Kopioi artikkelin PDF-versio
Kopioi artikkelin PDF-versio
Miltä tuntuisi katsoa kotona kauko-ohjaamasi henkilökohtaisen kameran kuvaamaa jääkiekko-ottelua. Haluaisitko lankapuhelimesi näytölle aina ajan tasalla olevan kotikunnan palveluhakemiston? Tämä on mahdollista, kun puhelinverkon laajakaistapalvelut tulevat koteihin, mikä toteutuu nopeammin ja varmemmin kuin joka kodin valokaapeliyhteys.
DSL-tekniikkoja soveltamalla kuluttajan päätelaite kytketään kuparisen tilaajajohdon kautta laajakaistaverkkoon normaalin puhelinkäytön häiriintymättä. Tätä tavallisissa kuparijohdoissa piilevän kapasiteetin hyötykäyttöä voidaan kutsua puhelinverkon renessanssiksi.
Software DSL -linkki on laitteisto, jonka avulla digitalisoidun (DSL = Digital Subscriber Line) tilaajajohdon kautta, jo tänä päivänä mahdollisten, tulevaisuudessa tarjottavien ja keksittävien laajakaistaisten Internet-palvelujen tarvitsemaa tekniikkaa voidaan kehittää valmiiksi tuotteiksi saakka.
SW DSL -linkki tarkoittaa tässä kokonaisen palvelutarjoajalta kuluttajalle ulottuvan laajakaistapalveluketjun toiminnan ohjelmallista kuvausta. Kun tämä palveluketjun malli suoritetaan suurteholaskentaan soveltuvassa ympäristössä, päästään ennakoimaan todellisten olosuhteiden vaikutus uuden tuotteen kehityksessä. SW DSL -linkillä voidaan demonstroida uusia palvelukonsepteja ja niiden tarjoamisen edellyttämiä elektroniikkatuotteita. Siirtyminen kehitysympäristöstä valmiisiin tuotteisiin on suoraviivainen. SW DSL -kokonaisuutta käytetään siis tietoliikenne-elektronikkatuotteiden tuotekehityksen apuna.
Miljardin liittymän markkinat
Puhelinverkko on 120 vuotta vanha keksintö. Valtavat määrät rahaa on investoitu vuosien varrella eri puolilla maailmaa verkon rakentamiseen ja ylläpitoon.
Puhelinverkon tiedonsiirtonopeutta ei rajoita kuparinen tilaajajohto, vaan puhelinkeskukset. Tilaajajohdon suuri siirtokapasiteetti saadaan käyttöön kun ohitetaan puhekaistaan rajoittuneet keskukset ja käytetään puhelinverkosta laajakaistaiseen tiedonsiirtoon vain kuparinen tilaajajohto. Puhelinkeskuksille jätetään niiden alkuperäinen tehtävä, josta ne suoriutuvat hyvin eli puhelujen välitys.
Jos 40 prosenttia maailman noin miljardiin kasvavasta tilaajajohtojen määrästä digitalisoidaan tulevalla vuosikymmenellä, niin laajakaistaisten DSL-yhteyksien käyttäjiä tulee olemaan maailmassa 400 miljoonaa eli yhtä paljon kuin matkapuhelimen käyttäjiä tänä päivänä.
Tilaajajohtojen digitalisointi luo sovellusympäristön, joka mahdollistaa uusia tuoteinnovaatioita ja matkapuhelinmarkkinoita vastaavan volyymin.
DSL-tekniikka
Modeemit, joita kuluttajat ovat tottuneet käyttämään kotitietokoneissaan, ovat 80- ja 90-luvuilla olleet niin sanottuja puhekaistamodeemeja. Kehitys on päätynyt tilanteeseen, jossa tarjolla on 56k-modeemeja, jotka siirtävät tietoa verkosta käyttäjälle päin maksimissaan 56 ja toisinpäin 33,6 tuhatta bittiä sekunnissa. Tällä modeemilla on saavutettu puhekaistan rajaama teoreettinen maksiminopeus. On tärkeätä huomata, että puhekaistan teoreettinen raja ei ole tilaajajohdon siirtokapasiteetin raja. Tilaajajohdon kapasiteetin rajaa kaapelin pituus, paksuus ja ennen kaikkea häiriöolosuhteet. Hyvissä olosuhteissa sadan metrin matkalla voidaan siirtää jopa miljardi bittiä sekunnissa (1000BASE-T Ethernet).
Tiedon siirron nopeudesta puhuttaessa on syytä muistaa, että tieto siirtyy sähköisessä muodossa johdossa paikasta toiseen nopeudella, joka on korkeintaan valon nopeus. On kysymys luonnonlaista, jota on mahdoton muuttaa. Sähköinen tieto on aina siirtynyt tällä nopeudella. Tiedon siirtymisnopeudessa ei ole merkittäviä eroja valokaapelin, kuparikaapelin tai langattoman yhteyden välillä.
Digitaalisessa tiedonsiirrossa tiedonsiirtonopeus tarkoittaa sitä, kuinka usein bittejä tai symboleja (baud) voidaan lähettää. Voidaan tarkastella symbolin kestoa. Mitä lyhyempikestoisia symboleja siirtokanavaan voidaan lähettää sitä enemmän saadaan informaatiota kulkemaan määrätyssä ajassa paikasta toiseen.
Puhelinpistorasian ja keskuksen välisen kuparijohdon kautta voidaan lähettää informaatiota kantavia symboleja paljon kiivaammassa tahdissa kuin puhekaistaa käyttäen on totuttu luulemaan. Vaikeissakin olosuhteissa kuparisen tilaajajohdon kautta voidaan lähettää bittejä jopa 125-kertaisella tahdilla verrattuna puhekaistan rajaamaan nopeuteen 64 tuhatta bittiä sekunnissa.
ADSL-standardin mukainen modeemi on vaihtuviin siirtokanavaominaisuuksiin mukautuva yleiskäyttöinen digitaalinen lähetin-vastaanotin. ADSL:n monipuolinen rakenne tekee sen, että sitä modifioimalla saadaan kaikki muut modeemitoteutukset, äänikaistamodeemit mukaan lukien.
Esimerkiksi VDSL-tyyppinen modeemi, vaikka se toimii paljon suuremmilla nopeuksilla kuin ADSL, on tarkoitettu käytettäväksi lyhyiden vähemmän kohisevien ja ylikuuluvien kaapeleiden kanssa. VDSL-modeemi on periaatteessa yksinkertaisempi kuin maksimaalisissa ylikuulumisolosuhteissa selviytyvä ADSL. ADSL-linkin ohjelmistototeutus palvelee myös kaikkia DSL-vaihtoehtoja.
SW DSL -linkki
Tämän jutun tarkoittama SW-DSL -linkki on fyysisesti joukko keskenään tähtiverkkoon kytkettyjä henkilökohtaisia tietokoneita. Ensimmäisessä versiossa niitä on kahdeksan kappaletta. Ne on kytketty arkkitehtuuriksi, jota kutsutaan yleisesti nimellä Beowolf. Tällaista System Area Network (SAN) -rakennetta voidaan käyttää suurteholaskentaan. Beofulf-kokoonpanosta tulee SW DSL -linkki kun siihen lisätään ohjelmat, jotka laskevat, mitä digitaaliselle tiedolle tapahtuu sen siirtyessä Internet-palvelutarjoajalta asiakkaan päätelaitteeseen parikierretyn kuparikaapelin kautta.
Jos esimerkiksi palvelutarjoajan videoserveriltä tiedon halutaan siirtyvän verkon kautta puhelinkeskuksen modeemille ja siitä parikierrettyä kuparikaapelia pitkin asiakkaan kiinteistössä olevaan modeemiin ja päätelaitteeseen, niin linkkiin on syötettävä digitaalista videosignaalia ja sama videosignaali on saatava asiakkaan päätelaitteelle mahdollisimman alkuperäisessä muodossa.
Perinteisen teholaskennan ongelmiin verrattuna tietoliikenteen laskentaongelma on nurinkurinen. Vastaus on sama kuin lähtötiedot. Lähtötiedoista ei lasketa mitään uutta informaatiota. Binäärilukujen jonoa pätkitään, ryhmitellään, bittien järjestystä muutetaan, vaimennetaan, vahvistetaan, suodatetaan, lisätään tunnettuja bittejä ja summataan satunnaiskomponentteja. Tämän kaiken jälkeen datavirta yritetään saada alkuperäiseen muotoon. Ongelman asettelun nurinkurisuudesta huolimatta se soveltuu ratkaistavaksi suurteholaskentaan soveltuvilla välineillä, siis esimerkiksi Beowolf -arkkitehtuurissa.
SW DSL -linkiksi tai modeemiksi sanotaan tässä Beowolf-arkkitehtuuria ja siinä pyörivän ohjelmiston muodostamaa kokonaisuutta. Ohjelmisto pystyy laskemaan sen, mitä digitaaliselle tiedolle tapahtuu DSL-linkin eri vaiheissa palvelutarjoajalta asiakkaan päätelaitteeseen. Rinnakkaistamisen ja suuren laskentatehon ansiosta päästään lähelle reaaliaikaista tiedonsiirron emulointia. Tunnetusti henkilökohtaisten tietokoneiden suorituskyky kasvaa suurin askelin kellotaajuuden kasvaessa ja sovellettaessa uusia tehokkaampia prosessoriarkkitehtuureja. Emulointiympäristö voidaan helposti ja edullisesti päivittää tehokkaammaksi tarvitsematta koodata ohjelmistoja uudelleen. Se mikä ei vielä tänään toimi reaaliajassa tekee sen tulevaisuudessa.
Ensimmäinen SW DSL versio toteutetaan DSLBit Oy:n toimeksiannosta VTT Elektroniikan kahdeksasta 266 MHz Pentium II -koneesta rakennettuun Beowolf -arkkitehtuuriin. Kuusitoista 500 MHz:n konetta antavat seuraavassa vaiheessa jo aivan toisen suorituskyvyn, Merced-arkkitehtuurista puhumattakaan.
Aiheesta enemmän
ADSL Forum: http://www.adsl.com
DSLBit: http://www.dslbit.fi
DSL Sourcebook: http://www.paradyne.com/sourcebook_offer
ISDN Kaksi 64 kbps digitaalista kanavaa, joista toisessa voi olla puhelu käynnissä tiedonsiirron aikana. Data kulkee puhelinkeskuksen kautta. Yhteys luodaan soittamalla palvelutarjoajan numeroon.
HDSL Symmetrinen 2 Mbps yhteys kahden parikierretyn kaapelin kautta. Varaa molemmat kaapelit kokonaan tiedonsiirtoon. Samanaikaiset puhelut eivät ole mahdollisia. Käytetään esimerkiksi kahden paikallisverkon välisenä siltana. Harvinainen kuluttajakäytössä. Standardi 1991.
HDSL2 Samat ominaisuudet kuin HDSL:llä, mutta yhdellä parikierretyssä kaapelilla. Standardointi käynnissä.
ADSL Asymmetrinen yhteys, jonka kautta kuluttaja voidaan kytkeä laajakaistaverkkoon. Laajakaistayhteys ei kulje puhelinkeskuksen kautta. Puhelinverkosta käytetään hyväksi vain tilaajajohto. Laajakaistayhteys voi olla aina päällä. Samanaikaiset puhelut ovat mahdollisia. Standardiversioita 1995 ja 1998.
ADSL Lite ADSL:n kevyempi versio. Epävarmempi toiminta. Pienemmät nopeudet, mutta helpompi käyttöönotto. Datakanavan ja puhekaistan erottavaa "splitter-suodatinta" ei tarvitse asentaa käyttäjän päähän. Standardi 1999.
VDSL Lyhyille etäisyyksille tarkoitettu nopea DSL. Tullaan käyttämään esimerkiksi valokaapelin kautta lähiöön tai taloyhtiöön toimitettujen laajakaistapalvelujen jakeluun kuluttajille. Kaapelin pituus 300--1500 metriä. Standardointi käynnissä.
1000Base-T Ethernet "Gigabitin eetteri", standardi, joka mahdollistaa paikallisverkoissa tiedonsiirron 100 metrin etäisyydelle 1 Gbps:n nopeudella neljän parikierretyn kuparikaapelin välityksellä. Standardointi käynnissä.
Yhteys: hannu.heusala@dslbit.fi
Tutkimushanke: SW-DSL linkki.
Yhteistyötahot: VTT Elektroniikka ja Elektrobit Oy.
Teknologiaohjelma: ETX