xDSL(Digital Subscriber Line)은 1989년 Bellcore에서 기존의 동선 쌍을 사용하여 비디오, 영상, 고밀도 그래픽, 및 Mbps 데이터 속도의 정보를 전송하기 위해 제안된 개념이다. 기존 모뎀이 3.4KHz까지의 POTS(Plain Old Telephone Service) 대역만을 이용하는데 반해, xDSL은 훨씬 넓은 주파수 영역(예: ADSL의 경우 1MHz까지)을 이용함으로써 동선쌍을 통하여 수 Mbps에서 수십Mbps에 이르는 전송속도를 제공할 수 있다. xDSL은 표준 전화 선로를 이용하여 기존 전화 서비스를 제공함과 동시에 고속 인터넷 접속, VOD, 영상 전화, 원격 강의, 화상회의, 그리고 상업용 광고 등 다양한 멀티미디어 서비스를 가입자에게 제공할 수 있다. 동 기술은 '96년을 전후하여 미국의 주요 통신 사업자에 의해 시범 서비스가 추진되기 시작, '97~'98년에는 상용 서비스로 전환되었다. xDSL의 핵심 기술인 변복조 기술 중에서 CAP (Carrierless Amplitude and Phase) 방식은 구현 되었으나, 전송속도 대비 전송거리에 대한 기술적 한계 때문에 이를 개선할 수 있는 DMT(Discrete MultiTone) 방식이 활발히 연구 개발되고 있다. xDSL은 ADSL(Asymmetric DSL), HDSL(High-bit-rate DSL), SDSL(Symmetric DSL), VDSL(Very-high-bit-rate DSL), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi-rate DSL), IDSL(ISDN DSL) 등으로 구분되고 있다.

ADSL

ADSL개념은 1989년 Bellcore가 발표하였다. 정보검색이나 VOD와 같은 엔터테인먼트 위주의 서비스들이 하향전송(Downstream)에서는 광대역을 필요로 하지만 상향전송(Upstream)에서는 제어 신호만을 위한 대역폭을 필요로 한다는 비대칭(Asymmetry) 특성과 누화(Crosstalk) 등으로 인해 하향전송에 비해 상대적으로 광대역을 보내기 어렵다는 점에 착안하여 비대칭(Asymmetric) DSL을 구상하였다.

또한 엔터테인먼트 서비스가 일반 가정에서 주로 사용되고 현재 매설되어 있는 동선쌍 중 95%이상이 단일 동선쌍이라는 점을 고려하여 기존의 POTS가 동시에 가능하도록 ADSL개념을 발전시켰다. ADSL 표준을 정하던 1993년 경에는 MPEG-1 비디오를 수용할 수 있는 1.5Mbps의 하향전송과 64kbps정도의 상향전송으로 시작하였으나 미국 스탠포드대학의 DMT 기술을 상용화한 Amati('97년 11월에 TI에 인수됨)사의 ADSL이 6Mbps를 구현하면서 표준화 규격을 주도해 현재는 하향전송은 6Mbps이고 상향전송은 640kbps까지로 확대되었다. ADSL을 이용하면 기존의 전화선을 이용해 1.5Mbps, 즉 MPEG-1급의 화질을 가진 영화를 실시간으로 가정에 보낼 수 있다는 사실이 확인되어지면서 소위 VDT(Video Dial Tone)사업이 시작되었고 정보고속도로(Information Superhighway)의 열풍으로 번져나갔다. 초창기에 각광받던 ADSL이 FSN(Full Service Network)을 위한 기술 경쟁에서 FTTC, HFC등에 밀려 한때 소외되었으나, 다시 인터넷 서비스를 위한 통신사업자들의 유일한 해결책으로 떠오르면서 최근의 xDSL열풍을 주도하고 있다

1995년 3월 ANSI에서 채택된 T1.413 표준은 0~4KHz를 POTS를 위해 사용하고 나머지 1MHz까지의 스펙트럼을 이용해 5Mbps까지의 하향전송 심플렉스 베어러(Downstream Simplex Bearer)를 규정하고 있다. ADSL의 경우 로딩코일(Loading Coil)은 없으나 브리지탭(Bridge Tap)은 허용되는 동선쌍에서 길이가 18kft일 경우는 1.544Mbps, 15kft의 경우는 3.072Mbps, 12kft의 경우는 6.144Mbps까지 전송 가능하다. 듀플렉스 베어러는(Duplex Bearer)는 16~64Kbps의 제어, 160Kbps의 ISDN BRI, 384Kbps의 비디오 전화를 포함할 수 있도록 규정하고 있다. 따라서 ADSL을 이용하면 기존의 전화선 하나를 이용하여 한 집안에서 POTS, MPEG-1급 영화 4편, ISDN BRI 서비스, 384Kbps급의 비디오 회의를 동시에 서비스 받을 수 있다는 계산이 나온다. 현재 전세계 약 8억 가구에 깔려있는 전화선을 이용하여, 즉 새로운 투자 없이 ADSL 모뎀의 설치만으로도 가까운 미래의 다양한 서비스를 해결할 수 있다는 점이 바로 ADSL을 포함한 xDSL의 매력인 것이다. ADSL의 라인코드(Line Code)로는 스탠포드대학에서 개발한 Amati사의 DMT방식이 표준이지만 AT&T에서 개발한 Globespan사의 CAP방식이 시장에 먼저 출시되어 아직까지는 시장을 주도하고 있다.

ADSL은 상향 데이터 속도가 하향 데이터의 전송속도에 비해 상당히 낮기 때문에 가입자 단에서 누화에 의한 신호의 손상은 대칭적인 데이터 전송 시스템에 비해 상당히 적다. 이로 인해 보다 장거리 전송이 가능하게 된다. 망에서 가입자로 제공하는 데이터 속도는 동선의 길이, 굵기, 브리지 탭, 누화 간섭 등 여러 가지 요소에 의해 영향을 받는다. 선로에 의한 감쇄는 선로의 길이와 주파수에 따라 커지고 선로의 직경에 반비례한다.

ADSL은 망측에서 이용자측으로의 신호 속도(downstream)와 이용자측에서 망측으로의 신호 속도(upstream)가 다르므로 망측으로부터 영상 등의 광대역 정보를 받고, 이용자측으로부터는 저속의 제어 신호를 전송하여 이용자를 제어하는 비대칭적인 전송 형태이다.

대역폭은 1.5~8Mbps의 하향속도와 32~768Kbps의 상향 속도로 사용자가 비대칭으로 이용할 수 있다. ADSL은 하향속도와 상향속도가 약 10:1의 비율로 대역폭이 제공된다. ADSL의 상향과 하향 대역폭이 차이가 있는 것은 상향속도는 선로 변경과 제어 신호 전송으로 사용되므로 하향 속도와 비교할 때 매우 낮다.

ADSL 변복조 기술

ADSL의 변복조 방식은 QAM방식, CAP방식 및 DMT방식이 있으나, ANSI 및 ETSI에서 DMT방식을 표준으로 채택하고 있다.

반면에 DMT방식은 다중 반송파에 의한 변복조 방식으로써 가입자 선로를 통해 디지털 데이터의 전송을 위해 1.1MHz까지의 가입자 선로 주파수 대역을 4.3125KHz단위로 많은 수의 부채널로 분할하여 사용하며 각 부채널에 데이터를 할당하여 전송한다. 각 부채널은 QAM방식으로 변조하며 FFT를 이용하여 효율적으로 구현할 수 있다. 그리고 각 부채널에 할당되는 비트 수는 선로의 전송특성에 따라 초기화 과정에서 정의되며 동작 중에도 이 비트의 할당은 선로 환경 변화에 따라 적응하며 변화할 수 있다. DMT방식의 ADSL시스템의 비트 에러를 줄이기 위해 전방 에러 제어기능이 추가되며, 전송 성능 향상을 위한 트렐리스 코딩, 전송전력 증대 및 에코 제거기를 사용할 수도 있다. 그리고 가입자 선로의 저주파수 대역은 기존 전화 서비스를 위해 사용하지 않으며 POTS와의 간섭을 피하기 위하여 POTS 스플리터에 의해 분할된다. 따라서 DMT방식에 디지털 데이터를 전송하기 위해 사용하는 가입자 선로의 주파수 대역은 약 20KHz에서 1.1MHz이다.

RADSL

RADSL은 기존의 ADSL 모뎀이 안고 있는 단점을 보완한 xDSL이라 할 수 있다. ADSL 표준에서는 거리에 따라 다양한 하향 심플렉스 베어러(Downstream Simplex Bearer)를 규정하고 있는데 반해, 실제 ADSL 모뎀들은 속도가변(Rate Adaptive)하기보다는 그 중 한가지만을 구현하고 있다. 서비스업자들의 입장에서는 속도가변의 경우 속도에 따른 요금부과 문제가 따르기는 하나(일부는 수동으로 속도를 변화시키고 변화된 속도에 따라 과금함) 거리에 신경쓰지 않고 동선쌍의 상태에 따라 최대의 속도를 서비스할 수 있다는 측면에서 속도가변이 가능한 RADSL을 선호하고 있다. 일부 벤더들의 상품기획으로 시작된 RADSL은 최근 들어 속도를 거리에 따라 조절하는 기능에 데이터 속도의 비대칭 비율을 조절하여 대칭 서비스 기능까지 포함된 xDSL로 그 범위를 넓혀가고 있다.

RADSL은 ADSL 보다도 더 유연하다. RADSL의 하향 속도는 600Kbps에서 7Mbps, 상향속도는 128Kbps에서 1Mbps의 데이터 속도를 제공한다. 이것은 표준 ADSL 하향속도 1.544Mbps와 64Kbps의 상향속도에서 확장된 데이터 속도이다.

RADSL은 CAP 방식과 DMT 방식 둘 중에 하나를 사용 할 수 있으며, 교환국으로부터 가입자까지 거리 제한이 확장된다. 이를테면 RADSL은 600Kbps의 하향 속도와 128Kbps의 상향 속도로 21,000피트 거리의 가입자에게 공급 할 수 있다. 비록 ADSL 최대 속도 보다는 느리지만 기존 모뎀 보다는 더 빠른 데이터 속도로 전송 거리가 길어진다. RADSL은 응용 서비스와 선로 길이 및 서비스의 질을 적합하게 하기 위하여 교환국에서 DSL 링크 상의 대역폭을 조정한다.

SDSL

SDSL은 싱글페어(Single-Pair) HDSL, 싱글라인(Single-Line) HDSL, 대칭(Symmertric) DSL로 불리우고 있으며, 특징은 하나의 동선쌍을 이용한다는 점이다. 미국의 경우 95% 이상의 로컬 액세스 루프가 단일 동선쌍으로 구성되어 있기 때문에 HDSL을 일반 가정에 연결하는 데는 한계가 있어 HDSL은 주로 사업용으로 그 용도를 넓혀왔다. SDSL은 최근 들어 SOHO가 늘어나면서 광대역 대칭 트래픽을 필요로 하는 수요가 증가하고 있는데 착안하여 단일 동선쌍으로 거리에 따라 T1에서 프렉셔널(Fractional) T1(예를 들면 384Kbps)을 공급하는 DSL로 개발된 것이다. HDSL의 단점인 POTS문제를 해결하기 위하여 POTS를 포함하는 SDSL도 시도되고 있다.

SDSL은 교환국과 가입자 사이의 단일 동선을 통하여 양방향 대칭, 고속, 가변 속도 통신을 하며, 대표적인 전송 속도는 768Kbps이다. SDSL은 HDSL의 단일회선 버전으로써 단일 전화선을 가지고 있는 개별 가입자를 위한 시장에 적절하다. SDSL과 ADSL을 비교할 때 SDSL은 ADSL이 6Mbps 이상의 속도로 가능한 거리를 10,000피트 이상 초과 하지 못한다. 이와 같이 대칭 전송 시스템은 비대칭 시스템 보다 근본적인 누화(Crosstalk) 현상 때문에 허용되는 거리가 더 짧다.

표준 ISDN은 교환서비스(Switched Service)이다. 즉 가입자의 전화나 컴퓨터가 전화선을 통해 전화국의 음성교환기의 포트로 직접 연결되어 연결을 원하는 번호로 라우트된다. 그러나 최근의 ISDN 가입자들은 대부분 ISP나 회사의 LAN혹은 WAN 접속장치와의 연결을 위해 128Kbps를 모두 사용하기를 원하는데 표준 ISDN장치들은 이러한 용도로 설계되어 있지 않다. 일부 벤더는 이러한 점에 착안하여 128Kbps를 하나의 서비스에 “전용(Dedicate)”할 수 있는 DSL 모뎀을 개발하였는데 이를 IDSL, “비교환(Unswitched) ISDN” 혹은 “전용(Dedicated) ISDN”이라 부른다.