ADSL2+


Einführung

Bei ADSL2 und ADSL2+ handelt es sich um Weiterentwicklungen der nicht mehr zeitgemäßen ADSL-Technologie. Im Fokus stand die Erreichung schnellere Datenraten und höherer Reichweiten im sonst gleichen Medium (Telefonnetz). Bei ADSL2 macht man sich ungenutzte Frequenzbereiche herkömmlicher Telefonleitungen zunutze, die in Form von bereits vorhandenen, unterirdisch angelegten Netzen aus Kupferdoppeladern eine solide Infrastruktur bereitstellen. Dadurch entfällt die Installation einer zweiten TAE-Dose, denn die ADSL2-Hardware ermöglicht das Anzapfen jener ungenutzter Frequenzen, sodass gleichzeitiges Telefonieren und Internet-Surfen möglich wurde. Damit diese Zweiteilung funktionieren kann, sind sogenannte Splitter notwendig. Sie stellen Weggabelungen dar, die die unterschiedlichen Frequenzbereiche trennen und wieder zusammenführen können Einen weiteren Vorteil bringt die asymmetrische Datenübertragung von ADSL. Sie erfolgt über die ineinander verdrillten und gebündelten Kupferleitungen, indem die Daten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abhängig von ihrer Richtung übertragen werden:

  • Downstream, also zum User – max. 8 MBit/s
  • Upstream, also zur Vermittlungsstelle – max. 1 MBit/s


Die hinderliche Signalkopplung fällt durch die asymmetrische Übertragung aus und es können höhere Übertragungsraten gemessen werden. Allerdings handelt es sich hierbei um theoretisch optimale Raten. In der Praxis sind die tatsächlichen Geschwindigkeiten von Länge und Beschaffenheit der Leitung abhängig. So tritt Leitungsdämpfung auf, je größer der Abstand zur Vermittlungsstelle ist.


Geschichtliches

Alexander Graham Bell und Samuel Morse waren die Pioniere auf dem Gebiet der Datenübertragung über Kupferkabel, ihre theoretischen Überlegungen und experimentellen Versuche waren richtungsweisend. Ende der 80er Jahre demonstrierte Joseph Lechleider die reale Möglichkeit einer breitbandigen Datenübertagung und entwickelte die Idee zur Asymmetrie.

Sie besagte, dass eine höhere Datenrate in eine Richtung erreicht werden könnte. Die Evolution von analog zu digital wurde damit vollzogen.

Aus dieser Entwicklung ging Anfang der 90er Jahre die ISDN-Technik (Integrated Services Digital Network) hervor. Ein Netzwerk aus digitalen Telefonverbindungen, über die Sprache und Daten rund um den Globus transportiert werden konnten. John Cioffi entwickelte das Modulationsverfahren DMT (Discrete Multitone Transmission), wodurch es möglich wurde, DSL-artige Signale in 256 Subkanäle aufzuspalten. Mit der Gründung des Unternehmens Amati im Jahre 1993 begann er, das dazu notwendige Equipment herzustellen, welches dank ausgereifter Technologie zum Standard avancierte. Im Zuge dieser technischen Innovationen, sowie einer steigenden Nachfrage nach höheren Übertragungsgeschwindigkeiten war der Weg für die Digital Subscriber Line geebnet. Die erste Entwicklung im DSL-Sektor vollzog sich in den frühen 90ern und nannte sich HDSL (High Data Rate Digital Subscriber Line). Es ermöglichte gleiche Down- als auch Upstreamgeschwindigkeiten mit maximal 2,048 Kbps, brauchte jedoch zwei Kupferdoppeladern. Mit SHDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) sollte das Problem mit zwei belegten Telefonleitungen behoben werden, wodurch zwar weniger Strom verbraucht wurde, die Reichweite jedoch geringer war als bei HDSL.


Die Telefongesellschaften bemühten sich im Zuge dieser Entwicklungen um weitere Verwendungsmöglichkeiten der breitbändigen Datenübertragung, und zielten bereits in den 90ern auf die Etablierung des Video-On-Demand ab. Die Nutzer sollten in der Lage sein, sowohl Fernsehen als auch Telefonie aus ein- und demselben Anschluss beziehen zu können. Der nächste kommerzielle Erfolg sollte also ganz unter diesem Stern stehen, die unter dem Namen ADSL zur wohl populärsten Variante im DSL-Segment werden. Ursprünglich also zur Videoübertragung konzipiert, eignete sich ADSL auch hervorragend für den schnellen Internetzugang, womit es weltweit populär und von den meisten Netzbetreibern übernommen wurde. Zwar scheiterte das Video-on-Demand-Konzept vorerst. Durch die hohe Internetnutzung (Internet wurde langsam massentauglich) aber etablierte sich ADSL als ein Synonym für den gesamten Breitband-Sektor. Mit der Weiterentwicklung ADSL2+ im Jahre 2005 und der schrittweisen Durchsetzung von dem noch schnelleren VDSL/VDSL2 können TV-, Internet und Telefondienste simultan und in hoher Qualität angeboten werden.


Übertragungsverfahren

Beim Aufsetzen von ADSL an Anschlussleitungen analoger (POTS) oder digitaler (ISDN) Telefonanschlüsse wird mithilfe des Frequency Division Multiplexing (FDM) der jeweils passende Upstreamfrequenzbereich erzeugt, an den der breitbandige Downstream-Frequenzbereich angeknüpft wird. Es handelt sich um Frequenzen oberhalb der POTS- (bis 25kHz) bzw. ISDN-Anschlüsse (bis 138 kHz), die erst mittels Modulationsverfahren verlustfrei nutzbar gemacht werden müssen. Zwei Verfahren konnten sich dabei durchsetzen:

CAP (Carrierless Amplitude / Phase Modulation) – Sende- und Empfangsrichtung werden getrennt, indem unterschiedliche Frequenzbänder auf dem Kupferkabel genutzt werden.

DMT (Discrete Multitone Modulation) – ADSL steht ein begrenzter Frequenzbereich von bis zu 1,1 MHz zur Verfügung, bei ADSL2 sind es 2,2 MHz.


Schemata ADSL und ADSL2+ Spektrum
Unterteilt ist der Frequenzbereich in 256 Träger. Träger 1-33 kennzeichnen den für Telefonie bzw. IDSN erforderlichen Frequenzbereich, der Bereich für den Uploadstream liegt zwischen 33 und 65, während der eigentlichen Datenübertragung, also dem Downstream (65 – 256) eine Gesamtbandbreite von 190 Trägern zukommt (Nummer 255 ist dabei der sogenannte „Pilotton“, über den das Modem mit dem DSLAM eine Verbindung herstellt). Jedem dieser Träger kommen unterschiedliche Bitlasten zu, die sich nach Störungen, Dämpfungen und Übersprecheigenschaften der Übertragung oder der Kupferdoppelader richten, was besonders in den höheren Frequenzbereichen der Fall ist. In der Regel gibt es einen Spielraum, der zwischen 1 und 15 Bit angesiedelt ist. Die hierfür notwendige Flexibilität gewährleistet das DMT, indem es an störanfällige Träger eine geringere Bitrate moduliert, während ungestörte Träger mit maximalen 15 Bit moduliert werden.

Mit diesem Verfahren werden Übertragungs-interferenzen wieder ausgeglichen (mit dem doppelt so großen Frequenzbereich von ADSL2+, erhöht sich folglich auch die Trägerzahl und die Übertragungsraten steigen deutlich an). Beim Verbindungsaufbau muss das DSL-Modem mit dem DSLAM kommunizieren. Es werden Informationen über Übertragungseigenschaften, wie Leitungsbeschaffenheit und mögliche Geschwindigkeiten ausgetauscht.



Optimierungen in ADSL2+

Als eine Weiterentwicklung der älteren ADSL-Technik, ist ADSL2+ nicht nur schneller als sein Vorgänger, sondern ebenso abwärtskompatibel. Die maximale Datenrate beträgt 24 MBit/s und erhöht die Signalbandbreite auf 2,2 MHz. Obgleich in Deutschland nur ADSL2+ - Zugänge mit maximal 16 MBit/s die Regel sind. Nur einige wenige regionale Provider bieten mehr. Durch die höhere Datenübertragungsrate lässt sich bereits das angestrebte Triple-Play-Angebot (Internet-Telefonie, IPTV und Breitband-Internet in einem Packet = IPTV) anbieten, ohne auf die schleppende Standardisierung von VDSL2 warten zu müssen.

Darüber hinaus spart ADSL2+ Strom selbst dann, wenn keine Daten übertragen werden und verhindert damit Synchronisationsverlust. Insgesamt wird der Übergang zwischen drei Phasen vollzogen:

L0 – bei aktiver Nutzung, also Datenübertragung;

L2 – diese stromsparende Phase setzt ein, wenn keine Daten übertragen werden;

L3 – der Schlafmodus setzt ein, wenn über einen längeren Zeitraum keine Daten übertragen werden.


Der Wechsel zurück in den aktiven Modus erfolgt für den Nutzer unmerklich, während in allen Fällen die Synchronisation – eine auf Dauer langwierige Angelegenheit – bestehen bleibt.

Auch Störungen führen nicht zum schnellen Synchronisationsverlust, da die betroffenen Träger dynamisch ausgeblendet werden. Dies funktioniert auf der Basis des SRA (Seamless Rate Adaption). Dadurch wird die Übertragungsgeschwindigkeit je nach Verbindungsqualität herabgesetzt oder erhöht, um sich den jeweiligen Störungen anzupassen ohne die Synchronisation neu zu starten.


Stets wird der Kanal auf sein Signal/Rausch Verhältnis geprüft, sowohl beim Nutzer (DSL-Modem) als auch in der Vermittlungsstelle (DSLAM). Dieser automatisierte Vorgang stellt sicher, dass Datenrate und Sendeleistung an die jeweiligen Veränderungen angepasst werden. Mit der höheren Geschwindigkeit geht zudem eine höhere Reichweite einher, die über Doppelkupferleitungen zurückgelegt werden kann. Genau genommen sind es zusätzliche 200 Meter bei gleichbleibender Geschwindigkeit, im Falle eines ADSL-over-ISDN sogar 5 km. Dadurch lassen sich Ballungsgebiete noch breiter abdecken. Die Maximalgeschwindigkeit von 24 MBit/s lässt sich, dank voller Ausnutzung, des zum ursprünglichen ADSL verdoppelten Frequenzbereiches, bei einer Leitungslänge von 1,5 km erreichen.



ADSL2+ Varianten

Annex A (ADSL-over-POTS) – reserviert Frequenzbereich > 25 kHz für analoge Telefone.

Annex B (ADSL-over-ISDN) – reserviert Frequenzbereich > 138 kHz für ISDN (in Deutschland sehr verbreitet).

Annex C (ADSL-over TCM-ISDN) – Time Code Multiplexed ISDN-Variante in Japan.

Annex L (Reach-Extended-ADSL2) – in niedrigeren Frequenzbereichen wird der Sendepegel angehoben, womit sich die Sendereichweite um 40% erhöht.

Annex M – Erhöhung des Upstreams auf bis zu 3,5 MBit/s, was jedoch zu Lasten der Empfangsrate geht

Annex I / J (All Digital Mode) – unter Verwendung der für die Telefonie reservierten Träger wird die Upstreamrate erhöht.


Zeitliche Entwicklung der DSL-Techniken bis heute




Quellen:

www.elektronik-kompendium.de

www.wikipedia.de

www.tecchannel.de

www.onlinekosten.de



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