Digital subscriber line (DSL) er en samling teknologier for å utnytte kobberbaserte parkabelnett til høyere båndbredder enn telefoni (PSTN)/ISDN. DSL-familien er litt uformell, men dekker i alle fall ADSL, VDSL, SDSL, SHDSL og HDSL.
Alle DSL-systemer er det som kalles lag 1-systemer, referert til OSI-modellen for åpen kommunikasjon. Den eneste oppgaven et lag 1-system har, er å være en transport for et antall bits mellom to punkter, eller «access network transport» som ITU-T kaller dette når vi snakker om aksessnettet. Operatører som selger bredbåndsaksesser basert på DSL, pakker ofte systemet sammen med aktuelle tjenester; for eksempel selger Telenor produktet Internett ADSL som er internettaksess (tjeneste) levert over et ADSL-aksessnettsystem. Dette gjør det ofte vanskelig å skille ut hva som egentlig er teknologi (DSL) og hva som er produkt (internettilgang og lignende).
Bakgrunn Helt siden telefoniens barndom har operatørene rundt i verden bygd aksessnett (kalles også abonnentnett) basert på kobberkabler bestående av dedikerte kobberpar hjem til hver enkelt abonnent. I Norge var det i mange år mangel på slike kabelpar da telefonen var i ferd med å bli allemannseie utover 1970- og 1980-årene («telefonkøen»), men vanligvis finnes det nå ett eller flere dedikerte kobberpar mellom nærmeste telefonsentral og hver enkelt abonnent. Med det linjesvitsjede telefoninettet som dette aksessnettet var bygd for, der hvert kobberpar ble brukt til kun PSTN/telefoni i 300-3400 Hz-båndet eller etter hvert til ISDN opp til om lag 120 kHz, er dette en svært dårlig utnyttelse av den enorme og verdifulle ressursen som dette nettet er. Vi har sett gjennom de tidligere statlige teleoperatørenes omdannelse til aksjeselskaper i konkurranse med andre, at nettopp aksessnettene har vært vurdert som et av de mest verdifulle aktiva i verdivurderingen.
Etter hvert som behovet for datakommunikasjon i telenettet oppsto begynte man å bruke modemer (Modem=MOdulator/DEModulator) for å sende digitale signaler i det analoge telefoninettet. Begrensningen var at de kodete signalene måtte holdes innenfor ”telefonibåndbredden” på 300-3400 Hz for å bli svitjset gjennom nettet. Utnyttelsen av dette båndet økte markant fra om lag 1200 bit/s fra starten og opp til 56 kbit/s i de nyeste modemstandardene.
Utover 80-tallet ble ISDN utviklet som et alternativ til telefoni og samtidig overføring av andre teletjenester som f.eks. datakommunikasjon, med til sammen opptil 128-144 kbit/s (2*64 kbit/s + ev. 16 kbit/s) netto bitrate til abonnenten. Dermed fikk man økt utnyttelsesgraden for aksessnettet noe, men fortsatt bodde det store muligheter i aksessnettet som ikke var utnyttet. Samtidig så operatørene et behov for enda høyere kapasitet/bitrate helt frem til privatabonnenter, og driveren var opprinnelig Video on Demand – VoD i digitalisert form. Basert på dette behovet utviklet Bellcore i USA en teknologi der man hadde større kapasitet til kunden (nedstrøms) enn fra kunden (oppstrøms), fordi dette ville være et typisk trafikkmønster for en slik tjeneste. Nå ble VoD aldri noen ”killer application”, så teknologien fikk en treg start, men snart dukket behovet for surfing på web opp, med et trafikkmønster som også passet rimelig godt til en slik asymmetrisk kapasitet. Dermed var suksessen et faktum, og ADSL er i dag den ledende teknologi verden over for overføring av bredbåndskapasitet til privatabonnenter og mindre forretningsabonnenter.
Litt transmisjonsteori Et signal som sendes ut på et kobberpar har en gitt rekkevidde, bestemt av signalets nivå (styrke), frekvensbånd og kobbertrådenes elektriske egenskaper: Høyere frekvenser må kompenseres med høyere nivå for å opprettholde rekkevidden. Samtidig vil et signal, til en viss grad, forstyrre andre abonnenters signaler på andre kabelpar i samme kabel (eller gruppe i kabelen). Det er dette som kalles krysstale, dvs. at et signal delvis smitter over til et annet kobberpar, og graden av krysstale varierer sterkt med kvaliteten på kobberkablene. For å unngå at krysstale blir et problem er det satt grenser for hvilke signalnivåer man kan benytte i aksessnettkabler, og dermed for hvor lang rekkevidde signalet vil få. Disse nivåene er bestemt ut fra normal krysstaledempning mellom parene i en god kobberkabel.
Med ADSL omgår man delvis dette problemet ved å dele opp det digitale signalet i sende- og mottakerretning som man plasserer i ulike frekvensbånd, et prinsipp som kalles Frequency Division Duplexing – FDD. Dermed unngår man langt på vei at det signalet som sendes med høyt nivå ut fra en abonnent forstyrrer et tilsvarende signal inn til en annen abonnent, fordi mottakerutstyret hos den andre abonnenten ikke er følsomt for det samme frekvensområdet. Derfor kan man sende signalet ut i aksessnettet med mye høyere nivå enn tidligere uten fare for krysstale, og dermed oppnå mye lengre rekkevidde for tilsvarende frekvensbånd. Resultatet er at man kan sende relativt store bitrater over relativt lange aksesslinjer.
Historien bak Den første ADSL-standarden ble laget som en amerikansk standard i regi av ANSI T1 Committee. Siden ble ADSL Forum opprettet av leverandører og operatører for å bidra til en hurtigere utvikling og standardisering, og etter hvert kom ITU-T på banen med en verdensstandard basert på innspillene fra ANSI og ADSL Forum. Basert på ITU-T-varianten har siden ETSI laget en egen variant tilpasset det europeiske markedet.
Før arbeidet med ADSL kom i gang, hadde man allerede (ANSI og ITU-T) standardisert en teknologi kalt HDSL (High-speed Digital Subscriber Line). Målet var å kunne overføre det vi kaller 1.ordens bitrater (1,5 og 2 Mbit/s i hhv. USA og Europa) på kobberkabler uten bruk av regeneratorer som man hadde i tradisjonelle 1. ordens linjesystemer. Etter hvert som DSL-familien ble formet adopterte denne familien også deler av HDSL-teknologien. Siden har man arbeidet aktivt med forbedring av ADSL-standarden i enklere varianter (splitter-less) og mot det konseptet som kalles VDSL – Very High bitrate Digital Subscriber Line). I tillegg har HDSL-konseptet blitt videreutviklet til SHDSL for å få en symmetrisk variant av DSL-familien.
Ulike familiemedlemmer
HDSL – High bit-rate Digital Subscriber Line HDSL ble utviklet for et litt annet formål enn ADSL og de andre DSL-teknologiene. HDSL – High bit-rate Digital Subscriber Line – ble laget for å kunne overføre 1. ordens amerikanske (T1, 1544 kbit/s) og europeiske (E1, 2048 kbit/s) bitrater i et aksessnett uten å måtte bruke regeneratorer som for tidligere 1. ordens linjesystemer. Under arbeidet ble formålet også utvidet til å kunne transportere kapasitet nok for én TU-12, som er transportkapasiteten for en 2 Mbit/s VC-12 i SDH-konseptet. På denne måten kan HDSL brukes til å utvide SDH-nettets funksjonalitet med f.eks. ende-til-ende kvalitetskontroll, helt ut til abonnentene.
Prinsippene i HDSL er for det første å innføre såkalt totråds transmisjon i form av ekkokansellering (som for vanlig telefoni eller ISDN) slik at begge overføringsretninger kan sendes over ett trådpar. Dermed har man spart ett trådpar sammenlignet med vanlige 1.ordens linjeystemer. Videre gir de ulike linjekodene (CAP eller 2B1Q) mulighet for å dele opp kapasiteten som skal transporteres i to eller tre parallelle kanaler som overføres over hvert sitt kabelpar. Dermed får man et smalere frekvensbånd pr. trådpar, noe som gir lengre rekkevidde. Kravet til et HDSL-system er at det skal kunne overføre opptil 2320 kbit/s for å dekke T1, E1 og TU-12. En viktig forskjell mellom HDSL og de andre DSL-teknologiene, er at man i HDSL har en dedikert kapasitet mellom de to endepunktene for abonnementet, til forskjell fra de andre DSL-systemene der man deler ressursene gjennom en konsentrasjon av bitraten fra DSLAM og innover i nettet. HDSL er da også utviklet for å dekke et ganske annet behov enn DSL-systemene; leide linjer med dedikert kapasitet for bruk til f.eks. PABX-er.
Arbeidet med HDSL ble startet i USA i regi av ANSI T1 Committee som lagde den første standarden for 1544 kbit/s. Deretter ble arbeidet videreført i ETSI TM6 som utvidet standarden til å dekke 2048 kbit/s. ETSI’s standard dannet videre grunnlaget for verdensstandarden i regi av ITU-T, som dekker alle tre transportkapasitetene og har fått navnet G.991.1. Denne standarden beskriver tre ulike alternativer for et HDSL-system; to eller tre par med 784 kbit/s pr. par; to par med 1168 kbit/s pr. par; eller ett par med 2320 kbit/s.
Basert på HDSL laget man senere standarden for SHDSL (se eget avsnitt) som er en symmetrisk variant av DSL-familien, og dette er bakgrunnen for at også HDSL i dag anses for å være et fullverdig familiemedlem i DSL-familien.
ADSL – Asymmetric Digital Subscriber Line
ADSL var den første teknologien som ble utviklet for å utnytte de enkelte parene i kobberaksessnettet til bredbåndsoverføringer. Gjennom flere års arbeid kom man etter hvert frem til den verdensstandarden i regi av ITU-T som de andre regionale standardene nå er varianter av. Standard ADSL (ITU-T) skal kunne gi en maksimal bitrate på 6144 kbit/s nedstrøms og 640 kbit/s oppstrøms, litt avhengig av hvor man legger skillet mellom opp- og nedstrømskanalene. Siden høyere bitrate gir høyere frekvenser på signalet, vil man få lengre rekkevidde med lavere bitrater, og de vanlige klassene som tilbys i dag er gjerne fra 384 til 2048 kbit/s nedstrøms. Dette handler også om å utnytte felles ressurser bedre, for kapasiteten videre innover i nettet fra DSLAM må deles med flere for å kunne holde kostnadene nede.
Standarden definerer flere varianter; ADSL alene på et kobberpar, ADSL sammen med telefoni (PSTN) eller ADSL sammen med ISDN på samme kobberpar. Telenor, som er den operatøren som eier det meste av kobberaksessnettet i Norge, har standardisert på varianten med ISDN, der frekvensområdet under om lag 120 kHz er reservert til telefoni eller ISDN på samme trådpar, og dette valget gjelder alle som skal kople opp ADSL i Telenors aksessnett (operatøraksessproduktet). Man har dessuten trukket laveste frekvens litt nedover (uten at dette allikevel forstyrrer ISDN) og flyttet litt på delefrekvensen mellom opp- og nedstrøms frekvensbånd. Dette gir en maksimal bitrate nedstrøms på 6144 kbit/s (6 Mbit/s) og oppstrøms på 1120 kbit/s. Innenfor denne begrensningen kan hver operatør definere sine egne klasser for opp- og nedstrøms bitrate.
For å skille mellom ISDN/PSTN og ADSL må man ha et høypass/lavpass linjefilter, populært kalt ”splitter” i hver ende av sambandet. Dette filteret skal påse at de to tjenestene ISDN/PSTN og ADSL ikke forstyrrer hverandre. Ut fra splitteren hos abonnenten får man signalet som skal videre til ADSL-enheten og signalet til ISDN eller telefon på hver sin kontakt. Et ADSL aksessnettsystem består av en nettermineringsenhet (vanligvis kalt et ADSL-modem) hos kunden; og en DSL Access Multiplexer (DSLAM) som terminerer flere ADSL-samband på abonnentsiden og multiplekser kapasiteten fra alle disse for videre transport innover i telenettet mot tjenestenodene.