADSL2 + ATU-CTXスペクトルを示しています。

ADSL2 +の機能

ADSL2 +の機能は次のとおりです。

ダウンストリームスペクトルを1.1MHzから2.2MHzに倍増し、ダウンストリームビン番号を256から512に増やしました。
最大ダウンストリームデータレートが8Mbpsから24Mbpsに増加します。
短いループ長でのパフォーマンスが向上しました。
32Kbpsから24MbpsまでのSRAおよび電源管理のより広い範囲。

ADSL2 +のパフォーマンス

以下のポイントは、ADSL2 +のパフォーマンスについて説明しています。

ADSL +およびADSL2 +は、高速非対称DSLアプリケーションと、従来の長距離DSLサービスを可能にします。
自動検出により、ADSL2およびレガシーADSLへのフォールバックが可能になります。
ADSL2 + / G.Spanは、VDSL1.5kmの到達制限なしで22/3サービスを有効にします。
従来のADSLCPEと相互運用可能。

レンジエクステンダーDSL（RE-ADSL）

Range Extended ADSL（RE-ADSL）は、G.992.3のAnnexLです。
リーチが1〜2kft延長
仕様の基礎には、オプションのオーバーラップPSD定義とともに必須の非オーバーラップPSD定義があります。

附属書M

アップストリームレートを改善するために導入
アップストリームビンを最大に2倍にする
重複していない場合はダウンストリームのコストで
最大3Mbpsのアップストリームデータレート

次の表に、ADSLのさまざまな側面を示します。

	ADSL 1	ADSL2			ADSL2 +
Reference	ITU G.992.1 / T1.413	ITU G.992.2.3			ITU G.992.5
Annexes	附属書A	附属書A	附属書L	附属書M	附属書A
Nickname	G.DMT	ビス	RE-ADSL	附属書M	BIS +
Number of bins	256/32	256/32	128/32	256/64	512/32
Max downstream rate	12Mbps	12Mbps	最大リーチ、22kf	〜10Mbps	26Mbps
Max upstream rate	1.2Mbps	1.2Mbps		3Mbps	1.2Mpbs
Advantage	ADSLの初期バージョン	QOS、電力、リーチ	リーチ	より高い上流	より高い下流