Ligne d’abonné numérique asymétrique

La ligne d’abonné numérique asymétrique ( ADSL ) est un type de technologie de ligne d’abonné numérique ( DSL ), une technologie de communication de données qui permet une transmission de données plus rapide sur des lignes téléphoniques en cuivre qu’un modem à Bande vocale conventionnel peut fournir. L’ADSL diffère de la moins courante ligne d’abonné numérique symétrique (SDSL). Dans l’ADSL, la bande passante et le débit binaire sont dits asymétriques, c’est-à-dire supérieurs vers les locaux du client ( en aval ) que l’inverse ( en amont ). Les fournisseurs commercialisent généralement l’ADSL en tant que service d’ accès à Internet , principalement pour télécharger du contenu à partir d’Internet, mais pas pour diffuser du contenu accessible par d’autres.

Une passerelle est couramment utilisée pour établir une connexion ADSL

Aperçu

Filtre/séparateur ADSL moderne (à gauche) et filtre (à droite)

L’ADSL fonctionne en utilisant le spectre au-dessus de la bande utilisée par les appels téléphoniques vocaux . ^[1] Avec un filtre DSL , souvent appelé séparateur , les bandes de fréquences sont isolées, ce qui permet d’utiliser une seule ligne téléphonique à la fois pour le service ADSL et les appels téléphoniques. L’ADSL n’est généralement installé que sur de courtes distances depuis le central téléphonique (le dernier kilomètre ), généralement moins de 4 kilomètres (2 mi), ^[2] mais il est connu qu’il dépasse 8 kilomètres (5 mi) si le calibre du fil posé à l’origine le permet . pour une distribution ultérieure ^{[ clarification nécessaire ]} .

Au central téléphonique, la ligne se termine généralement à un multiplexeur d’accès à la ligne d’abonné numérique (DSLAM) où un autre séparateur de fréquence sépare le signal de Bande vocale pour le réseau téléphonique conventionnel . Les données transportées par l’ADSL sont généralement acheminées sur le réseau de données de la compagnie de téléphone et finissent par atteindre un réseau de protocole Internet conventionnel .

Il existe des raisons à la fois techniques et marketing pour lesquelles l’ADSL est dans de nombreux endroits le type le plus couramment proposé aux utilisateurs à domicile. Sur le plan technique, il est probable qu’il y ait plus de diaphonie provenant d’autres circuits à l’extrémité DSLAM (où les fils de nombreuses boucles locales sont proches les uns des autres) que dans les locaux du client. Ainsi, le signal de téléchargement est le plus faible dans la partie la plus bruyante de la boucle locale, tandis que le signal de téléchargement est le plus fort dans la partie la plus bruyante de la boucle locale. Il est donc techniquement logique que le DSLAM transmette à un débit binaire supérieur à celui du modem côté client. Étant donné que l’utilisateur domestique typique préfère en fait une vitesse de téléchargement plus élevée, les compagnies de téléphone ont choisi de faire de la nécessité une vertu, d’où l’ADSL.

Les raisons marketing d’une connexion asymétrique sont que, premièrement, la plupart des utilisateurs du trafic Internet auront besoin de moins de données à télécharger qu’à télécharger. Par exemple, lors d’une navigation Web normale, un utilisateur visitera un certain nombre de sites Web et devra télécharger les données qui comprennent les pages Web du site, des images, du texte, des fichiers audio, etc., mais il ne téléchargera qu’une petite quantité de données, car les seules données téléchargées sont celles utilisées dans le but de vérifier la réception des données téléchargées (en très courant TCPconnexions) ou toute donnée saisie par l’utilisateur dans des formulaires, etc. Cela justifie que les fournisseurs d’accès à Internet proposent un service plus coûteux destiné aux utilisateurs commerciaux qui hébergent des sites Web et qui ont donc besoin d’un service permettant de télécharger autant de données tel que téléchargé. Les applications de partage de fichiers sont une exception évidente à cette situation. Deuxièmement, les fournisseurs d’accès à Internet, cherchant à éviter la surcharge de leurs connexions dorsales, ont traditionnellement essayé de limiter les utilisations telles que le partage de fichiers qui génèrent beaucoup de téléchargements.

Opération

SoC DSL

Actuellement, la plupart des communications ADSL sont en duplex intégral . La communication ADSL en duplex intégral est généralement réalisée sur une paire de fils par duplex à répartition en fréquence (FDD), duplex à annulation d’écho (ECD) ou duplex à répartition dans le temps (TDD). FDD utilise deux bandes de fréquences distinctes, appelées bandes amont et aval. La bande montante est utilisée pour la communication entre l’utilisateur final et le central téléphonique. La bande descendante est utilisée pour communiquer du bureau central à l’utilisateur final.

Plan de fréquences pour l’ADSL Annexe A. La zone rouge est la gamme de fréquences utilisée par la téléphonie vocale normale ( PSTN ), les zones vertes (en amont) et bleues (en aval) sont utilisées pour l’ADSL.

Avec l’ADSL sur POTS couramment déployé (Annexe A), la bande de 26,075 KHz à 137,825 KHz est utilisée pour la communication en amont, tandis que la bande de 138 à 1104 KHz est utilisée pour la communication en aval. Dans le cadre du schéma DMT habituel , chacun d’eux est ensuite divisé en canaux de fréquence plus petits de 4,3125 KHz. Ces canaux de fréquence sont parfois appelés bins . Lors de la formation initiale pour optimiser la qualité et la vitesse de transmission, le modem ADSL teste chacun des bins pour déterminer le rapport signal sur bruit à la fréquence de chaque bin. Distance du central téléphonique , caractéristiques du câble, interférences des stations de radio AM, et les interférences locales et le bruit électrique à l’emplacement du modem peuvent affecter négativement le rapport signal/bruità des fréquences particulières. Les cases pour les fréquences présentant un rapport signal sur bruit réduit seront utilisées à un débit inférieur ou pas du tout ; cela réduit la capacité de liaison maximale mais permet au modem de maintenir une connexion adéquate. Le modem DSL établira un plan sur la façon d’exploiter chacun des bins, parfois appelé allocation “bits par bin”. Les bins qui ont un bon rapport signal sur bruit (SNR) seront choisis pour transmettre des signaux choisis parmi un plus grand nombre de valeurs codées possibles (cette gamme de possibilités équivalant à plus de bits de données envoyés) dans chaque cycle d’horloge principal. Le nombre de possibilités ne doit pas être si grand que le récepteur pourrait mal décoder celui qui était prévu en présence de bruit. Les bacs bruyants peuvent ne devoir transporter que deux bits, un choix parmi un seul des quatre modèles possibles, ou seulement un bit par bin dans le cas de l’ADSL2+, et les bins très bruyants ne sont pas utilisés du tout. Si le modèle de bruit par rapport aux fréquences entendues dans les bacs change, le modem DSL peut modifier les allocations bits par bac, dans un processus appelé “bitswap”, où les bacs qui sont devenus plus bruyants ne doivent transporter que moins de bits et d’autres canaux sera choisi pour recevoir une charge plus élevée.

La capacité de transfert de données rapportée par le modem DSL est donc déterminée par le total des allocations de bits par bin de tous les bins combinés. Des rapports signal/bruit plus élevés et un plus grand nombre de bacs utilisés donnent une capacité de liaison totale plus élevée, tandis que des rapports signal/bruit inférieurs ou moins de bacs utilisés donnent une faible capacité de liaison. La capacité maximale totale dérivée de la somme des bits par bin est signalée par les modems DSL et est parfois appelée taux de synchronisation . Cela sera toujours plutôt trompeur : la capacité de liaison maximale réelle pour le taux de transfert de données utilisateur sera nettement inférieure car des données supplémentaires sont transmises, appelées surcharge de protocole , des chiffres réduits pour PPPoA .des connexions d’environ 84 à 87 %, tout au plus, étant courantes. En outre, certains FAI auront des politiques de trafic qui limitent les taux de transfert maximaux plus loin dans les réseaux au-delà de l’échange, et la congestion du trafic sur Internet, une charge importante sur les serveurs et la lenteur ou l’inefficacité des ordinateurs des clients peuvent tous contribuer à des réductions en dessous du maximum atteignable. . Lorsqu’un point d’accès sans fil est utilisé, une qualité de signal sans fil faible ou instable peut également entraîner une réduction ou une fluctuation de la vitesse réelle.

En mode débit fixe, le taux de synchronisation est prédéfini par l’opérateur et le modem DSL choisit une allocation bits par case qui produit un taux d’erreur approximativement égal dans chaque case. ^[3] En mode à débit variable, les bits par bac sont choisis pour maximiser le taux de synchronisation, sous réserve d’un risque d’erreur tolérable. ^[3]Ces choix peuvent être soit conservateurs, où le modem choisit d’allouer moins de bits par bac qu’il ne le pourrait, un choix qui rend la connexion plus lente, soit moins conservateurs dans lesquels plus de bits par bac sont choisis, auquel cas il y a un plus grand risque cas d’erreur si les futurs rapports signal sur bruit se détériorent au point où les allocations de bits par bin choisies sont trop élevées pour faire face au bruit plus important présent. Ce conservatisme, impliquant le choix d’utiliser moins de bits par bin comme protection contre les futures augmentations de bruit, est signalé comme la marge du rapport signal sur bruit ou la marge SNR .

Le central téléphonique peut indiquer une marge SNR suggérée au modem DSL du client lorsqu’il se connecte initialement, et le modem peut établir son plan d’allocation de bits par bin en conséquence. Une marge SNR élevée signifie un débit maximal réduit, mais une plus grande fiabilité et stabilité de la connexion. Une faible marge SNR signifie des vitesses élevées, à condition que le niveau de bruit n’augmente pas trop ; sinon, la connexion devra être abandonnée et renégociée (resynchronisée). L’ADSL2 + peut mieux s’adapter à de telles circonstances, offrant une fonctionnalité appelée adaptation de débit transparente (SRA), qui peut s’adapter aux changements de capacité totale de la liaison avec moins de perturbations des communications.

Spectre de fréquence du modem sur ligne ADSL

Les fournisseurs peuvent prendre en charge l’utilisation de fréquences plus élevées en tant qu’extension propriétaire de la norme. Cependant, cela nécessite un équipement correspondant fourni par le fournisseur aux deux extrémités de la ligne et entraînera probablement des problèmes de diaphonie qui affecteront les autres lignes du même faisceau.

Il existe une relation directe entre le nombre de canaux disponibles et la capacité de débit de la connexion ADSL. La capacité de données exacte par canal dépend de la méthode de modulation utilisée.

L’ADSL existait initialement en deux versions (semblables au VDSL ), à savoir CAP et DMT . CAP était la norme de facto pour les déploiements ADSL jusqu’en 1996, déployé dans 90% des installations ADSL à l’époque. Cependant, DMT a été choisi pour les premières normes ADSL ITU-T, G.992.1 et G.992.2 (également appelées respectivement G.dmt et G.lite ). Par conséquent, toutes les installations modernes d’ADSL sont basées sur le schéma de modulation DMT.

Entrelacement et fastpath

Les FAI (mais rarement les utilisateurs, à part l’Australie où c’est la valeur par défaut ^[4] ) ont la possibilité d’utiliser l’ entrelacement des paquets pour contrer les effets des rafales de bruit sur la ligne téléphonique. Une ligne entrelacée a une profondeur, généralement de 8 à 64, qui décrit le nombre de mots de code Reed – Solomon accumulés avant d’être envoyés. Comme ils peuvent tous être envoyés ensemble, leurs codes de Correction d’erreur directe peuvent être rendus plus résistants. L’entrelacement ajoute de la latence car tous les paquets doivent d’abord être rassemblés (ou remplacés par des paquets vides) et ils prennent bien sûr tous du temps à se transmettre. L’entrelacement de 8 trames ajoute 5 ms de temps aller-retour, tandis que l’entrelacement profond 64 ajoute 25 ms. Les autres profondeurs possibles sont 16 et 32.

Les connexions “Fastpath” ont une profondeur d’entrelacement de 1, c’est-à-dire qu’un paquet est envoyé à la fois. Cela a une faible latence, généralement autour de 10 ms (l’entrelacement s’y ajoute, ce n’est pas supérieur à l’entrelacement) mais il est extrêmement sujet aux erreurs, car toute rafale de bruit peut supprimer l’intégralité du paquet et donc exiger que tout soit retransmis . Une telle rafale sur un grand paquet entrelacé ne vide qu’une partie du paquet, elle peut être récupérée à partir des informations de correction d’erreur dans le reste du paquet. Une connexion “fastpath” entraînera une latence extrêmement élevée sur une ligne médiocre, car chaque paquet nécessitera de nombreuses tentatives.

Problèmes d’installation

Le déploiement de l’ADSL sur une ligne téléphonique POTS (Plain Old Telephone Service) existante présente certains problèmes car le DSL se trouve dans une bande de fréquences qui pourrait interagir défavorablement avec l’équipement existant connecté à la ligne. Il est donc nécessaire d’installer des filtres de fréquence appropriés chez le client pour éviter les interférences entre le DSL, les services vocaux et toute autre connexion à la ligne (par exemple, les alarmes anti-intrusion). Ceci est souhaitable pour le service vocal et essentiel pour une connexion ADSL fiable.

Au début du DSL, l’installation nécessitait la visite d’un technicien sur les lieux. Un séparateur ou microfiltre a été installé près du point de démarcation , à partir duquel une ligne de données dédiée a été installée. De cette manière, le signal DSL est séparé le plus près possible du central téléphonique et n’est pas atténué à l’intérieur des locaux du client. Cependant, cette procédure était coûteuse et causait également des problèmes, les clients se plaignant d’avoir à attendre que le technicien effectue l’installation. Ainsi, de nombreux fournisseurs DSL ont commencé à proposer une option “d’auto-installation”, dans laquelle le fournisseur fournissait l’équipement et les instructions au client. Au lieu de séparer le signal DSL au point de démarcation, le signal DSL est filtréà chaque prise téléphonique en utilisant un filtre passe-bas pour la voix et un filtre passe-haut pour les données, généralement enfermés dans ce qu’on appelle un microfiltre . Ce microfiltre peut être branché par un utilisateur final sur n’importe quelle prise téléphonique : il ne nécessite aucun recâblage chez le client.

Généralement, les microfiltres ne sont que des filtres passe-bas, donc au-delà d’eux, seules les basses fréquences (signaux vocaux) peuvent passer. Dans la section des données, un microfiltre n’est pas utilisé car les appareils numériques destinés à extraire des données du signal DSL filtreront eux-mêmes les basses fréquences. Les appareils téléphoniques vocaux capteront tout le spectre, de sorte que les hautes fréquences, y compris le signal ADSL, seront « entendues » comme du bruit dans les terminaux téléphoniques, et affecteront et dégraderont souvent le service dans les télécopieurs, les téléphones de données et les modems. Du point de vue des appareils DSL, toute acceptation de leur signal par les appareils POTS signifie qu’il y a une dégradation du signal DSL vers les appareils, et c’est la raison principale pour laquelle ces filtres sont nécessaires.

Un effet secondaire du passage au modèle d’auto-installation est que le signal DSL peut être dégradé, en particulier si plus de 5 appareils à Bande vocale (c’est-à-dire, de type téléphone POTS) sont connectés à la ligne. Une fois qu’une ligne a été activée DSL, le signal DSL est présent sur tout le câblage téléphonique du bâtiment, provoquant une atténuation et un écho. Une façon de contourner cela est de revenir au modèle d’origine et d’installer un filtre en amont de toutes les prises téléphoniques du bâtiment, à l’exception de la prise sur laquelle le modem DSL sera connecté. Étant donné que cela nécessite des modifications de câblage par le client et peut ne pas fonctionner sur certains câblages téléphoniques domestiques, cela est rarement fait. Il est généralement beaucoup plus facile d’installer des filtres sur chaque prise téléphonique utilisée.

Les signaux DSL peuvent être dégradés par des lignes téléphoniques plus anciennes, des parasurtenseurs, des microfiltres mal conçus, des bruits d’impulsions électriques répétitifs et par de longues rallonges téléphoniques. Les rallonges téléphoniques sont généralement fabriquées avec des conducteurs en cuivre multibrins de petit calibre qui ne maintiennent pas une paire torsadée réduisant le bruit. Un tel câble est plus sensible aux interférences électromagnétiques et a plus d’atténuation que les fils de cuivre à paire torsadée solide généralement câblés aux prises téléphoniques. Ces effets sont particulièrement importants lorsque la ligne téléphonique du client est à plus de 4 km du DSLAM dans le central téléphonique, ce qui entraîne une baisse des niveaux de signal par rapport à tout bruit et atténuation locaux. Cela aura pour effet de réduire les débits ou de provoquer des pannes de connexion.

Protocoles de transport

L’ADSL définit trois couches “Convergence de transmission spécifique au protocole de transmission (TPS-TC)”: ^[5]

• Module de transport synchrone (STM) , qui permet la transmission de trames de la Hiérarchie numérique synchrone (SDH)
• Mode de transfert asynchrone (ATM)
• Mode de transfert de paquets (à partir de l’ADSL2, voir ci-dessous)

Dans l’installation à domicile, le protocole de transport répandu est ATM. En plus de l’ATM, il existe de multiples possibilités de couches supplémentaires de protocoles (deux d’entre eux sont abrégés de manière simplifiée en ” PPPoA ” ou ” PPPoE “), avec le très important TCP / IP aux couches 4 et 3 respectivement du Modèle OSI assurant la connexion à Internet .

Normes ADSL

Plan de fréquences pour les normes communes ADSL et annexes.

Légende POTS/RNIS Bande de garde En amont ADSL descendant, ADSL2, ADSL2+ ADSL2+ en aval uniquement

Version	Nom de la norme	Nom commun	Tarif aval	Tarif amont	Approuvé en
ADSL	ANSI T1.413-1998 Édition 2	ADSL	08.08,0 Mbit/s	1,0 Mbit/s	1998
UIT G.992.2	ADSL Lite ( G.lite )	01.51,5 Mbit/s	0,5 Mbit/s	1999-07
UIT G.992.1	ADSL ( G.dmt )	08.08,0 Mbit/s	1,3 Mbit/s	1999-07
UIT G.992.1 Annexe A	ADSL sur POTS	12,0 Mbit/s	1,3 Mbit/s	2001
UIT G.992.1 Annexe B	ADSL sur RNIS	12,0 Mbit/s	1,8 Mbit/s	2005
ADSL2	UIT G.992.3 Annexe L	RE-ADSL2	05.05,0 Mbit/s	0,8 Mbit/s	2002-07
UIT G.992.3	ADSL2	12,0 Mbit/s	1,3 Mbit/s	2002-07
UIT G.992.3 Annexe J	ADSL2	12,0 Mbit/s	3,5 Mbit/s	2002-07
UIT G.992.4	ADSL2 sans répartiteur	01.51,5 Mbit/s	0,5 Mbit/s	2002-07
ADSL2+	UIT G.992.5	ADSL2+	24,0 Mbit/s	1,4 Mbit/s	2003-05
UIT G.992.5 Annexe M	ADSL2+M	24,0 Mbit/s	3,3 Mbit/s	2008

Voir également

• L’extension de boucle ADSL peut être utilisée pour étendre la portée et le débit des services ADSL.
• Distorsion d’atténuation
• Accès Internet haut débit
• Multiplexeur d’accès à la ligne d’abonné numérique
• Forfait
• Liste des bandes passantes des appareils
• Filtre passe-bas et Répartiteur ADSL .
• Ligne d’abonné numérique à débit adaptatif (RADSL)
• Ligne d’abonné numérique à haut débit à paire unique (SHDSL)
• Ligne d’abonné numérique symétrique (SDSL)

Références

1. ^ ANSI T1.413-1998 “Interfaces d’installation réseau et client – Interface métallique de ligne d’abonné numérique asymétrique (ADSL).” (Institut national de normalisation américain 1998)
2. ^ Données et communications informatiques, William Stallings, ISBN 0-13-243310-9 , ISBN 978-0-13-243310-5
3. ^ ^{un b} Troiani, Fabio (1999). “Thèse en Génie Electronique (DU) sur le système ADSL avec modulation DMT dans le respect de la Norme ANSI T1.413” . Centre de connaissances DSL . Récupéré le 06/03/2014 .
4. ^ “Comment optimiser vos performances de jeu” .
5. ^ “Recommandation ITU-T G.992.3 – Émetteurs-récepteurs de lignes d’abonnés numériques asymétriques 2 (ADSL2)” . SÉRIE G : SYSTÈMES ET MÉDIAS DE TRANSMISSION, SYSTÈMES ET RÉSEAUX NUMÉRIQUES Sections numériques et système de lignes numériques – Réseaux d’accès . Secteur de la normalisation des télécommunications de l’UIT. avril 2009 . Récupéré le 11 avril 2012 .

Liens externes

• Médias liés à l’ ADSL sur Wikimedia Commons