DSL-ADSLの基礎

この章では、非対称デジタル加入者線の基礎と標準について説明します。

ADSLの基礎

まず、次の点を理解しましょう。

物理層のすべてのADSL標準で使用される離散マルチトーン（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基礎システムブロック図

以下は、PHYのADSL基礎システムのブロック図です。

ADSL

ADSL規格

次の表では、ADSL規格について説明します。

Version	Standard name	Common name	Downstream rate	Upstream rate	Approved in
ADSL	ANSI T1.4131998 Issue 2	ADSL	8.0 Mbit/s	1.0 Mbit/s	1998
ADSL	ITU G.992.1	ADSL (G.dmt)	8.0 Mbit/s	1.3 Mbit/s	1999-07
ADSL	ITU G.992.1 Annex A	ADSL over POTS	12.0 Mbit/s	1.3 Mbit/s	2001
ADSL	ITU G.992.1 Annex B	ADSL over ISDN	12.0 Mbit/s	1.8 Mbit/s	2005
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	ITU G.992.3 Annex J	ADSL2	12.0 Mbit/s	3.5 Mbit/s
ADSL2	ITU G.992.3 Annex L	RE-ADSL2	5.0 Mbit/s	0.8 Mbit/s
ADSL2	ITU G.992.4	splitterless ADSL2	1.5 Mbit/s	0.5 Mbit/s	2002-07
ADSL2+	ITU G.992.5	ADSL2+	24.0 Mbit/s	1.4 Mbit/s	2003-05
ADSL2+	ITU G.992.5 Annex M	ADSL2+M	24.0 Mbit/s	3.3 Mbit/s 2008	2008
ADSL2++	(up to 3.75 MHz)	ADSL4	52.0 Mbit/s ?	5.0 Mbit/s	In development

附属書G.DMT

*G.992.1 Annex A* -POTを介したフルレートADSL

重複スペクトル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

重複スペクトルPSDマスクのみ、ただし、重複はオプションです
```
*G.992.1 Annex C* -TCM-ISDNバインダーのフルレートADSL
```
G.992.1 Annex Aの場合のPSDマスク

G.DMT PSD

次の図は、G.DMT PSDについて説明しています。

PSD

G.Dmtパフォーマンス

G.Dmtパフォーマンスは、次の説明から理解できます。

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が公式の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トライアルと商用展開を実装するために使用されており、CAPを事実上の標準ADSL競争として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テレフォニーサービスを提供することの脅威は、ほぼ収まりました。

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、ケーブルテレビや衛星テレビの普及に関連してコストを正当化するのが困難でした。

その結果、ビデオダイヤルトーンイニシアチブは、北米ではほとんどなくなりました。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、PACベースのシステムをネットワークに展開し続けています。

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ルを通じて、業界では、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。これの最良の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、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、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可能なファイルデータレートのリモートワークステーションへの送信を開始します。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。したがって、サービスと新しい技術の新しいニーズがすぐに結婚し、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。

ビデオは、DSLのリクエストとして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、ますます人気があり洗練されています。 MPEG-2などの圧縮システムや、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ビデオ配信は引き続きDSLの実行可能なアプリケーションです。

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、データは幅広い速度で操作できます。唯一の効果は、大きなファイルを転送する場合、速度を遅くすると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、回線速度を低下させて、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。 CAP および DMT トランシーバーは両方とも、ループベースでサービスを最適化するように変更されており、その実装は Adaptive Rate Digital Subscriber Line またはRADSLと呼ばれていました。

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に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、所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ファシリティを簡素化するために設計されましたが、サービスプロバイダーは、ループ状態が悪化した場合にサービスが正常に低下する可能性もあります。今日、レート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ーでサポートされている範囲を調べる必要があります。

RADSL規格

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、業界とテクノロジーは劇的に変化しました。このワーキンググループを認識して、T1E1 ANSIは ANSI TR59 RADSL として知られる標準を確立しました。 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RADSLを具体的に挙げています。

IDSLはISDNを介したDSL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、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する1980年代の IDSL ISDN CPE （顧客宅内機器）の新しいスピンテクノロジーとして初めて登場し、電話交換機に依存しないISDN信号。

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向けられます。 IDSLは実績のある技術に基づいていますが、交換電話サービスと接続を一般にサポートする可能性を放棄するという点で、機能的にはISDNサブセットです。 IDSLの主な利点は、サービスプロバイダーが*インターネットサーバーへの長期ISDNデータ接続*またはスイッチドネットワークからのリモートLANアクセスを移動しようとしていることです。もう1つの重要な利点は、IDSLがISDN信号方式を使用しているため、デジタルループキャリアが提供する*銅線ペアで送信できることです。

これらのデバイスは、銅線の完了時にPOTSおよびISDNサービスの範囲をセントラルオフィスの通常の範囲を超えて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SDSL DSL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144 Kbps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）の可能性がある新しいテクノロジーが登場しました。これらのテクノロジーは、128 Kbps〜2.048 Mbps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、ほとんどのユビキタスベースで Time Division Multiplex （TDM）サービスを提供するキャリアの要件を満たす貴重な技術として登場しました。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、完全に2 Mbpsの速度で、64 Kbps/128 Kbpsから29 kft（8.9 km）の24ゲージワイヤ（5mm）と15 kft（4.5 km）のサービスに対して8つの個別レートをサポートします。 AutoRateの容量（RADSLに類似）により、対称アプリケーションをユニバーサルに展開できるようになりました。

消費者市場向けG.lite

1998年1月、 Universal ADSL Working Group （UAWG）が発表されました。通信、ネットワーク、およびパーソナルコンピューターの大規模な組織で構成されています。このグループは、ADSLの低速および代替コストを開発するために設立されましたが、消費者はサービスプロバイダーによって急速に展開されました。このグループの作業の結果は、ADSL G.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1.5 Mbpsのダウンストリームと512 Kbps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スプリッターをフルレートで使用せずに、既存の電話回線でこのサービスを提供するように設計されました。 G.liteの一部である標準は、電話ハンドセットの使用中にG.lite信号の入力電力を制限する「高速再トレーニング」の既知の技術です。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の利点

ReachDSLの利点は次のとおりです。

スプリッタなしのインストール-POTSスプリッタは顧客の敷地内に必要とされないため、インストールが簡素化され、顧客が自己インストールできるようになります。
より大きなループリーチ-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20,000フィートのサービスをはるかに超え、30,000フィートを超える発電所もあります。
スペクトルの互換性-ReachDSLソリューションは、優れたスペクトルの互換性を提供します。 ReachDSLファミリのメンバーである*MVL®*（複数の仮想回線）は、FCCによってセクション68承認で承認された最初のDSLシステムでした。つまり、電話網を介した他のサービスに「フレンドリー」であり、妨害装置ではありません。 ReachDSLは、より良い範囲と高速を提供するためにスペクトル管理クラスでも動作します。
製品コストの削減-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、「既製」を利用します。
動的な帯域幅割り当て-さまざまなアプリケーション向けにサービスをカスタマイズできます。

VDSLはビデオおよびより高い帯域幅を提供します

VDSL、DSL、、または DSL高速*などの新しいバリアントが登場しています。 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、提案されている規格では、最大52 Mbpsのダウンストリーム帯域幅と最大26 Mbpsの対称帯域幅が必要です。これらの帯域幅の妥協点は、ループの長さが増加するよりも低い速度で速度を調整することにより、ループセクションを短くすることです。

これらの制限を考慮して、VDSLの展開では、従来のDSL、DSLAMとは少し異なるモデルを使用する予定です。DSLAMは、電話会社の中央オフィスと近隣から移動し、 DSLAM を含むローカルキャビネットに光ファイバーのラインを供給します。

VDSLが提供する高速性により、サービスプロバイダーは、次世代のDSLサービスを提供する機会を得ることができ、ビデオは最初のアプリケーションと見なされています。 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、1つ以上のテレビチャネルを高精細フル品質（HDTV）で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に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、住宅にセットトップボックスとして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の基本原理は、*ローカルループテクノロジー*であり、互換性のあるデバイスが単一の銅線ループの各端に存在するため、新しいDSLテクノロジーが時間とともに継続して出現します。サービスプロバイダーの戦略的なポイントは、現在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が非常に有利な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。
ユーザーの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的な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（フレーム構造3）。

=== ADSL2/ADSL2

===

次のポイントでは、ADSL2/ADSL2 +のさまざまな機能について説明します。

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調整。

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を使用すると、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 +の利点

ADSL2およびADSL2 +次世代機能を提供して、DSL展開ビジネスケースを改善します。以下はその利点の一部です-

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、より長いループ長で既存のレートプランを拡張できます-

レートエンハンスメントテクノロジー-

フレーミングのオーバーヘッドを削減
必須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 Boosted PSD
重複モード

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、3を置換
受信者が構成パラメーターを選択する
最適なリードソロモンコーディングが可能
4Kbps〜64Kbpsの設定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拡張-トレーニング

次の機能は、PMDの強化に役立ちます-トレーニング。

新しいラインの診断手順。
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測定の改善。
詳細な送信信号特性の交換の改善。
初期化中のRFI測定を可能にするトーンブラックアウト。

PMD拡張-パフォーマンス

次の機能は、PMDの強化に役立ちます-パフォーマンス。

トレリスコーディングの必須サポート。
1ビットコンスタ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。
レシーバーが決定したトーンの順序付けによるRFIの堅牢性の向上。

PMD拡張-パワー

次の機能は、PMDの強化に役立ちます-パワー。

送信電力のカットバック。
必須の送信電力の削減。
新しいL2低電力状態での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拡張–ダイナミック

次の機能は、PMDの強化に役立ちます-動的。

ビット交換
シームレスレートアダプテーション（SRA）
ダイナミックレートリパーティショニング（DDR）

オンライン再構成の理由

次のポイントは、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常にオン/オフフック、ピーク/通常の使用状況で変化します。
オペレーター帯域幅の再割り当て。

オンライン再構成（OLR）

次のポイントは、OLRについて教えてくれます

回線または環境がゆっくりと変化しているときにシームレスな動作を維持します。
レート設定を最適化します（6dBの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タイプ

OLRの種類は次のとおりです。

ビットスワッピング（BS）-

サブキャリア間でデータと電力を再配置します
さまざまな回線状態を適応させる

シームレスレートアダプテーション（SRA）-

合計データレートを再構成する
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

ダイナミックレートリパーティショニング（DRR）-

複数のレイテンシパス間のデータレートの割り当てを再構成します。

制御パラメーター

以下は、フレーマー構成およびPMD機能の制御パラメーターです。

フレーマー設定-

Bpn -レイテンシパス#pのフレームベアラー#nからのオクテットの数。
Lp -レイテンシパス#pからのシンボルごとのビット数。
PMD関数*-
bi、gi
L-総データレート

SRAによる安定性の向上

シームレスレートアダプテーション（SRA）により、モデムはレートとビット負荷を変更して、再トレーニングなしでビンごとの最小マージンを維持できます。

SRA

GlobespanVirata Inc.のADSL2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。数分ではなく数秒でレート変更とノイズ適応が可能になります。

OLRの概要

次の表に、OLRの概要を示します。

Type

Changing Parameters

Initiating

Optional

Comments

BS

bi, gi

Receiver

No

Changing line condition

DRR

bi, gi, Bpn, Lp

Receiver

送信機

Yes

Higher Layer

SRA

bi, gi, Bpn, Lp, L

Receiver

送信機

Yes

Higher Layer

パワー管理

次のポイントは、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365日のDSLAM消費電力。
多くの電力を節約できます。
約-40 dBのTX電力カットバックにより、ポートあたり100mW節約されます。
2000ポートDSLAMは200Wを節約できます！

最大マージンアルゴリズム

OLRの最大マージンアルゴリズムの利点は次のとおりです-

行の余分なマージンを削除します。
回線状態を推定し、ハンドシェイク中に送信電力を削減します。
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ーの電力を最大60％削減します。

最大マージン

統計的電力管理

顧客のアイドル期間中に全体の電力を最大50％削減します。

Stastical Power

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（現在のように）

*L3* -アイドルモード（開始しようとしない）

*L2* -低電力モード-

電力カットバック値の増加（<40dB）
低ビットレート

目的

高評価のADSL2 +テクノロジー

より高い評価のADSL2 +テクノロジーにより、以下が可能になります-

プレミアムデータ、音声、およびビデオの展開で高いレートを実現します。
最大26 Mb/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倍に拡大
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展開できます。
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との互換性を実現

ADSL2 +

ADSL/ADSL2 ATU-C TXスペクトル

次の図は、ADSL/ADSL2 ATU-C TXスペクトルを示しています。

ADSLスペクトル

ADSL2 + ATU-C TXスペクトル

次の図は、ADSL2 + ATU-C TXスペクトルを示しています。

ADSL2 + Spectrum

ADSL2 +の機能

ADSL2 +の機能は次のとおりです。

ダウンストリームビン数を256から512に増やして、ダウンストリームスペクトルを1.1MHzから2.2 MHzに倍増します。
最大ダウンストリームデータレートは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の改善。
32Kbpsから24 MbpsまでのSRAおよび電源管理の幅広い範囲。

ADSL2 +パフォーマンス

次のポイントは、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、従来の長距離DSLサービスと同様に、高速非対称DSLアプリケーションを可能にします。
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、VDSL 1.5kmのリーチ制限なしで22/3サービスを有効にします。
レガシーADSL CPEと相互運用可能。

ADSL2 +パフォーマンス

範囲拡張DSL（RE-ADSL）

範囲拡張ADSL（RE-ADSL）はG.992.3のAnnex Lです
リーチを1〜2 kft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、オーバーラップしない必須PSD定義が必須です。

付録M

アップストリームレートを改善するために導入する
アップストリームビンを最大2倍に
重複しない場合、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

参照

ITU G.992.1/T1.413

ITU G.992.2.3

ITU G.992.5

付属書

付録A

付録L

付録M

付録A

ニックネーム

G.DMT

BIS

RE-ADSL

付録M

BIS+

ビンの数

256/32

128/32

256/64

512/32

最大ダウンストリームレート

12Mbps

最大リーチ、22kf

〜10Mbps

26Mbps

最大アップストリームレート

1.2Mbps

3Mbps

1.2Mpbs

利点

ADSLの初期バージョン

QOS、パワー、リーチ

リーチ

上流

より高い下流

Dsl-adsl-fundamentals

DSL-ADSLの基礎

ADSLの基礎

PHYのADSL基礎システムブロック図

ADSL規格

附属書G.DMT

G.DMT PSD

G.Dmtパフォーマンス

ダイヤルトーンサービス

ビデオからデータへのアプリケーションの切り替え

データサービスの最適化

RADSL規格

IDSLはISDNを介したDSLを提供します

マルチレート対称DSL

消費者市場向けG.lite

ReachDSLの利点

VDSLはビデオおよびより高い帯域幅を提供します

なぜADSL2なのか？

ADSL2/2 +の利点

拡張リーチ

フレーミングの強化

PMD拡張-トレーニング

PMD拡張-パフォーマンス

PMD拡張-パワー

PMD拡張–ダイナミック

オンライン再構成の理由

オンライン再構成（OLR）

オンライン再構成のタイプ

制御パラメーター

SRAによる安定性の向上

OLRの概要

パワー管理

最大マージンアルゴリズム

統計的電力管理

目的

高評価のADSL2 +テクノロジー

ADSL/ADSL2 ATU-C TXスペクトル

ADSL2 + ATU-C TXスペクトル

ADSL2 +の機能

ADSL2 +パフォーマンス

範囲拡張DSL（RE-ADSL）

付録M