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非対称デジタル加入者線（ADSL ）は、デジタル加入者線（DSL）技術の一種であり、従来の音声帯域モデムよりも高速なデータ伝送を銅線電話回線で実現するデータ通信技術です。ADSLは、あまり一般的ではない対称デジタル加入者線（SDSL）とは異なります。ADSLでは、帯域幅とビットレートが非対称であると言われており、顧客宅側（ダウンストリーム）の方が逆方向（アップストリーム）よりも大きいことを意味します。プロバイダーは通常、ADSLを主にインターネットからコンテンツをダウンロードするためのインターネットアクセスサービスとして宣伝しており、他者がアクセスするコンテンツを提供するサービスとして宣伝しているわけではありません。
ADSLは、音声電話で使用される帯域よりも高い周波数帯域を使用することで機能します。[ 1 ]スプリッターと呼ばれることが多いDSLフィルタを使用すると、周波数帯域が分離され、1本の電話回線でADSLサービスと電話通話の両方を同時に使用できるようになります。ADSLは通常、電話交換局から短い距離（ラストマイル）にのみ設置され、通常は4キロメートル（2.5マイル）未満ですが、[ 2 ]最初に敷設された電線の太さがさらに配線できる場合は、 8キロメートル（5マイル）を超えることもあります。
電話交換局では、回線は通常、デジタル加入者線アクセス多重化装置（DSLAM）で終端され、そこで別の周波数スプリッタによって音声帯域信号が分離され、従来の電話網に使用されます。ADSLで伝送されるデータは通常、電話会社のデータネットワークを経由してルーティングされ、最終的に従来のインターネットプロトコルネットワークに到達します。
ADSLが多くの地域で家庭向け回線として最も普及しているのには、技術的な理由とマーケティング上の理由の両方があります。技術的な面では、 DSLAM側（多くのローカルループからの配線が近接している場所）では、顧客宅内よりも他の回線からのクロストークが多く発生する可能性があります。そのため、ローカルループのノイズが最も多い部分ではアップロード信号が弱くなり、ダウンロード信号が最も強くなります。したがって、DSLAM側で顧客側のモデムよりも高いビットレートで送信することが技術的に理にかなっています。実際、一般的な家庭ユーザーはより高速なダウンロード速度を好むため、電話会社はこの必要性を逆手に取り、ADSLというサービスを開発しました。
非対称接続のマーケティング上の理由は、まず第一に、インターネットトラフィックのほとんどのユーザーは、ダウンロードするデータよりもアップロードするデータの方が少ないからです。たとえば、通常のウェブブラウジングでは、ユーザーは複数のウェブサイトを訪問し、サイトからウェブページ、画像、テキスト、音声ファイルなどを構成するデータをダウンロードする必要がありますが、アップロードするデータは少量です。アップロードされるデータは、ダウンロードされたデータの受信を確認するために使用されるデータ（非常に一般的なTCP接続の場合）またはユーザーがフォームなどに入力したデータのみです。これは、ウェブサイトをホストする商用ユーザー向けに、ダウンロードするデータと同量のデータをアップロードできるサービスを必要とする、より高価なサービスをインターネットサービスプロバイダが提供できる正当な理由となります。ファイル共有アプリケーションは、この状況の明らかな例外です。第二に、インターネットサービスプロバイダは、バックボーン接続の過負荷を避けるために、従来、大量のアップロードを生成するファイル共有などの使用を制限しようとしてきました。
現在、ADSL通信のほとんどは全二重通信です。ADSLの全二重通信は通常、周波数分割複信（FDD）、エコーキャンセリング複信（ECD）、または時分割複信（TDD）のいずれかによって、回線ペア上で実現されます。FDDは、アップストリーム帯域とダウンストリーム帯域と呼ばれる2つの別々の周波数帯域を使用します。アップストリーム帯域は、エンドユーザーから電話交換局への通信に使用されます。ダウンストリーム帯域は、交換局からエンドユーザーへの通信に使用されます。
一般的に普及しているADSL over POTS （付録A）では、上り通信には26.075 kHz～137.825 kHzの帯域が、下り通信には138～1104 kHzの帯域が使用されます。通常の離散マルチトーン変調（DMT）方式では、これらの帯域はさらに4.3125 kHzの小さな周波数チャネルに分割されます。これらの周波数チャネルは、ビンと呼ばれることもあります。伝送品質と速度を最適化するための初期トレーニング中に、ADSLモデムは各ビンをテストして、各ビンの周波数における信号対雑音比を決定します。電話交換局からの距離、ケーブルの特性、AMラジオ局からの干渉、モデムの設置場所における局所的な干渉や電気ノイズは、特定の周波数における信号対雑音比に悪影響を与える可能性があります。信号対雑音比が低下した周波数のビンは、スループットレートを低くするか、まったく使用されません。これにより、最大リンク容量は減少しますが、モデムは適切な接続を維持できます。 DSLモデムは、各ビンをどのように活用するかを計画します。これは「ビンあたりのビット数」と呼ばれることもあります。信号対雑音比（SNR）が良好なビンが選択され、各メインクロックサイクルで、より多くの可能な符号化値（この可能性の範囲は、送信されるデータビット数の増加に相当します）から選択された信号が送信されます。可能性の数は、受信側がノイズの存在下で意図した値を誤って復号してしまうほど多くあってはなりません。ノイズの多いビンは、わずか2ビット、4つの可能なパターンから1つだけを選択するだけで済む場合や、ADSL2+の場合はビンあたり1ビットしか必要とされない場合があり、非常にノイズの多いビンは全く使用されません。ビンで聞こえる周波数に対するノイズのパターンが変化すると、DSLモデムは「ビットスワップ」と呼ばれるプロセスでビンあたりのビット数を変更することができます。このプロセスでは、ノイズが増えたビンはより少ないビット数で済むようになり、他のチャネルに高い負荷が割り当てられます。
したがって、DSLモデムが報告するデータ転送容量は、すべてのビンのビット/ビン割り当ての合計によって決まります。信号対雑音比が高く、使用されているビンが多いほど、リンク容量の合計は高くなりますが、信号対雑音比が低いか、使用されているビンが少ない場合は、リンク容量は低くなります。ビット/ビンを合計して得られる最大容量の合計は、DSLモデムによって報告され、同期レートと呼ばれることもあります。これは常に誤解を招く可能性があります。ユーザーデータ転送レートの実際の最大リンク容量は、プロトコルオーバーヘッドと呼ばれる余分なデータが送信されるため、大幅に低くなります。PPPoA接続の場合、最大でも約84～87%の減少が一般的です。さらに、一部のISPは、交換局より先のネットワークで最大転送速度を制限するトラフィックポリシーを設定しており、インターネットのトラフィック混雑、サーバーの負荷、顧客のコンピュータの速度低下や非効率性なども、達成可能な最大値を下回る低下につながる可能性があります。無線アクセスポイントを使用する場合、無線信号の品質が低い、または不安定な場合、実際の速度が低下したり変動したりすることもあります。
固定レートモードでは、同期レートはオペレータによって事前に定義され、DSL モデムは各ビンでほぼ等しいエラー率が得られるようなビット/ビン割り当てを選択します。[ 4 ]可変レートモードでは、許容可能なエラーリスクを条件として、同期レートを最大化するようにビット/ビンが選択されます。[ 4 ]これらの選択は、モデムが可能な限り少ないビット/ビンを割り当てる保守的なものと、より多くのビット/ビンを選択する保守的でないものの 2 つがあります。保守的でない選択では、将来の信号対雑音比が悪化し、選択されたビット/ビン割り当てが、存在するより大きなノイズに対処できないほど高くなった場合に、エラーのリスクが高くなります。将来のノイズ増加に対する安全策として、より少ないビット/ビンを使用する選択を含むこの保守性は、信号対雑音比マージンまたはSNR マージンとして報告されます。
電話交換局は、顧客のDSLモデムが最初に接続する際に、推奨されるSNRマージンをモデムに伝えることができ、モデムはそれに応じてビット/ビン割り当てプランを作成する場合があります。SNRマージンが高いほど、最大スループットは低下しますが、接続の信頼性と安定性が向上します。SNRマージンが低いほど、ノイズレベルが過度に上昇しない限り、高速通信が可能になります。ノイズレベルが上昇すると、接続が切断され、再ネゴシエーション（再同期）が必要になります。ADSL2+は、このような状況にうまく対応でき、シームレスレート適応（SRA）と呼ばれる機能を提供することで、通信への影響を最小限に抑えながら、リンク容量の変化に対応できます。
ベンダーによっては、標準規格への独自の拡張機能として、より高い周波数の使用をサポートする場合があります。ただし、これには回線の両端でベンダー提供の機器を一致させる必要があり、同じ回線束内の他の回線に影響を与えるクロストーク問題が発生する可能性が高くなります。
利用可能なチャネル数とADSL接続のスループット容量には直接的な関係があります。チャネルあたりの正確なデータ容量は、使用される変調方式によって異なります。
ADSLは当初、 CAPとDMTという2つのバージョン（ VDSLと同様）で存在していました。CAPは1996年までADSL展開の事実上の標準であり、当時のADSL設置の90%で採用されていました。しかし、最初のITU-T ADSL規格であるG.992.1とG.992.2（それぞれG.dmtとG.liteとも呼ばれる）ではDMTが採用されました。そのため、現代のADSL設置はすべてDMT変調方式に基づいています。
ISPは、電話回線上のバーストノイズの影響を軽減するために、パケットのインターリーブを使用するオプションがあります。インターリーブされた回線には、通常8～64の深さがあり、これは送信前に蓄積されるリード・ソロモン符号語の数を表します。これらはすべて同時に送信できるため、前方誤り訂正符号の耐性を高めることができます。インターリーブでは、すべてのパケットを最初に収集（または空のパケットに置き換える）必要があり、当然ながら送信に時間がかかるため、遅延が増加します。8フレームのインターリーブでは往復時間が5ミリ秒増加し、64フレームのインターリーブでは25ミリ秒増加します。その他の可能な深さは16と32です。
「高速パス」接続では、インターリーブ深度は1、つまり一度に1つのパケットが送信されます。これにより、レイテンシは通常約10 ミリ秒と低くなります（インターリーブによってレイテンシは増加しますが、インターリーブされたレイテンシを超えることはありません）。しかし、ノイズのバーストが発生するとパケット全体が失われ、再送信が必要になるため、エラーが発生しやすくなります。大きなインターリーブされたパケットでこのようなバーストが発生しても、パケットの一部のみが空白になり、残りのパケットに含まれるエラー訂正情報から復元できます。回線状態が悪い場合、「高速パス」接続では各パケットの送信に何度も再試行が必要となるため、レイテンシが非常に高くなります。
ADSLは3つの「伝送プロトコル固有の伝送収束（TPS-TC）」レイヤーを定義しています。[ 5 ]
家庭内設置においては、ATMが主流のトランスポートプロトコルです。ATMの上には、複数の追加プロトコル層（そのうち2つは簡略化して「PPPoA」または「PPPoE」と略されます）が存在し、TCP / IPがインターネットへの接続を提供します。
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