Mimo, że standard ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) jest szeroko rozpowszechniony, ma jednak kilka wad. Niemożliwe jest dostarczanie jednakowych osiągów na długich liniach abonenckich, w związku z tym użytkownik będący bliżej koncentratora ADSL ma z niego więcej korzyści niż ten umiejscowiony dużo dalej od niego. W związku z tym, by zwiększyć przepływność bitów (ADSL2/ADSL2+) oraz zasięg (READSL2) a także by usunąć inne wady (jak diagnostyka pętli abonenckiej, OAM), zdefiniowano nową wersję standardu zwanego ADSL2.

ADSL
ADSL (G.dmt, G.992.1) wykorzystuje istniejące linie miedziane, więc operatorzy nie potrzebują instalować np. światłowodów do lokalizacji użytkownika. W związku z tym jest to duża oszczędność kosztów, bo brak jest kosztów instalacji linii.

Biorąc pod uwagę wykorzystanie istniejącej linii abonenckiej należy zwrócić uwagę na fakt, że jednocześnie możliwe jest na liniach ADSL prowadzenie rozmowy telefonicznej i wymiany danych (rys.1).

Rysunek 1. Wykorzystanie częstotliwości w linii ADSL.

Korzyści z zastosowania ADSL:

Usługa Szybkiego Internetu dla użytkowników znajdujących się w odległości do 5,4 km od DSLAMa:

Maksymalnie do 8 Mb/s w kierunku do użytkownika (downstream) (trzeba pamiętać, że obowiązkowe jest zapewnienie obsługi 6,144 Mb/s w kierunku downstream, a także do 12 Mb/s z S = 0.5, co jest opcjonalne dla G.dmt, w chipsetach ADSL)

Maksymalnie 1.5 Mb/s w kierunku od użytkownika (upstream) (640 kb/s upstream jest obowiązkowe)

Dane i głos mogą być prowadzone równolegle dzięki wykorzystaniu FDM (Frequency Division Multiplexing). Dla telefonii użyte są niższe częstotliwości:

Dla POTS częstotliwości od 300 Hz do 3400 Hz. Pierwsza podnośna dla ADSL w kierunku upstream znajduje się na częstotliwości 30 kHz.

Dla ISDN zarezerwowane są częstotliwości do 80 kHz. Pierwsza podnośna dla ADSL w kierunku upstream znajduje się na częstotliwości 138 kHz.

Rysunek 2. Rozkład częstotliwości dla pasm w ADSL.

ADSL stosuje modulację DMT (Discrete MultiTone), która stosuje różne schematy modulacji QAM (Quadrature Amplitude Modulation) na różnych tonach (podnośnych), w zależności od zmierzonego stosunku sygnału do szumu SNR. Dla detekcji i korekcji błędów obowiązkowo stosowane jest kodowanie Reed-Solomona i opcjonalnie Trellisa. ADSL wykorzystuje połączenia punkt-punkt, czyli bezpieczne, w przeciwieństwie do współdzielonego medium w sieciach kablowych.

ADSL może zaoferować wystarczające pasmo dla usług wideo (tylko dla jednego kanału wideo), jeśli użytkownik jest w bliskim otoczeniu multipleksera DSLAM.
Natomiast biorąc pod uwagę rozwój usług wideo, jeden kanał będzie niewystarczający w przyszłości, najlepiej by było ich trzy do użytkownika, co oczywiście wyklucza ADSL, który ma ograniczone pasmo.

Bazując na doświadczeniach z istniejących instalacji ADSL, zostały wprowadzone pewne ulepszenia do standardu G.dmt:

Standard ADSL2 (G.992.3) oferuje lepszą wydajność na dłuższych liniach i ulepszenia w OAM (Operation and Maintenance)

ADSL2+ (G.992.5) z rozszerzonym spektrum częstotliwości do 2.2 MHz. Na krótkich odległościach (do 2-3 km) daje zwiększone pasmo w kierunku downstream nawet do 24 Mb/s. Operatorzy mogą również wykorzystać maski na podnośnych by zapobiec interferencjom z zewnątrz (wykorzystane będzie tylko częściowe pasmo).

READSL2 (aneks L w G.992.3), Reach Extended ADSL2. W ADSL są ograniczenia w całkowitej mocy, jaką można emitować. Jeśli podzieli się moc między wszystkie podnośne, to moc na podnośną jest mniejsza od tej, kiedy wyłączy się pewne podnośne i wyśle więcej mocy do pozostałych (zmiany w PSD, czyli widmowej gęstości mocy). Silniejszy sygnał ma dłuższy zasięg. Operatorzy mogą w ten sposób rozszerzyć zasięg o 600-900 metrów, czyli do 6 km. Dla pewnych operatorów może to oznaczać pozyskanie nowych użytkowników usług szerokopasmowych.

VDSL również wykorzystuje DMT. Możliwe są w nim różne plany pasma, w zależności od tego, jaki typ ruchu chce wysyłać i otrzymywać użytkownik, symetryczny bądź asymetryczny. Na krótkich odcinkach linii abonenckich można mieć duże przepływności w kierunku downstream:

• 12 - 13 Mb/s na 1500 metrach
• 25 - 27 Mb/s na 1000 metrach
• 51 - 55 Mb/s na 300 metrach

ADSL2

Technologia DSL wykorzystuje istniejącą miedzianą linię telefoniczną do świadczenia usług szybszego transferu danych niż połączenie dial-up. Mimo, że standard jest szeroko rozpowszechniony, ma jednak kilka wad. Niemożliwe jest dostarczanie jednakowych osiągów na długich liniach abonenckich, w związku z tym użytkownik będący bliżej koncentratora ADSL ma z niego więcej korzyści niż ten umiejscowiony dużo dalej od niego. W związku z tym, by zwiększyć przepływność bitów (ADSL2/ADSL2+) oraz zasięg (READSL2) a także by usunąć inne wady (jak diagnostyka pętli abonenckiej, OAM), zdefiniowano nową wersję standardu zwanego ADSL2.

ADSL2 został zatwierdzony przez ITU (International Telecommunication Union) i został oznaczony jako G.992.3 i G.992.4 (drugi jest dla ADSL2 Lite). Poza ulepszeniami w wydajności i przepływności danych, technologia ADSL2 ma takie cechy jak adaptacja przepływności (rate adaptation), diagnostyka i zarządzanie mocą. Oto szczegółowe ulepszenia, które są w głównej mierze związane z przepływnością danych i sterowaniem mocy:

Z nowym standardem ADSL można osiągnąć wyższe przepływności danych lub zwiększyć pokrycie (zwiększyć zasięg działania ADSL). Operatorzy mogą zdecydować (dla określonych abonentów usługi) by nie skupiać się na szybkości przepływu danych tylko na dłuższym dystansie do abonenta. Dobrym rozwiązaniem jest READSL2, natomiast, jeśli chce zwiększyć przepływność danych na krótkich dystansach, może to zrobić z ADSL2+.

Diagnostyka pętli: załóżmy, że linia jest bardzo złej jakości i nie można ustanowić połączenia. Będąc w CO (Central Office) z ADSL nie jest możliwe określenie przyczyny, natomiast z ADSL2 jest możliwe dla operatora odnalezienie co jest nie tak.

Pojawiające się przesłuchy (crosstalk) przy umieszczaniu zdalnych jednostek, można rozwiązać stosując ADSL2+ i maskowanie zakłócanych podnośnych.

Obsługa sterowania mocą jest bardzo ważnym aspektem dla operatorów. Pierwsza generacja nadajników ADSL działa w trybie pełnej mocy 24h/dobę, nawet, jeśli nie są w użyciu nadajniki. Z kilkoma milionami uruchomionych modemów ADSL, można zaoszczędzić znaczną ilość energii, jeśli modem można by było wprowadzić tak jak komputery w tryb oczekiwania/uśpienia. Pomogłoby to też w zaoszczędzeniu energii dla nadajników ADSL działających w jednostkach wyniesionych i szafach DLC (Digital Loop Carriers), które działają z określonymi wymaganiami na rozpraszanie ciepła.

Aneksy w standardach ADSL i ADSL2

Standardy ADSL zawierają aneksy, które określają działanie ADSL dla konkretnych zastosowań i regionów świata. Kilka aneksów skojarzonych z pierwszym standardem ADSL ma także zastosowanie do rodziny standardów ADSL2, włącznie z ADSL2+. Dokładniej pisząc, aneksy określają podnośne (lub inaczej nazywane tony, ang. carrier) i ich skojarzone poziomy transmisji mocy stosowane dla kierunków transmisji upstream i downstream. Poniżej przedstawione są aneksy ADSL:

ADSL aneks A i B
Aneks A określa działanie ADSL wykorzystujące pasmo wyższe niż POTS (telefoniczne), tak by zapewnić działanie telefonu analogowego. Jest to najszersze zastosowanie ADSL w świecie, stosowane w Europie, Ameryce Północnej i Azji. Aneks B działa podobnie jak aneks A, z tym, że jest przewidziany tylko do pracy z liniami cyfrowymi, ISDN, co jest charakterystyczne dla Niemiec, gdzie jest znaczne nasycenie abonentami ISDN. Oba aneksy A i B zostały rozszerzone do zastosowania w standardach ADSL2 i ADSL2+.

ADSL aneks C i I (TCM-ISDN)
Aneks C w standardzie ADSL (G.992.1, G.992.2) jest dla ADSL przez TCM-ISDN (japońska wersja ISDN) lub POTS (zsynchronizowany z TCM-ISDN). Aneks I, który jest uzupełnieniem aneksu C, podwaja downstream aneksu C, podobnie jak ADSL2+ podwaja downstream ADSL2. Aneks I nie ma zastosowania do ADSL2. Trzeba zwrócić uwagę, że są dwa aneksy I, jeden dla oryginalnego ADSL i drugi dla ADSL2/ADSL2+. Występują też oddzielne poprawki (amendment) do aneksu C ADSL zwiększające jego zasięg.

ADSL2 aneks I i J
Aneksy I i J dla ADSL2 są dla działania tylko cyfrowego, oznacza to, że tradycyjne pasmo głosowe jest wykorzystywane przez DSL do transmisji cyfrowych danych zamiast do tradycyjnego głosu. Aneks I jest dla zastosowania w środowisku POTS, a aneks J w ISDN.

ADSL2 aneks L: READSL2
Aneks L w ADSL2 (G.992.3) przedstawia nowe maski dla widmowej gęstości mocy PSD (Power Spectral Density), które mogą w zastosowaniu zwiększyć zasięg o 300 do 600m (drut 26 AWG, 0.4mm). Aneks L nazywany jest READSL2 (zwiększony zasięg ADSL2).

ADSL2 aneks M: zwiększony upstream
Aneks M dla ADSL2 (G.992.3 i G.992.5) jest propozycją działania ADSL2/ADSL2+ ze zwiększonym upstream w środowisku POTS. Zamiast stosowania tonów od 32 do 64 dla kierunku downstream, tak jak w aneksie A, aneks M proponuje wykorzystanie tych tonów dla transmisji upstream. Aneks M ma zastosowanie dla ADSL2 i ADSL2+.

ADSL2

ADSL2 został specjalnie zaprojektowany po to by zwiększyć przepływność i zasięg ADSL, szczególnie przez osiągnięcie większej wydajności na długich liniach. ADSL2 uzyskuje to przez zwiększenie wydajności w modulacji, redukcje narzutu informacji w ramkowaniu, uzyskanie większego zysku w kodowaniu, ulepszając maszynę stanów inicjalizacji i dostarczając rozszerzonego algorytmu przetwarzania sygnału. W rezultacie ADLS2 ma wyższą wydajność w stosunku do ADSL.

Dużą zmianą w ADSL2 w porównaniu z ADSL jest ramkowanie, gdzie współczynnik segmentacji S (S=ilość słów DMT na słowo kodowe Reed-Solomona) jest teraz bardziej elastyczny i możemy zawsze stosować optymalną długość wektora Reed-Solomona 255 bajtów. W ADSL2 granice wektora Reed-Solomona i symbolu DMT nie muszą się zgadzać. Według standardu ADSL G.dmt, wskaźnik S mógł mieć tylko dwie możliwe wartości: S=1 (czyli brak segmentacji) i S=1/2 (co oznacza, że mamy dwa wektory Reed-Solomona w jednym słowie DMT. Opcjonalne zastosowanie).

W ADSL2/ADSL2+ wskaźnik S może się wahać od S=1/3 (dla ADSL2+) aż do S=64 (czyli jeden wektor Reed-Solomona zajmuje 64 słowa DMT). Tak więc wektor Reed-Solomona może być rozpięty na kilka symboli DMT, a granice symbolu i wektora nie muszą się zgadzać. Tak, więc narzut w ramkowaniu w ADSL2 wynosi od 4 Kb/s do 64 Kb/s, a w ADSL jest stały i ma 32 Kb/s.

W rezultacie przepływności danych w ADSL2 w kierunku downstream/upstream skalują się do 15/1.5 Mb/s z obowiązkowo obsługiwanym 8 Mb/s / 800 Kb/s dla kierunków downstream/upstream. Standardowa architektura dopuszcza górny limit przepływności w kierunku downstream 15 Mb/s (jest to fizyczne ograniczenie, maksymalna przepływność, jaka może być osiągnięta, jeśli wszystkie podnośne zostaną użyte w kierunku downstream):
255 podnośnych/symbol * 15 bitów/podnośną * 4000 symboli/s = 15.3 Mb/s (w założeniu, że chipsety umożliwiają 15 bitów/podnośną).

ADSL2 dostarcza lepszą modulację i wydajność w kodowaniu przez:

Obowiązkowe zastosowanie kodowania Trellis (co było opcjonalne w G.992.1)

Obowiązkową 1-bitową konstelację QAM dla podnośnych o bardzo niskim stosunku sygnału do szumu, SNR (Signal-to-Noise Ratio), co daje większą przepływność na długich liniach. W ADSL, gdy SNR był niski, dana podnośna nie była używana. W ADSL2, na takiej podnośnej przenosi się 1 bit danych, co daje dla podnośnej zysk 4 Kb/s (4000 symboli/s * 1 bit/podnośną). Dla przykładu: mając niski SNR na 10 podnośnych uzyskujemy 4 Kb/s * 10 podnośnych = 40 Kb/s.