Hlavní navigace

Jak ADSL pracuje

Sdílet

V této části tutoriálu upřeme svoji pozornost na technologii řešení ADSL připojení. Jednoduchou formou si vysvětlíme, jak je připojení řešeno, jak funguje, jakou má působnost a které vlivy na něj negativně působí.

ADSL je specializovanou technologií, která dokáže přenášet data po běžném telefonním vedení v rychlostech řádu jednotek Mbit/s. ADSL bylo od prvopočátku navrženo jako přenosová technika pro koncové zákazníky telefonní sítě. Asymetrické pojetí poskytovaných přenosových rychlostí vychází z klasického provozu při připojení na Internet. Směrem od účastníka se k poskytovateli obvykle přenášejí poměrně malé objemy dat (www stránky, e-maily apod.), zatímco směrem od poskytovatele k uživateli velké objemy dat (www aplikace, soubory, multimédia). Ze všech komponent klasické telefonní přípojky využívá ADSL pouze vlastní linku (tedy dráty uložené v zemi), další komponenty jsou odlišné. Z toho vyplývají základní výhody a nevýhody této technologie.

Výhody ADSL:
+ Vysoká potenciální rychlost,
+ Snadná instalace,
+ Vysoká místní dostupnost,
+ Zachování stávajících telefonních služeb,
+ Možnost telefonovat a surfovat zároveň,
+ Výběr z mnoha poskytovatelů.

Nevýhody ADSL:
 – Omezený dosah od ústředny,
 – Ne všechny ústředny mohou ADSL podporovat,
 – Skutečná rychlost často nižší než ta „papírová“,
 – Častá aplikace podmínek FUP s obvykle nízkým datovým limitem.

Maximální možnosti ADSL

Běžné ADSL umožňuje dosáhnout maximální přenosové rychlosti od poskytovatele k uživateli 8 Mbit/s (download) a směrem od uživatele k poskytovateli 1 Mbit/s (upload). Tyto rychlosti jsou však teoretické maximum. V praxi jsou přenosové rychlosti omezené jednak kvalitou linky a pak také kvalitou páteřní sítě poskytovatele. Zde je však nutno poznamenat, že útlum na běžných telefonních linkách s frekvencí i délkou linky velice rychle roste. Maximální délka linky je striktně omezena na 4,2 km, což není mnoho. Z tohoto důvodu je použití ADSL snadno realizovatelné jen ve větších městech, kde jsou účastníci dostatečně blízko k telefonní ústředně. Teoreticky je sice možno na vedení instalovat tzv. opakovače nebo umístit komponenty ADSL blíže k účastníkovi, a připojit je optickým vláknem, ale z ekonomického hlediska je takové řešení neúnosné. Některé jiné standardy tohoto připojení ale dokáží dosahovat i rychlostí vyšších. Například ADSL2+ má u downloadu maximum 28 Mbit/s a u uploadu 3,5 Mbit/s. Tyto linky se ale v Česku teprve začínají instalovat.

Proč jsou rychlosti na telefonních linkách omezené?

Chceme-li pochopit, jak ADSL funguje a jak může po jedné místní smyčce nabízet tradiční hlasové hovory a současně s tím i vysokorychlostní datové přenosy, musíme si uvědomit důležitou skutečnost z historie telefonních linek: schopnost místních smyček přenášet signály různých frekvencí byla na počátku vývoje telefonní sítě uměle omezena, a to na rozsah 300 až 3400 Hz.

Vanova krivka

Lidé od spojů si experimentálně zjistili, že ke srozumitelnosti hovoru stačí přenášet frekvence v rozsahu přibližně 300 až 3400 Hz (neboli se „šířkou“ 3100 Hz, resp. 3,1 kHz). Toto své rozhodnutí pak implementovali tím způsobem, že na vstup do telefonní ústředny instalovali zařízení, které propouští právě tyto frekvence, zatímco ostatní omezuje (utlumuje je). S ohledem na to pak pro každý hovor mezi ústřednami vyhradili frekvenční pásmo o šířce 4000 Hz (4 kHz), přičemž rozdíl mezi 3100 Hz a 4000 Hz jde na vrub režii techniky frekvenčního multiplexu (nezbytnému oddělení jednotlivých hovorů tak, aby se nijak neovlivňovaly, a bylo možné je vhodně „sčítat“ i zase oddělovat od sebe).

ADSL může dosahovat na místních smyčkách vyšších rychlostí díky tomu, že využívá širší rozsah frekvencí (větší šířku přenosového pásma), konkrétně frekvence až do 1,1 MHz.

Více informací o modulaci a využívání frekvenčních pásem u ADSL najdete v článcích Od starého dobrého telefonu až k ADSL – I, Od starého dobrého telefonu až k ADSL – IV a Od starého dobrého telefonu až k ADSL V.

Rozdělení na menší pásma

V rámci specifikace ADSL je uvedeno několik modulací, v ČR byla ale zavedena ta nejmodernější ve své době – tedy DMT (Discrete Multitone). Tato modulace je technicky velice komplikovaná, její základní podstata je vcelku prostá. Telefonní vedení má určité všeobecné parametry a může tedy přenášet frekvence od 300 Hz do 1,104 MHz. Toto pásmo se rozdělí na podpásma o šířce 4,3 kHz. V každém tomto podpásmu se pak dají přenášet data pomocí fázové modulace (QAM) o čtyřech stavech s rychlosti 6,5 – 50 kbit/s. ADSL modem vyhodnocuje přenosové vlastnosti jednotlivých podpásem a podle nich pak volí maximální možnou přenosovou rychlost. Při silném rušení může rušená podpásma i vynechat a nepoužívat je vůbec. Přenášená data se zapouzdřují buď do ATM buňky (protokol PPPoA), nebo do ethernetového rámce (protokol PPPoE). Dříve se používalo pro připojení rozhraní Annex A u telefonních linek (PSTN) a Annex B u ISDN, dnes se zřizují ADSL výhradně s rozhraním Annex B. V českých podmínkách to bývá nejčastěji protokol PPPoE.

Jak funguje Discrete Multitone

Princip modulace DMT je takový, že celé dostupné přenosové pásmo rozdělí na 255 částí (frekvenčních kanálů o šířce cca 4 kHz, na principu frekvenčního multiplexu), které se snaží používat samostatně a nezávisle na sobě (kanály 7 až 32 pro downstream, 33 a výše pro upstream, s odstupem od klasických hlasových přenosů v podobě nevyužívaných kanálů do 6. včetně). ADSL přitom průběžně monitoruje kvalitu přenosu v každém dílčím kanálu (jaký je zde útlum, jak se projevuje rušení, chybovost atd.), a podle toho se snaží adaptivně rozkládat celkový datový tok do těch kanálů, které má k dispozici a jež jsou momentálně vhodné. Tímto způsobem se ADSL dokáže vcelku elegantně vyrovnat s tím, že v některých částech frekvenčního spektra se mohou projevovat negativní vlivy více, zatímco jiné oblasti jsou pro přenos lepší).

Více informací o modulaci u ADSL najdete v článku Od starého dobrého telefonu až k ADSL – IV.

Kouzelné slůvko: DSLAM

DSLAM (Digital Subsciber Line Access Multiplexer) je přístupový koncentrátor, který je připojen u ústředny telefonního operátora. Na jeden DSLAM se běžně připojuje až několik tisíc uživatelů. Přístup k Internetu zajišťují internetoví poskytovatelé, kteří mají připojený DSLAM k jejich síti. Princip fungování DSL spočívá ve využití volného frekvenčního pásma telefonních přípojek. Pro hlasové služby se používají frekvence do 3400 Hz, které běžnému hlasovému provozu plně postačují. Vyšší frekvence jsou volné pro vysokorychlostní přenos dat. Bohužel ne všechny telefonní linky vysokorychlostní přenos dat umožňují. Limit je dán vzdáleností zhruba 8 kilometrů mezi uživatelskou telefonní přípojkou a zařízením DSLAM na straně poskytovatele.

Na straně uživatele

Z hlediska uživatele je instalace přípojky jednoduchá, zvláště pokud máte moderní typ zásuvky, nikoli pouze dva dráty ze zdi. Na telefonní domácí okruh je nutné připojit tzv. splitter, neboli oddělovat telefonní a internetové sítě. Na něj se pak připojí ADSL modem a běžný telefon. Úkolem modemu je modulace datového toku do analogového signálu. U ADSL nelze rovněž počítat s absolutní stabilitou spojení jako u ISDN ani s nízkými ztrátami paketů jako u kabelového či mikrovlnného připojení. Dosažitelné reálné přenosové rychlosti odpovídají těm, které jsou specifikovány v používaném tarifním programu, ale s určitou procentuální ztrátou.

Schema ADSL

Schéma ADSL připojení – spojení uživatelského PC do Internetu (klikněte pro zvětšení)

Tip: více informací o struktuře ADSL sítě, o DSLAM a splitterech najdete v článku Od starého dobrého telefonu až k ADSL – V.

Hardware potřebný ke zprovoznění ADSL

Nejdůležitějším vybavením na straně telefonní ústředny jsou splitter a DSLAM. Splitter slouží k nasměrování datové složky k DSLAMu a hlasové (u ISDN digitální) složky k místní smyčce a účastnickým sadám. DSLAM je bránou do datové sítě poskytovatele připojení. Uživatele ale bude více zajímat vybavení, které musí nebo může mít doma. Základem je ADSL modem, přičemž starý (analogový) modem není možné použít. K počítači se připojuje buď přes USB port (zásuvku), Ethernet (port RJ45), nebo ve formě PCI karty. Pokud chcete k ADSL přípojce připojit více počítačů nebo celou síť, pak budete potřebovat speciální ADSL router, tedy modem s integrovaným síťovým směrovačem (zapojení domácí sítě si popíšeme v poslední části tutoriálu). Kromě ADSL modemu či routeru je nutné vlastnit také avizovaný splitter. Jeho úkolem je oddělit běžný provoz na telefonní lince od přenosu dat filtrováním frekvencí. Splitter lze zakoupit i samostatně, ale bývá běžnou součástí dražších ADSL modemů nebo routerů. Totéž platí o propojovacích kabelech.

další části tutoriálu o ADSL se k potřebnému hardwaru dostaneme mnohem blíže. Řekneme si minimální nároky ADSL na systém a HW počítače, jakou zásuvku musíte mít, jaké kabely použít a jak mohou být dlouhé nebo jaké existují ADSL modemy. Poradíme také, kterak k ADSL připojit více uživatelů, ať již kabelově nebo bezdrátově.