Hoe werkt ADSL

De telecommunicatiebranche was al in het begin van de jaren tachtig van de vorige eeuw bezig met het vergroten van de bandbreedte op internet, toen deze industrietak startte met de ontwikkeling van wat later bekend zou worden als ISDN.

Deze techniek heeft echter met andere oplossingen als de kabel gemeen dat de data niet over het bestaande telefoonnet kan worden verstuurd. Telecombedrijven ontwikkelden daarom Digital Subscriber Line (DSL), een technologie waarmee veel grotere hoeveelheden informatie door een koperen draad kan worden geperst dan de modems van weleer. De aandacht voor het fenomeen DSL kwam eind jaren negentig op gang toen meer en meer telecombedrijven varianten van DSL zoals ADSL gingen aanbieden.

ADSL maakt zoals gezegd gebruik van een standaard telefoonlijn met koperen draden waar alleen maar analoge signalen overheen kunnen worden gestuurd. Een analoog signaal heeft de vorm van een golfbeweging die zich laat beschrijven door de amplitude, de frequentie en de fase. De amplitude, uitgedrukt in decibellen, is de sterkte van het signaal die zichtbaar wordt in de hoogte van de golf, terwijl de frequentie wordt uitgedrukt in Hertz en het aantal maal per seconde representeert dat de golfbeweging een volledige cyclus doorloopt. De fase, uitgedrukt in graden, is de mate waarin het signaal verandert in relatie tot de tijd. Wie wiskundig is aangelegd zal dit herkennen als de raaklijn van ieder punt op de golfbeweging (zie afbeelding 1).

adsl_01
Afbeelding 1
Moduleren

Een computer werkt met digitale signalen die in analoge signalen worden omgezet voor het transport over de telefoonlijn. Dit wordt moduleren genoemd, en dit is de taak van het modem, een acroniem voor MOduleren, DEModuleren. De eerste vorm van moduleren die bij ADSL wordt toegepast is de amplitudemodulatie (AM), die we ook kennen van de radio. De waarden van de blokgolf van het digitale signaal worden door het modem vermenigvuldigd met de waarden van de analoge draaggolf. Op iedere plek waar het digitale signaal de waarde nul heeft, worden de waarden van de analoge draaggolf tot nul gereduceerd. Dit resulteert in een golfbeweging die af en toe wordt afgewisseld door gedeelten met de waarde nul. Deze platte gedeelten corresponderen met de platte delen uit de blokgolf van het digitale signaal en hebben de waarde ‘0’, terwijl de gedeelten met de oorspronkelijke golf staan voor de waarde ‘1’ (zie afbeelding 2). Wanneer het analoge signaal weer gedigitaliseerd moet worden, weet het modem aan de andere kant van de lijn welke delen de waarde nul moeten krijgen en welke de waarde één.

Afbeelding 2

De hoeveelheid data die met AM kan worden verstuurd is echter beperkt omdat een verandering in de amplitude van de draaggolf slechts 1 bit (waarde 0 of 1) aan informatie kan representeren. Door de fase van de draaggolf te veranderen (moduleren), kunnen echter meerdere bits aan informatie op de draaggolf worden verzonden. Met twee bits aan informatie bijvoorbeeld kunnen de combinaties 00, 01, 10 en 11 worden gemaakt. Vier verschillende hoeken waaronder de faseverandering plaatsvindt representeren daarbij de verschillende combinaties en de daaraan gekoppelde informatie. In dit voorbeeld zijn de vier verschillende faseveranderingen respectievelijk 180, 195, 225 en 270 graden. In de eerste faseverandering keert de golf hierbij volledig in tegenovergestelde richting om, de andere drie verschuivingen daar bovenop ook nog eens 15, 45 en 90 graden (zie afbeelding 3).

adsl_03
Afbeelding 3
Datakanalen

Het voorafgaande beschrijft de manier waarop één draaggolf met een bepaalde frequentie wordt gebruikt om informatie te verzenden. Een modem gebruikt in werkelijkheid een groot aantal frequenties dat wordt uitgedrukt in het frequentiebereik, oftewel de bandbreedte. Inbelmodems gebruiken frequenties van 1 tot 3,5 kHz, die telefoons ook aanwenden om spraak over te brengen. Deze bandbreedte is echter lang niet genoeg om grote hoeveelheden informatie te verzenden. ADSL gebruikt daarom 256 frequenties ver boven dit spectrum, die elk 4,3 kHz van elkaar liggen om te voorkomen dat ze elkaar storen. De frequenties aan de uiteinden van het spectrum zijn het gevoeligst voor verstoringen en transporteren daardoor minder bits dan de middelste.

ADSL benut de bandbreedte asymmetrisch: het spectrum van bijna 26 kHz tot bijna 139 kHz wordt gebruikt voor dataverkeer van pc naar internetprovider, terwijl het resterende spectrum tot 1,1 MHz wordt aangewend voor dataverkeer van provider naar pc (zie afbeelding 4). Theoretisch kunnen met deze asymmetrische techniek (de ‘A’ van ADSL) snelheden worden bereikt van 1 Mbps stroomopwaarts en maar liefst 8 Mbps stroomafwaarts. De telefoonlijn is echter niet ontworpen voor deze hoge frequenties en is daardoor gevoelig voor verstoringen. De verbinding van pc naar provider mag daarom niet langer zijn dan 5,5 kilometer. Verder kunnen de datakanalen elkaar gaan beïnvloeden bij volle belasting van de telefoondraad waardoor informatieverlies optreedt. Een drastische oplossing hiervoor is het aantal datakanalen te halveren tot 128 stuks, waarmee de bandbreedte natuurlijk ook met de helft keldert.

adsl_04
Afbeelding 4

Een groot voordeel van de nette scheiding van kanalen die worden gebruikt voor telefoonverkeer (spraak) en die voor internet is dat de signalen tegelijkertijd over de telefoonlijn kunnen worden gestuurd zonder elkaar te storen. Dit betekent dat mensen een telefoongesprek kunnen voeren terwijl ze aan het internetten zijn. Het totale signaal met kanalen voor telefoon en internet moet aan het eind van de lijn nog wel uit elkaar worden gehaald. Dit is de taak van de splitter, een kastje dat wordt gemonteerd op de plek waar de telefoonaansluiting het huis binnenkomt. Het ADSL-modem zelf ten slotte, kan zowel via een Ethernet- als een USB-interface worden aangesloten op de pc, al is Ethernet het meest betrouwbaar en efficiënt gebleken.

(Origineel verscheen op 13 april 2000 in Graficus)

Scroll Up

Pin It on Pinterest