Kapitel 2: Technologien im Überblick

2.3. Ein Überblick über ADSL

2.3.1. Einleitung

Asymmetric Digital Subscriber Line - ADSL - ist die direkte Nachfolgetechnologie von HDSL.

Während es sich bei HDSL um ein System zur Übertragung gleicher Bitraten in beiden Richtungen handelte, wurden in den USA sehr früh ADSL-Verfahren entwickelt, die bzgl. ihrer Bitraten unsymmetrische, bidirektionale Übertragungen realisieren. ADSL-Systeme erfüllen damit die Anforderungen vieler Breitbanddienste und sollen diese im Anschlußbereich sehr wirtschaftlich zum Wohnsitz der Kunden verteilen. ADSL spielt in diesem Umfeld deshalb eine sehr bedeutende Rolle, weil neue Breitbandnetze Jahrzehnte benötigen würden, um alle interessierten Teilnehmer anzubinden. Der Erfolg der neuen Multimedia-Anwendungen hängt jedoch maßgeblich von ihrem Verbreitungsgrad in den ersten Jahren ab. Da ADSL eine schnelle, flächendeckende Einführung dieser Dienste ermöglicht, belebt es den Markt und ist zudem sehr wirtschaftlich, da keine weitere Hardware benötigt wird.

Ein weiterer Unterschied zu HDSL besteht im Anwendungsbereich. Während HDSL vorwiegend im geschäftlichen Bereich eingesetzt wird, soll ADSL private Anwender ansprechen und zu einem Massenartikel werden.

Bei ADSL handelt es sich um eine neuartige Modemtechnologie, die Hochgeschwindigkeits-übertragungen über existierende twisted-pair-Leitungen ermöglicht. Durch den Einsatz von ADSL werden in bestehenden Telefonnetzen bisher ungeahnte Kapazitäten freigesetzt. Die ADSL-Technologie ermöglicht Übertragungsraten von mehr als 6 Mbit/s in Richtung des Teilnehmers und von max. 640 kbit/s in die Rückrichtung. Dadurch werden existierende Übertragungskapazitäten um den Faktor 50 - ohne zusätzliche Verkabelung - erweitert.

2.3.2. Das Konzept

Das ADSL zugrundeliegende Konzept wurde bereits Anfang unseres Jahrzehnts von Forschern wie Lechleider oder Cioffi vorgeschlagen. Die Bedeutung von ADSL liegt von je her in der Übertragung interaktiver Videodienste begründet. Seit den ersten konzeptuellen Überlegungen wurde ADSL von der Computersimulation über Laborprototypen bis hin zum fertigen Produkt fortentwickelt und dabei ständig verbessert. Das Grundprinzip ist denkbar einfach: Übertrage einen downstream-Kanal mit hoher Übertragungsrate zum Kunden hin und einen schmalbandigen upstream zurück. Das ganze soll simultan und ohne Störung des normalen Telefonbetriebs auf der verwendeten Leitung geschehen.

ADSL wird also zusätzlich auf der Telefonleitung und zwar auf nur einer Doppelader, im Gegensatz zu HDSL, betrieben. Dies ist eine sehr strenge Forderung, da Kennzeichengabe, Weckerstromübertragung, Fernspeisung, Tonwahl u.a. ungestört erfolgen muß und zudem die spezifischen ADSL-Signale nicht beeinträchtigt werden dürfen.

Abgesehen davon, daß neuartige interaktive Videodienste i.a. asymmetrische Übertragungsraten benötigen, bringt die Verwendung von asymmetrischen Übertragungsraten auch große Vorteile für das ADSL-System, insbesondere bzgl. der zu erwartenden Störungen aufgrund von Nebensprechen, mit sich. Da der return transmitter mit viel geringeren Frequenzen als der forward transmitter arbeitet, ist der Grad von Nebensprechen auf Seite des Kunden sehr viel geringer als bei Systemen mit symmetrischen Datenübertragungsraten. Dadurch lassen sich insbesondere größere Übertragungsdistanzen erreichen.

Unter Verwendung von Bandpaßübertragungsverfahren arbeiten ADSL-Transceiver mit Frequenzen oberhalb der zur Telefonübertragung benötigten. Filter vermeiden unerwünschtes Rauschen und Störeinflüsse durch mechanische Vermittlungsvorgänge. Dadurch können ADSL-Systeme mit existierenden Telefondiensten ohne Störungen koexistieren. Intelligente Signalverarbeitung in den Transceivern paßt sich automatisch den Bedingungen jeder individuellen Leitung an und erkennt zudem zeitlich auftretende Änderungen, wie sie durch Temperatur oder Feuchtigkeit verursacht werden [4], [9], [12].

2.3.3. Die Fähigkeiten von ADSL

Eine ADSL Verbindung besteht aus einer Leitung, an deren Enden jeweils ein ADSL-Transceiver installiert ist. Die Installation von ADSL ist denkbar einfach und binnen kürzester Zeit wird ein zunächst recht beschränktes Übertragungssystem zu einem leistungsstarken, allgegenwärtigen Multimediasystem ausgebaut.

Das Prinzip der ADSL-Übertragung wird in Bild 2.3.3.1. dargestellt.

Bild 2.3.3.1. Prinzip der ADSL-Übertragung [12].

Die Verbindung besteht aus drei Informationskanälen - einem Hochgeschwindigkeitskanal in Richtung des Teilnehmers, einem Duplex-Kanal mittlerer Geschwindigkeit und einem konventionellen Telefonkanal. Durch den Einsatz hochmoderner Modulations- und Signalverarbeitungstechniken ist ADSL in der Lage, zwischen 1,5 Mbit/s und max. 6,144 Mbit/s über sogenannte simplex downstream-Hochgeschwindigkeitskanäle in Richtung des Kunden zu übertragen. Die Duplexkanäle erreichen Übertragungsraten zwischen 16 und 640 kbit/s. Jeder Kanal kann durch Multiplexer in weitere Kanäle mit geringeren Übertagungsraten unterteilt werden.

So sind z.B. bis zu vier 1,536-Mbit/s-downstream-Kanäle oder bis zu drei 2.048-Mbit/s-downstream-Kanäle realisierbar. Je höher die verwendete Übertragungsrate ist, um so geringer ist die Übertragungsreichweite des Systems.

Der Telefonkanal wird durch Filter von den anderen Kanälen getrennt, um einen einwandfreien Telefondienst zu ermöglichen, selbst dann, wenn die ADSL-Modems ausfallen.

Die Übertragungsrate des downstream-Kanals hängt von mehreren Faktoren ab. Die Leiterlänge und der Leiterdurchmesser sind ebenso ausschlaggebend wie die Präsenz von sogenannten bridged taps oder Streuinterferenzen (Nahnebensprechen). Unter optimalen Bedingungen ergeben sich folgende Werte:

Leitungsdurchmesser	Übertragungsraten	Entfernungen
0,5 mm	1,5 oder 2 Mbit/s	5,5 km
0,4 mm	1,5 oder 2 Mbit/s	4,6 km
0,5 mm	6,1 Mbit/s	3,7 km
0,4 mm	6,1 Mbit/s	2,7 km

Tabelle 2.3.3.1. downstream-Übertragungsrate in Abhängigkeit von Leitungsdurchmesser und

Leiterlänge [6]

Viele Anwendungen für die der Einsatz von ADSL denkbar wäre, beinhalten kompremierte digitale Videos. Ebenso wie für Echtzeitsignale kann man für digitale Videos keine Standardfehlerkontrollprozeduren - wie sie in Datenkommunikationssystemen i.a. zu finden sind - verwenden. ADSL-Modems verwenden daher forward error correction, wodurch die Fehler, die durch Impulsstörungen verursacht werden, signifikant reduziert werden.

Video-on-demand ist ein sehr interessantes Einsatzgebiet für ADSL. Dieser Dienst ermöglicht es dem Kunden seinen Wunschfilm über ein zugrundeliegendes Netzwerk abzurufen und den Film dabei beliebig zu stoppen, zurück- oder vorzuspulen. Video-on-demand beinhaltet also die Funktionalität eines handelsüblichen Videorecorders in Verbindung mit einer digitalen Videothek.

Ein ADSL-Zugriffs-Übertragungssystem mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2,048 Mbit/s kann bereits MPEG (Motion Picture Experts Group) kodierte Videos inklusive Stereo Sound übertragen. Dabei ist die erreichbare Bildqualität der handelsüblicher Videorecorder vergleichbar. Ein 6,144-Mbit/s-Übertragungssystem kann bereits 3 Kanäle in VHS-Qualität anbieten oder einen Kanal mit einer Bildqualität, wie man sie von Liveübertragungen her kennt.