Távközlési Hálózatok Laboratórium ADSL2+ HÁLÓZAT ZAJÉRZÉKENYSÉGÉNEK VIZSGÁLATA

Átírás

1 Óbudai Egyetem Távközlési Hálózatok Laboratórium ADSL2+ HÁLÓZAT ZAJÉRZÉKENYSÉGÉNEK VIZSGÁLATA mérési útmutató Készítették: Makláry Tamás Zoltán Horváth Imre Czégér Zsolt Dátum: május 15.

2 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék...2. Irodalomjegyzék ADSL bevezető ADSL szabváynok A DMT vonali kódolás Fizikai réteg: Szűrő Hogyan épül fel a kapcsolat Vonali jellemzők Jel-zaj-arány (Signal-to-Noise-Ration, SNR) Mi befolyásolja a vonal minőségét Bitswapping, interleaving, trellis, SNR margin, FEC, INP, SRA ADSL VDSL, VDSL Mérés ismertetése Mérési Feladatok

3 IRODALOMJEGYZÉK (a további tanuláshoz segít) Az ADSL rendszertechnika, asymmetrical.xdsl Gudra Tibor előadás-jegyzetei Szabványok, ITU-T G szabvány ANSI wikipédia, ITU-T wikipédia, SULINET, Dr. Izsák Miklós Híradástechnikai kislexikon 3

4 1. ADSL bevezető: A multimédiás tartalmak fejlődésével egyre nagyobb igény mutatkozott a széles rétegek számára is hozzáférhető, olcsó és gyors otthoni internetelérésre. Mivel a vezetékes telefonhálózat már elég kiterjedt volt ebben az időben, így kézenfekvő volt a már földben lévő infrastruktúra felhasználása, viszont az új technológiának biztosítania kellett, hogy a telefonvonalak továbbra is alkalmasak legyenek analóg hívások [adat és hanghívások, fax] lebonyolítására. Ennek a felhasználói igénynek a kielégítésére született meg az ADSL. Az ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, vagyis aszimmetrikus digitális előfizetői vonal) képes a mezei kéteres telefonvonalakon nagy sebességű adatkapcsolat kialakítására. Azért hívják aszimmetrikusnak, mert az elérhető feltöltési sebesség általában sokkal kisebb, mint a letöltési sebesség (általában a tizede). 2. ADSL szabványok 2.1. ITU és ANSI szabványok, szabványosítás: A szabványok általános követelményszinteket határoznak meg. Betartásuk a megalkotók által vállalt önkéntes megegyezésen alapulnak. A műszaki szabványok pontos követelményeket határoznak meg, mint például súly- és mérési módszereket, méreteket és tűréseket. A harmonizált szabványok jóváhagyás céljából a vonatkozó Európai Bizottságok megbízása (mandátuma) alapján kerülnek az Európai Szabvány Grémiuma elé. Magánszemély is beterjeszthet szabványjellegű beadványt. Az Európa Szabványok (EN) gyártó-semlegesek és kötelezettség nélküliek. Egy gyártó terméke akkor tekinthető EN egyenértékűnek, ha CE jellel látható el, és ebből kifolyólag az EU keretein belül szabadon forgalmazható. A szabványosítás azt a folyamatot jelöli, amelynek során a megfelelő szervezetek a piacon egymással szembenálló felek számára műszaki szabványt alakítanak ki. Maguk az államok is kötelesek betartani a saját hivatalos szabványosítási intézményeik által elfogadott szabványokat. Az ITU (International Telecommunication Union Nemzetközi Telekommunikációs Szervezet) telekommunikációs szabványosítási területe irányítja a telekommunikációs szabványosítást. A francia elnevezésből még említik úgy, hogy CCITT ( Comité consultatif international téléphonique et télégraphique ). Az ITU-T a telekommunikációval és távközléssel kapcsolatos nemzetközi szabványosításra szakosodott szervezet. Az általa kiadott nemzetközi szabványok az ITU-T Ajánlások. Az ENSZ egyik szervezete, a kiadott szabványokat könnyen és egyértelműen azonosítani lehet. Az ITU-T által kibocsátott Ajánlások (Recommendations) nevei egy betűből és egy számból állnak. Például a G.900, ahol G a sorozat azonosítója, és a 900 a sorozaton belüli azonosító. Amikor egy Ajánlás módosul, akkor megtartja az eredeti azonosítóit, ezért a kiadási év fontos információ egy Ajánlásnál. Ebben a szakdolgozatban a G. sorozat kerül bővebben megemlítésre, hiszen az ADSL is e sorozatban szerepel. A legfontosabb ITU-T sorozatok és Ajánlások a következők: A. Az ITU-T munkaszervezetei B. Kifejezések jelentései: definíciók, szimbólumok, osztályzások C. Általános telekommunikációs statisztikák D. Általános elszámolási elvek E. Átfogó hálózati működés, telefon-szolgáltatások, szerviz-szolgáltatások, emberi tényezők (például: E.123-telefonszámok jelölései, E.163-számkiosztási terv nemzetközi telefonhoz) 4

5 F. Nem telefonon történő telekommunikációs szolgáltatások G. Átviteli rendszerek és közegek, digitális rendszerek és hálózatok (pl: G.165.-visszhang elnyomás, G beszédtömörítés, G ADSL, G ADSL2+) G. sorozat részletesebben: G.100 G.199: Nemzetközi telefon-összeköttetések és áramkörök G.200 G.299: Analóg vivőrendszerek általános közös jellemzői G.300 G.399: Nemzetközi telefonos vivőrendszerek egyedi jellemzői fémvezetéken G.400 G.449: Nemzetközi telefonos vivőrendszerek általános jellemzői fémvezetéken G.450 G.499: Vonali- és rádiós telefónia irányítása G.500 G.599: Vizsgálati berendezések G.600 G.699: Átviteli közeg jellemzői G.700 G.799: Digitális végberendezések G.800 G.899: Digitális hálózatok G.900 G.999: Digitális vonali rendszerek G.900 G.909: Általános G.910 G.919: Optikai fényvezetőkábel-rendszerek paraméterei G.920 G.929: 2048 kbit/s hierarchikus bitértéken alapuló digitális jellemzők G.930 G.939: Digitális vonali átviteli rendszerek nem hierarchikus bitértéken G.940 G.949: Digitális vonali rendszerek FDM vivők által biztosítva G.950 G.959: Digitális vonali rendszerek G.960 G.969: Digitális átviteli rendszerek ISDN előfizetői hozzáféréshez G.970 G.979: Optikai fényvezetőkábel-rendszerek G.980 G.989: Optikai vonali rendszerek helyi- és hozzáférési hálózatokhoz G.990 G.999: Hozzáférési hálózatok H. Audiovizuális és multimédia rendszerek (pl: H videó-tömörítési szabvány) I. Digitális hálózatok integrált szolgáltatásai (ISDN) J. Televíziós, hangprogram és egyéb multimédiás jelek átvitele K. Interfészek védelme L. Kábelek és egyéb külső helyszínek tervezése, üzembehelyezése és védelme M. TMN és hálózati karbantartás: nemzetközi átviteli rendszerek, telefon-áramkörök, távíró és bérelt áramkörök N. Karbantartás, nemzetközi hangprogramok és televíziós átviteli áramkörök O. Mérőberendezések specifikációi P. Telefon átviteli minősége, telefon üzembehelyezése, helyi vonalas hálózatok Q. Központok és jelzések (pl: Q CCITT7 jelzésrendszer ismertetése) R. Távíró átvitel S. Távíró szolgáltatások végberendezései T. Végberendezések telematikai szolgáltatásokhoz ( T.120.-adatprotokollok multimédiás konferenciákhoz) U. Távíró központok V. Telefonhálózaton történő hálózati szolgáltatások (V.5.-Ajánlás az adat szinkronizálásra a 600, 1200, 2400, 4800 és 9600 bit/s átviteli sebességeknél) X. Adathálózatok és nyílt rendszerek közötti kommunikáció (X.1. - nyilvános ISDN hálózatok nemzetközi felhaszálói szolgáltatási osztályai, hozzáférési kategóriái) Y. Globális információs rendszerek és az Internet protokolok szempontjai Z. Nyelvek és általános szoftver szempontok a telekommunikációs rendszereknél (Z.200. A programozási nyelv Chill) Az ANSI (American National Standards Institute - Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet) egy nonprofit magánvállakozás. Célja ipari szabványok kidolgozása az Amerikai Egyesült Államok számára. Az ANSI tagja a Nemzetközi Szabványügyi Szervezetnek ( ISO) és a 5

6 Nemzetközi Elektrotechnikai Tanácsnak ( IEC). Szabványai széles körben elterjedtek. Informatikában az ANSI szabványosította többek között az ASCII karakterkészletet. 3. A DMT vonali kódolás: A DMT rendszer több különálló, 256 vivőt, vivőnként 4 khz sávszélességű egyedi csatornát alkalmaz. (Az átvitelre használt frekvenciasávot több, egymás utáni kis sávszélességű csatornára osztja (4 khz), és azokban külön-külön, egymástól függetlenül visz át hasznos információt.) A rendszer az átvitel során figyelembe veszi a vonalon rendelkezésre álló sávszélességet, meghatározza a vonal átviteli karakterisztikáját, csillapításmenetét, majd ennek függvényében meghatározza és kiosztja az egyes alcsatornák között a csatornánként átvihető adatbitek számát (0-15 bit). Ez a bitkiosztás. Így érhető el mindig a legnagyobb kapacitás. DMT moduláció, adaptív csatorna kihasználással: (2.7. ábra) 2.7. ábra A modemek tehát egyenként állítják be a csatornánként elérhető átviteli sebességet. Ehhez igazodva QAM-modulációval különböző számú bitet visznek át. Nagymértékben képes alkalmazkodni az átviteli közeg paramétereihez, és ezáltal képes a teljesítménysűrűségspektrumot a zavaró forrásoktól elkülöníteni. Az egyes csatornákban tehát külön-külön QAMmodulációval viszik át az egyes biteket. Ez a moduláció a jelek amplitúdójának és fázisának változtatását végzi. Egy adott bitsorozat (például 4 egymás utáni bit) hatására előálló jel lehetséges amplitúdó és fázis helyzete látható a 2.8. ábrán. Az elnevezés a jelek előállítására utal, a különböző állapotokat két, egymással 90 fok fázistolásban (kvadratúrában) lévő és megfelelően megválasztott amplitúdójú vivőfrekvenciás jel összeadásával állítják elő (4 bitenként egy-egy fázis és amplitúdó értéket rendelnek hozzá). 6

7 16 QAM moduláció 4 bit, 16 lehetséges jel: (2.8. ábra) 3.1. ábra Látható, hogy az egyes adatátvitelre használt csatornák és a bennük átvitt adatok milyen módon töltik ki a rendelkezésre álló frekvenciasávot (2.9. ábra). Az is látható, hogy PSTN távbeszélő szolgáltatás esetén 26 khz felett kezdődik az ADSL spektrum (ISDN-nél ez az érték 130 khz), és 1,1 MHz-ig tart. 3.2.ábra 4. Fizikai réteg: Ahhoz, hogy kommunikálni tudjunk a külvilággal, szükség van egy fizikai rétegre, amin keresztül az adatokat küldjük/fogadjuk. Jelen esetben ez nem más, mint a két eres telefonkábel, mely a lakásunkban lévő fali aljzattól a helyi telefonközpontig tart. Fontos megérteni: a saját telefonvonalunkon(érpár, vagy más néven helyi hurok) nem osztozunk 7

8 senkivel, azon csak mi kommunikálunk a helyi központtal, ahol a szolgáltató felhordó hálózatának (Access) a vége is található. A helyi telefon központban ADSL előfizetés esetén a vonalunk a DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) nevű berendezéshez csatlakozik. Ez az eszköz fogja össze több száz, vagy esetenként több ezer ADSL vonal forgalmát, melyet aztán a szolgáltató által használt felhordó hálózatra kapcsol. Ő felel a felhordó hálózati kapacitás elosztásáért, ő állítja be, hogy az egyes ADSL portok mekkora maximális sebességgel kommunikálhatnak (az előfizetésünknek megfelelően), illetve hálózati statisztikák készítésére is alkalmas: forgalom, vonali paraméterek, esetleges hibák stb. küldése a központi adatbázis felé. Az ADSL csak a lakásunk és a helyi telefonközpont közötti nagy sebességű adat kapcsolat kialakításában és fenntartásában használatos. Az ADSL felosztja a vonalunkat frekvencia sávokra a következőféleképpen: khz-es sávban az analóg hívások [hang, adat, fax] khz-es sávban nem folyik semmilyen kommunikáció [védősáv] khz-es sávban a upstream (feltöltés) található khz-es sávban az downstream (letöltés) található így tudja biztosítani a technológia, hogy az analóg hívások és az ADSL kapcsolat is elkülönítve tudjon működni anélkül, hogy zavarnák egymást. A frekvencia felosztásból még két dolog látszik: 1. Közkeletű tévedés, hogy az ADSL kapcsolaton nem lehet egyszerre fel és letölteni. Az ADSL full-duplex technológia, ami annyit tesz, hogy egyszerre(párhuzamosan) tudunk le és feltölteni. Ez azért lehetséges, mert a le és feltöltési irány külön frekvencia tartományban vannak, nem zavarják egymást. 2. Az ADSL kapcsolatok azért aszimmetrikusak, mert sokkal szélesebb frekvencia sáv áll a letöltés rendelkezésére. Kezdetben többféle modulációs eljárás létezett, ezek közül a G.DMT (dirscrete multi-tone) vált egyeduralkodóvá. A G.DMT a kHz-es sávot kisebb alcsatornákra, úgynevezett vivőkre osztja fel, szám szerint 256 darabra. Ez azt jelenti, hogy minden csatorna khz széles. Ebből a 256 darab vivőből az első 32 darab kihasználatlanul áll az ISDN-nel való kompatibilitás megőrzése miatt (a szabvány szerint itt is lehetnének aktív vivők!). Itt különbözik az Annex A az Annex B szabványtól: - Az Annex A használja az első 32 vivőt is, nincs ISDN kompatibilitás. - AZ Annex B nem használja az első 32 vivőt, ISDN kompatibilis. Ennél jóval több Annex került kialakításra a különböző új technológiák és a regionális különbségek miatt. 8

9 Például az Annex M vagy más néven double upstream csak az analóg telefonvonalakkal kompatibilis, cserébe dupla sebességű feltöltést tesz lehetővé. Az Annex J ezt kiterjeszti az analóg telefon sávjára is, ezt hívják teljesen digitális vonalnak, ahol már csak IP telefon használható, mert az egész frekvenciát az ADSL foglalja el. A magyarországon elterjedt Annex B rendszerben ig találhatóak a feltöltési vivők, és ig találhatóak a letöltési vivők. Minden egyes vivőre minimum 2 maximum 15 bitnyi adatot lehet kódolni attól függően, hogy milyen minőségű a telefonvonal. Fontos, hogy az ADSL nem tudja változtatni a fel és letöltési vivők arányát, tehát nem tudja a feltöltési sávot megnövelni a letöltési sáv kárára. Az ADSL azért osztja sok alcsatornára az egy nagy frekvencia sávot, mert a vonal minősége a különböző frekvenciákon nem egyenletes. A sáv vivőkre való felosztásával megoldható, hogy az egyes frekvenciákon jelentkező zaj beszivárgások csak azt a vivőt érintsék, amelyiknek a frekvenciáján a probléma van, ne pedig az egész vonalat Szűrő: ADSL kapcsolatnál szükség van szűrő alkalmazására, amely szétválasztja a telefonálásra, és az adatkapcsolatra használt frekvenciákat. A szűrő tulajdonképpen arra jó, hogy a gyatra minőségű telefonkészülékeket nem engedi beleszólni az ADSL által használt frekvencia sávba. Ilyen szűrő nem csak az előfizető lakásában, de a telefon vonal túlsó végén is található a telefon központban. A szűrő használata elhagyható, ha csak IP szolgáltatás van (Internet, IP Telefon, IPTV). Analóg hangszolgáltatás és ADSL együttes alkalmazása esetén mindenképpen szükség van rá! 9

10 5. Hogyan épül fel a kapcsolat: Az ADSL a kapcsolat felépülését megelőzően egy szinkronizációs eljárást használ, mely a következőkből áll: 1. Kézfogás (handshake): a végfelhasználónál lévő modem és az alközpont egymásra "köszönnek" és egyeztetik, hogy milyen technológiákat támogatnak (ADSL1, ADSL2, ADSL2+, VDSL stb.). A kézfogás során a támogatott technológiának megfelelően kiválasztásra kerül a vivők száma és helye. 2. Az adóvevők hangolása (training): a modemek megbecsülik a csillapítást, megmérik és beállítják minden vivőn a spektrális maszknak megfelelő adásteljesítményt fel és letöltési irányban is. 3. Csatorna analízis (channel ananlisys): a modemek minden vivőn méréseket végeznek, amiből megállapítják az adott vivő minőségét (SNR), és a rajta biztonsággal átvihető bitek számát az SNR margin figyelembevételével. Az adásteljesítményt folyamatosan monitorozzák, szükség esetén további korrekcióra van lehetőség. 4. Adatcsere (Exchange): a modemek kicserélik egymással a mérések eredményét, és ennek megfelelően beállítják saját oldalukon az adásteljesítményt, és vivőnként az átvihető bitek számát. Ez utóbbiból áll össze a bitallokációs tábla Vonali jellemzők: Azt, hogy egy adott telefon vonalon mekkora le és feltöltési sebességeket lehet nyújtani, az a vonal minőségétől függ. A vonal minőségét két értékkel szokták jellemezni (ezt a modemek is mérik): Csillapítás (attenuation): ez azt mutatja, hogy mennyit gyengül a jel, mire elér tőlünk a központhoz, illetve a központtól hozzánk. A fel és letöltési irányban is mérik ezt az értéket. Általában szoros kapcsolatban áll azzal, hogy milyen messze vagyunk a központtól (milyen hosszú a telefon vezeték a lakásunk és a központ között). Minél messzebb vagyunk, a csillapítás annál nagyobb, és annál kisebb lesz az elérhető sebesség. Alábbi képeken a vonalon elérhető maximális letöltési sebességeket lehet látni a vonali csillapítás, illetve a telefon központtól való távolság arányában: 10

11 5.2. Jel-zaj-arány (Signal-to-Noise-Ration, SNR): Megmutatja, hogy adott vivőn lévő zajból mennyire "emelkedik ki" a hasznos jel. Az egyik legfontosabb érték. Minél nagyobb, annál nagyobb a hasznos jel erőssége a zajhoz képest --> annál nagyobb sebességeket lehet elérni, illetve annál stabilabb lesz a vonal. A modemek többsége a webes felületükön csak az SNR margin értékét írják ki, ez nem keverendő össze az SNR-rel, amit minden vivőn külön-külön értelmezünk. AZ SNR és bitallokációs táblák lekérdezésére az OrbMT, az SM50B és a DMT alkalmazások használhatóak modem típustól függően. 11

12 Alábbi képen egy szinkronban lévő ADSL modem SNR és bitallokációs táblája látható. A sárga/kék rész a letöltési irány, a zöld pedig a feltöltési. A letöltési sávban jól látható a szoros összefüggés az átvihető bitek száma és az SNR között, valamint jól látható, hogy minél magasabb frekvencia tartományban vizsgáljuk a vivőket, annál kisebb lesz az SNR és vele együtt az átvihető bitek száma is: 6. Mi befolyásolja a vonal minőségét? - távolság: minél nagyobb, annál nagyobb lesz a csillapítás, és annál kisebb az elérhető sávszélesség. Nem árt tudni, hogy a távolság(csillapítás) növekedése eltérően hat a különböző vivőkre: a magasabb tartományban lévő vivők sínylik meg jobban a nagyobb csillapítást - kötések minősége: akár lakáson belül, akár a lakás és a telefonközpont között, a kötések minősége nagyban befolyásolja az elérhető sávszélességet. A régi, eloxidált kötéseken megnő a csillapítás, ami csökkenti az elérhető sebességet. Átlagosan minden kötésen (ide értve a lakásban lévő elosztókat, toldásokat stb) 0,5dB-t csökken a jel erőssége. (3dB csökkenés a jel erősségének feleződését jelenti) - zaj: ha a telefonkábelünk erősáramú kábel közelében halad, ott számítani lehet zajbeszivárgásra. - áthallás: a telefonvonalak egy viszonylag hosszú szakaszon törzskábelben utaznak, amiben a környéken lakók számától függően akár érpár is található. Minél többen használnak ADSL-t egy adott törzskábelen, annál nagyobb lesz az áthallás a vonalak között. Az áthallás zajként jelentkezik, ami az SNR érték, és végső soron az elérhető sebesség csökkenéséhez vezet. - hibás szűrő: elég ritkán fordul elő, de ha probléma van, akkor nem árt ezt is ellenőrizni. - modemek: bizony, az eltérő modemek adott vonalon eltérő sebességeket tudnak produkálni. Főleg a régebbi és új modemek között van érezhető (akár megabites) különbség, illetve a régi modemek nem támogatják az ADSL2+-t sem. A DSL-es leírások többsége a letöltési iránnyal foglalkozik, a feltöltésivel pedig szinte sohasem. Nos ennek az az oka, hogy az ADSL feltöltési sávja a legalacsonyabb frekvencia tartományba található, így még nagy távolság és/vagy rossz jel-zaj-arány mellett is általában ezzel a résszel szokott a legkevesebb probléma lenni, itt csökken a legkevésbé az elérhető sebesség. 12

13 6.1. Bitswapping, interleaving, trellis, SNR margin, target power, FEC, INP, SRA: Bitswapping: ha ez a funkció be van kapcsolva, az lehetővé teszi a modem számára, hogy a vonal folyamatosan változó minőségének megfelelően bizonyos vivőkön csökkentse az átvihető bitek számát, míg más vivőkön növelje (attól függően, hogy az adott vivőn romlik, vagy javul az SNR). Fontos, hogy a bitswapping nem képes a durván romló jelminőséget kompenzálni, mivel a bitswappingnál az összes átviteli bitek száma mindig azonos. (ha például egy komolyabb zajbeszivárgás miatt több vivő is teljesen kiesik, az ADSL elbontja a kapcsolatot a bitswapping megléte ellenére is). Interleaving: eljárás, mely a börsztös (burst) hibák ellen véd. A börsztös hiba esetén az adatkommunikációban egymás után küldött bitek sérülnek meg, de az adat jelentős része azért megmarad. Nézzük az alábbi példát: Hibamentes eredeti üzenet: Átvitel után börszt hibával: aaaabbbbccccddddeeeeffffgggg aaaabbbbccc deeeeffffgggg Jól látszik, hogy az egymás utáni több hiányzó bit miatt az egy bites alkalmazott hibajavítással már nem állítható helyre az üzenet. Nézzük ugyanezt interleavelve: Hibamentes eredeti üzenet: aaaabbbbccccddddeeeeffffgggg Interleavelt üzenet: abcdefgabcdefgabcdefgabcdefg Átvitel után börszt hibával: abcdefgabcd bcdefgabcdefg A hibás adaton végzett de-interleaving után: aa_abbbbccccdddde_eef_ffg_gg Látható, hogy az interleavelés használatával egy bitesre csökkentettük az egymás után kieső adat mennyiségét, így az alkalmazott 1bites FEC hibajavító kóddal helyreállítható az eredeti üzenet. Fontos: az interleave eljárás nem fogyaszt hasznos sávszélességet, viszont a késleltetést növeli. Ennek mértékét elsősorban az Interleaving Depth (ID) paraméter határozza meg. Minnél nagyobb ez az érték, annál nagyobb adatblokkokon végzi el az interleave eljárást a modem. Minnél nagyobb az Interleaving Depth (ID) annál nagyobb a fellépő késleltetés, viszont ezzel együtt a vonal hibatűrősége is javul. A jobb vonalakon 16/2 a jellemző ID, itt a késleltetés jellemzően 10ms körül alakul. A rosszabb vonalakon viszont akár 64/8, de akár 384/32 is lehet, itt már számottevő, akár 50-60ms-ot is meghaladó késleltetés is lehet. Trellis: hibajavító eljárás. Alkalmazása minimálisan csökkenti a hasznos sebességet, viszont drasztikusan csökkenti a bithibák számát, és növeli a vonal stabilitását. SNR margin: A hálózat üzemeltetője határozza meg az értékét, mely a Magyar Telekom hálózatában jelenleg 10dB körüli (általában 6 és12db között szokták megválasztani). Ez az érték megmutatja, hogy mekkora zajtartalékkal működjön az adott kapcsolat. Az ADSL-nél minden 3dB plusz egy kódolható bitet jelent. Ez azt jelenti, hogy elméletben egy 45dB-s SNR-rel rendelkező vivő már képes a maximális 15 bit kódolására (45/3=15). Amennyiben az SNR margin 10dB, úgy a vivőn mért SNR-ből le kell vonni ezt a 10dB-t, és kiderül, hogy az adott vivőn már csak 11 bitet lehet kódolni ((45-10)/3=11). Ez az előfizető szempontjából jó dolog, hiszen az adott vivőn 10dB-t kellene romlania az SNR-nek ahhoz, hogy probléma legyen, ekkora romlás pedig elég ritka. Viszont abból a szempontból rossz, hogy a tartalék bitek hasznos sávszélességbe kerülnek, és sok jó minőségű vonalon például 6dB SNR margin is 13

14 elég lenne a 10dB helyett. Az SNR margin le és feltöltési irányban külön kerül meghatározásra és értéke a vonalra jellemző átlagot mutatja. Target power: szintén a hálózat üzemeltetője határozza meg, és a modemek maximális adásteljesítményéért felel. Minél messzebb vagyunk a központtól, a modemeknek annál erősebben kell adniuk, hogy a növekvő csillapítást leküzdjék. Viszont ha minden modem egyformán, a maximális teljesítménnyel adna, akkor a korábban már említett törzskábeleken fellépő áthallás oly mértékben megnőne, hogy a hálózat nagyon hamar használhatatlanná válna. A target power arra jó, hogy a szinkronizációnál elvégzett mérések alapján utasítsa a közeli és/vagy jó minőségű vonalon lévő modemeket, hogy csökkentsék az adásszintjüket. Az adásszint csökkentése általában addig tart, amíg a felhasználó még megkapja a maximális sebességet, és az SNR margin nem esik a szolgáltató által választott érték alá. FEC: Forward Error Correction (Előre Mutató Hibajavítás) Egy hibajavító eljárás, melyet úgy terveztek, hogy a hibák javításához ne legyen szükség újraküldésre. Ezt az eljárást használja az ADSL fizikai rétege. Minden elküldött keretet bizonyos mennyiségű redundáns adattal egészítenek ki, és ha a keret hibásan érkezik meg, egy bizonyos mértékű hibáig a modem a redundáns részből képes újraküldés nélkül helyreállítani a keretet. Mértéke szintén a szolgáltató által módosítható. INP:: Inpulse Noise Protection. Megmutatja hogy a vonal mennyire ellenálló az inpulzus zajjal szemben. Értéke az Interleaving és a FEC mértékéből áll össze, jellemzően mikroszekundumban vagy szimbólumban adják meg a mértékét. SRA:: Seamless Rate Adaptation. A Bitswapping továbbfejlesztett változata. Ez a technológia már képes arra, hogy akár a zajtartaléknál nagyobb méretű romlást is le tudjon követni a kapcsolat megszakadása nélkül. Fontos megjegyezni, hogy a jelzéscsatorna kapacitása miatt nagy mértékű hirtelen romlást ez a technika sem tud lekövetni. Jelenlegi tudásunk szerint ezt nem használják a hazai szolgáltatók. ATM & PPPoE: Point-to-Point Protocol over Ethernet Az ADSL alapértelmezésben ATM technológiát használ az adatkapcsolati rétegben. Mivel az otthoni berendezéseink (PC, router stb.) IP technológiát használnak, ezért meg kellett oldani, hogy az ATM réteg fölött IP forgalom létrehozására is legyen mód. Erre való a PPPoE. A PPPoE kapcsolat felel az előfizető számára is használható internet kapcsolat létrehozásáért az ADSL/ATM kapcsolat fölött. A PPPoE kapcsolat felépülésekor a szolgáltatónál lévő ún. BRAS szerver hitelesíti az előfizetőt a felhasználói név és jelszó alapján, illetve osztja ki az előfizetőnek az IP címet, alapértelmezett átjárót a DNS szerverek címét stb. 7. ADSL2+: Az ADSL2+ a következő újításokat hozta: - A letöltési frekvencia sáv a duplájára nőtt (1,1MHz-ről 2,2MHz-re) - A maximális letöltési sebesség 8Mbit/s-ról 24Mbit/s-ra nőtt - A maximális feltöltési sebesség ~800kbit/s-ról 1,5Mbit/s-ra nőtt - Megnövelt hatótávolság a továbbfejlesztett modulációs eljárásokkal - Továbbfejlesztett, gyorsabb trainelés - On-line vonalállapot monitorozás még akkor is, ha a vonal olyan rossz, hogy azon nem épül fel az ADSL kapcsolat (DELT és SELT tesztek futtatása) 14

15 - A FEC hibajavító eljárás kiegészül Reed-Solomon kóddal is: jobb hibajavító képesség - Dinamikus overhead allokálás: míg az ADSL keretekben fix 32kbites overhead volt, addig ez az ADSL2+-nál dinamikusan változtatható 4-32kbit között. - SRA (Seamless Rate Adaptation): képes a vivőket újraszinkronizálás, és szakadás nélkül ki és bekapcsolni, elsősorban az áthallási zaj lassú növekedése ellen hatásos (a bitswapping továbbfejlesztett változata) - Bonding: képes több érpárt összefogni és azon megnövelt sebességeket nyújtani (1 érpár: 24Mbit, 2érpár 48Mbit) ritkán alkalmazzák a kevés érpár és a nagy áthallási zaj miatt 8. VDSL, VDSL2: - A letöltési frekvencia sáv 30MHz-re nőtt. - A maximális átviteli sebesség 100Mbit/s-ra nőtt - Képes a szimmetrikus működésre is (maximum 100Mbit/s) - FDM modulációs eljárás - Szabvány szerint több modulációs eljárást is támogat: QAM, DMT, FDM. - Továbbfejlesztett hibajavító eljárás - A VDSL2 aszimmetrikus módban maximum 250Mbit/s-ot tud letöltési irányban - A technológia hátránya, hogy az érzékelhetően nagyobb sebességeket csak rövid, jó minőségű érpárokon tudja biztosítani 15

16 Sajnos a jelentősen nagyobb sávszélességet csak rövid (maximum 1-1,5km) kábelhosszig tudja tartani. 9. Mérés ismertetése A mérés célja hogy megismerjük az ADSL2+ technológia által nyújtott szolgáltatási lehetőségeket. A mérés során látható lesz, hogy igen zord körülmények között is biztosítható az adatátviteli sebesség, köszönhető a robosztusságot biztosító DMT kódolásnak illetve a hibajavító, hibadetektáló eljárásoknak. Mérés során csak a zajra való érzékenységet fogjuk vizsgálni! A mérés során felhasznált eszközök, szoftverek: SERVER számítógép: PPPoE szerver, xdsl KLIENS számítógép: SpeedModem 50B/50B+/200, jperf, PPPoE kliens, VLC mediaplayer TR-0465-ös függvénygenerátor Egyedileg preparált fali ajzat VeEX VePAL BX100V DSLAM szimulátor, mérőműszer. A mérés blokkvázlata: 16

17 17

18 10. Mérési feladatok I. rész A VeEX VePAL BX100V műszerkezelése az xdsl mérés során 1. feladat Mérés konfigurálása Konfigurálja be a műszert a leírásnak megfelelően! A DSLAM szimulátor beállítása az első méréshez: 1. ábra Ez a kezdőképernyő a bekapcsolás után. A felső sorban lévő feliratok a kapcsolat állapotáról adnak információt. Az alábbi feliratok jelenhetnek meg: Link Down- a kapcsolat nem él, ez több okból kifolyólag lehetséges; Training- a kapcsolat éppen felépül vagy próbál felépülni; Showtime- a kapcsolat él, a berendezések kommunikálnak egymással. Az első mérési feladatnál, konfigurálni kell a DSLAM szimulátort, ezt a DSL Setup menü segítségével lehet. 1. ábra 2. ábra Az első képen látható az átviteli mód beállítása, fontos, hogy a kiválasztott mód az ADSL2+ legyen és a CO/EX, Annex B és az ATM mellett is ott legyen a kiválasztó jelölés. A beállítások között a page nyillal lehet lapozni! 2. ábra 18

19 3. ábra A következő oldalon az upstream beállítása látható. 3. ábra 4. ábra A harmadik oldalon a downstream beállításai láthatók. 4. ábra 5. ábra Ha minden megfelelően van beállítva az Apply gombbal érvényesíthető a konfiguráció, majd egy kis idő elteltével életbe is lép Javasolt beállítások: SNR Target: 13 vagy 10 db SNR Target Max: 31 db INP: ½ (ez az streamelés miatt szükséges) Delay upstream: 2ms Delay downstream: 8 ms 5. ábra Az SNR értékek változtatásával a zajérzékenység állítható. 19

20 II. rész Ha mérést leírásnak megfelelően elvégezte akkor a szoftverekből készített képeket el tudja küldeni ben, a mérés végére lesz internet hozzáférés!!! 1. mérés 370kHz es négyszög jel zajként való alkalmazása. Kapcsolja be a KLIENS gépet, lépjen be az XDSL nevű felhasználóval és indítsa el a sm50b nevű programot! Ellenőrizze hogy a modem bekapcsolt állapotban van-e!!! sm50b felépítése: Save image as aktuális értékek mentése képben Ami még fontos: Noise margin (SNR) jel/zaj viszony CRC errors CRC hibák száma 20

21 a) TR-0465-ös függvénygenerátoron növelje fokozatosan a zaj mértékét. Vizsgálja meg a szélső értékeket. Készítsen táblázatot az SNR-ről határok között. Zaj mértéke SNR down db SNR up db zajnélkül 1-es állás 2-es állás 3-as állás 4-es állás 4-es állás felett Mekkora CRC hibánál dobja el a kapcsolatot: b.) Mekkora frekvenciákon található a spektrumban a beszakadás és mit jelentenek ezek? c.) Készítsen a spektrumról képet a zajmentes és zajos környezetben! Ismertesse a spektrum felépítését! sm50b File menü Save image as 21

22 2. mérés PPPoE kapcsolat létrehozása SERVER és a KLIENS között. Mérés menete: kapcsolja a SERVER-t lépjen be az alábbi felhasználónévvel és jelszóval: DSLTEST login: adsl Password: adsl A PPPoE szerver elindításához a következő parancsokat kell beírni: adsl@dsltest: ~$ sudo bash [sudo] password for adsl: adsl root@dsltest:~# cd /root root@dsltest:/root#./start_pppoe_server VePAL BX100V konfigurációja: A DSLAM szimulátor Pass Through-ba állítása. A kezdőképernyőre visszatérve, a Pass Through menübe lépve állítható be a Pass Through funkció. 6. ábra A szükséges beállítások: 7. ábra 6. ábra 7. ábra 22

23 Ha minden be van állítva a Connect gombra kattintva bekapcsol a Pass Through funkció a DSLAM-ban. 8. ábra A Pass Throughból kilépni nem szabad a mérés során, mert akkor megszűnik a kommunikáció a PPPoE szerverrel. KLIENS oldalon indítsa el a xdsl_teszt nevű pppoe szélessávú kapcsolatot Felhasználónév: adsltest Jelszó: adsltest Majd csatlakozás: 8. ábra Ha a csatlakozás sikeres, akkor a következőt kell látnia a szélessávú kapcsolaton: 23

24 3. mérés Adatátviteli sebesség mérése Downstream irányba: a.) Indítsa el a KLIENS gépen a jperf nevű programot! b.) Első méréseket zaj becsatolása nélkül hajtsa végre: Töltse be a DOWNSTREAM.jperf nevű fájlt majd kattintson a Run IPerf! gombra. A SERVER gépen nyomja meg a Alt + F2 billentyűt, lépjen be a előző pontban megadott felhasználó névvel és jelszóval, majd indítsa el az xdsl programot! Parancsok: adsl@dsltest:~$./xdsl Az alábbi menüpontok elérhetőek: Válassza ki az 1-es menüpontot! Mekkora az adatátviteli sebesség értéke? 24

25 Mérés diagramja: A diagram mentése az alábbi módon lehetséges c.) Csatoljon be az első mérés 3-4-es állás közötti zajt majd ismételje meg az előző (b) mérést: Mekkora most az átviteli sebesség értéke? 14 Mbit/s A mérés diagramja: 25

26 4. mérés Adatátviteli sebesség mérése Upstream irányba: a.) A SERVER gépen az xdsl programban most válassza ki a 2 menüpontot! b.) A KLIENS gépen kattintson a Stop IPerf! gombra majd töltse be az UPSTREAM.jperf fájlt, majd kattintson a Run IPerf! gombra! Mekkora az adatátviteli sebesség értéke? 0,64 Mbit/s c.) Csatoljon be az első mérés 3-4-es állásnak megfelelő zajt majd ismételje meg az előző (b) mérést: Mekkora most az átviteli sebesség értéke? 0,64 Mbit/s A mérés diagramja: Változik-e a feltöltési sáv sebessége drasztikusan? Válszát indokolja! 5. mérés HD MPEG transzport stream tesztelése DSL vonalon a.) indítsa el a SERVER gépen az xdsl programban a 3-as menüpontot b.) A kliens gépen indítsa el a VLC media playert, illetve a NetMetert majd válassza ki az alábbi pontokat: Lejátszásra kattintva indul a HD stream. Ügyeljen arra hogy a KLIENS és a SERVER között legyen PPPoE kapcsolat,érdemes a kapcsolatot elbontani és újracsatlakozni ha nem indul el a stream! A Netmeter programon mekkora a maximális átviteli sebesség, amit lát? 26