lab xdsl technológiák Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem xdsl technológiák helye Központ távolsága Műholdas - VSAT 10km 5km Vez. nélküli helyi hurok, WLL 1km xdsl helyi hurkon Szélessávú kábel - KTV Vez. nélküli, pl. 26GHz többpontos hozzáférés - LMDS 64kbps 2Mbps 6Mbps 10Mbps 34Mbps Előfizetői/felhasználói hozzáférés sávszélessége 2 1
DSL technológiák műszaki alapjai Csavart érpár jellemzői Vonali kódolások DSL jelet zavaró hatások 3 DSL technológiák műszaki alapjai Csavart érpár jellemzői Csillapítás,Zaj ISI Kiegyenlítés Áthallás 4 2
Csillapítás 5 Csillapítás Csillapítás a távolsággal arányos (db) Csillapítás exponenciálisan növekszik a frekvenciával Zaj is növekszik a frekvenciával A vett jel 35-70 db-t csillapodik (10+ db/km) Időben változó vonali karakterisztika 6 3
ISI ISI (InterSymbol Interference) A vett impulzus gyakran elkenődik az időben Egyes frekvencia komponensek elvesznek, jelalak megváltozik, kiterjed Időbeli kiterjedése nagyobb mint a jelzésidő, akkor az impulzusok átlapolódnak (Ez az ISI) Az ISI csökkenti a jelzési szintek elkülönültségét ( záródik a szem") Kisebb zajtűrőképesség Alacsonyabb adatsebesség (kevesebb jelzési szint) 7 ISI elleni védekezés Hosszú impulzusok Ez nem jelent alacsony adatsebességet, mert egy impulzus több bitnyi információt is át tud vinni DMT használja Rövid impulzusok és jelvisszaállítás: Lineáris kiegyenlítő Visszacstolt kiegyenlítők Jelsorozat becslése 8 4
Lineáris kiegyenlítés 9 Nemlineáris kiegyenlítő Nemlineáris kiegyenlítés Nemlinearítás szétválasztja a jelet és a zajt A jel kiegyenlíthető az kiemelt zaj nélkül A zaj csökkenthető a jelszint csökkentése nélkül Legelterjedtebb megoldás: Decision Feedback Equalization (DFE) 10 5
DFE 11 DFE 12 6
DSL technológiák műszaki alapjai Vonali kódolások 2B1Q CAP/QAM DMT Reed-Solomon FEC és interleaving Trellis/Viterbi kódoló dekódoló Constellation kódoló 13 2B1Q/PAM 2B1Q (2 Binary - 1 Quaternary) PAM (Pulse Amplitude Modulation) 2 bináris 1 ternáris= 4-PAM 14 7
CAP/QAM CAP (Carrierless Amplitude and Phase modulation) QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 15 DMT DMT (Discrete Multitone modulation) QAM több vivőn egyszerre 16 8
Reed-Solomon kódolás Forward Error Correction és bitátfűzés 17 Interleaving 18 9
Trellis/Viterbi kódoló 19 Constellation kódoló 20 10
DSL technológiák műszaki alapjai DSL jelet zavaró hatások Áthallás NEXT FEXT Átvitel visszhangelnyomás esetén Spektrális kompatibilítás Aszimmetrikus átvitel 21 POTS ADSL ISDN HDSL VDSL 10 khz 100 khz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 22 11
Áthallás fajtái Közelvégi áthallás (NEXT Near-End Crosstalk NEXT): Zavaró jel, amely a kábel más érpárain az ellenkező irányú jelektől származik Távolvégi áthallás (FEXT Far-End Crosstalk ): Zavaró jel, amely a kábel más érpárain azonos irányú jelektől származik 23 Az egy kábelben folyó DSL összeköttetések számának növelésével az áthallás is nő Binder ADSL lines HDSL lines POTS Az áthallás növekszik a frekvenciával 24 12
Áthallási szintje a vonalon 100 Power Spectral Density of Crosstalk on Subscriber Loop 110 120 5T1 (adjacent) 24 HDSL 24 ISDN AWGN: 140dBm/Hz Noise PSD, dbm/hz 130 140 150 160 0 200 400 600 800 1000 Frequency, KHz 25 Kábelcsillapítás 26 13
Visszhangkiegyenlítés 27 Spektrális kompatibilítás 28 14
lab DSL hálózati protokollok Baumann Ferenc BME-TMIT E-mail:baumann@tmit.bme.hu Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem DSL hálózati protokollok DSLAM előfizetői kapcsolat DSL hálózatok felépítése v. Ethernet? protokoll PPP protokoll Ethernet over DSL DHCP Szolgáltató választás 30 15
DSLAM előfizetői kapcsolat Differenciált szolgáltatás Azonosítás Autókonfigurálás 31 Hálózat felépítése Access (Hozzáférési hálózat) Connectivity (Felhordó hálózat) Core (Gerinchá-lózat) LAN 32 16
Ethernet DSLAM PC ANT Aggregator IP IP PPP PPP PPPoE AAL5 AAL5 PPPoE Cat5 Cat5 ADSL ADSL E-PHY E-PHY 33 DSLAM PC ANT Aggregator IP PPP IP PPPoE PPP PPPoE AAL5 AAL5 Cat5 Cat5 ADSL ADSL PHY PHY 34 17
QoS támogatás DSL fizikai rétegben TC alréteg over DSL A fizikai kapcsolatra jellemző sebesség beállítása. Üres cellák beszúrása az adó oldalon, illetve ezek eldobása a vételi oldalon. Az cella fejlécében lévő ellenőrző összeg (HEC Head Error Check) kiszámolása. Cellahatárok detektálása vételkor Bitidőzítés és sorrendtartás biztosítása HEC ellenőrzés vételkor 35 DSLAM PC ANT Aggregator IP PPP IP PPPoE PPP PPPoE AAL5 AAL5 Cat5 Cat5 ADSL ADSL PHY PHY 36 18
referencia konfiguráció Core Network V Access Node (AN) VPI/VCI Translation V-C VP/VC TC-F Mux ATU-C TC-I TC-F ATU-C TC-I 1 2 TC-F TC-I ATU-C n U Broadband Network Termination (B-NT) T-R T, S, R ATU-R TC-F Access TC-I Premise Distribution Network (PDN) / Terminal Equipment (TE) 37 PPP Point to point protocol Adattovábbítás pont-pont között Fő feladatai: Enkapszuláció LCP (Link Control protokoll) adatkapcsolat kiépítése, tesztelése NCP (Network Control Protocol) hálózati rétegbeli protokollok konfigurálása A kapcsolatot kezdeményező fél azonosítása jogosultságok ellenőrzése céljából. 38 19
Enkapszuláció Protocol 8/16 bit Information * Padding * 39 Fizikai kapcsolat kiépítése PPP működése Kapcsolt telefon 35s Felépült vonalon opciók egyeztetése (LCP) Hitelesítés PAP CHAP Hálózati réteg felkonfigurálása (NCP-k) IP cím, Gateway, Nameserver Kapcsolat bontása NCP kapcsolat bontása IP cím vissza LCP kapcsolat 40 20
PPP over DSL ADSL2 ad részletes leírást csomagok fizikai kezelésére a fizikai rétegben DSL fizikai kapcsolatot a DSLAM végződteti PPP-ket szerver végződteti DSLAM végződtesse a PPP kapcsolatot Tunelling a végződtető szerverig 41 PPP over IETF RFC 2364 PPP alkalmazása két pont között kiépített virtuális kapcsolat (VC) felett. 1 VC-én több protokoll lehet átvinni AAL5 virrtuális kapcsolatot szolgáltat két végpont között Csak pont-pont kapcsolatokra alkalmazható az ponttöbbpont kapcsolat nem definiált. A PPP és az AAL5 réteg között minimális vezérlési, üzemeltetési információ csere van. QoS beállítás a kapcsolat kiépítésekor a teljes szakaszon 42 21
PPP over Ethernet(over ) DSL modem költséghatékonyság Az egész hozzáférési hálózat egyetlen Ethernet hálózat Az azonosítás és a hálózati réteg automatikus konfigurálása pedig szükségessé teszi a PPP alkalmazását 43 RFC 2516 PPP over Ethernet(over ) Azonosítás MAC address Autokonfiguráció DHCP Feltérképezés A PPP kialakítását kezdeményező eszköz kérést küld a broadcast címre Kiszolgáló szerver csomagban elküldi a nevét és egyéb szolgáltatásainak azonosítóját. A kliens választ egy szervert és ettől unicast üzenetben kéri a PPPoE kiépítését. A szerver egy egyedi azonosítót generál és a kliensnek küldött üzenettel felépítetté válik a kapcsolat és lezárul a feltérképezési fázis Kommunikáció Kapcsolat bontása 44 22
L2TP L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) RFC 2661 Az azonosítás és számlázás miatt szükséges lehet a PPP kapcsolat kiépítése az előfizető és a tartalom szolgáltató között 45 L2TP 46 23
PPP over Ethernet ADSL2 definiálta a PTM-TC-t, (Packet Transmission Convergens sublayer) a csomagátvitelt támogató alréteget TC-hez (és SDH TC-hez) hasonlóan a fizikai réteg felső felében helyezkedik el. PTM TC feladatai: Csomagok keretezése Ellenőrző összeg kiszámolása Az adás (sebesség) összehangolása a fizikai médiumot kezelő alréteggel Kerethatárok detektálása Bithibák jelzése 47 Csatorna inicializáció A csatorna inicializációja folyamán öt paramétert adunk át a PMS-TC a kért szolgáltatás leírására. Maximális átviteli sebesség (net_max) Minimális átviteli sebesség (net_min) mindig rendelkezésre kell állni Minimális lefoglalt átviteli sebesség (net_reserve n ) csatorna sohasem igényelhet ennél nagyobb net_min-t net_min n net_reserve n net_max n. Maximális fizikai rétegnél mért késleltetés (delay_max n ) Maximális bithibaarány (error_max n ) 48 24
Ethernet DSLAM PC ANT Aggregator IP IP PPP PPP PPPoE AAL5 AAL5 PPPoE Cat5 Cat5 ADSL ADSL E-PHY E-PHY 49 PPP over Ethernet 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 Destination Address (6 oktet) Source Address (6 oktet) Ether_Type (2 oktet) Payload Checksum (4 oktet) 50 25
v. Ethernet Sávszélesség Sávszélesség menedzsment QoS MAC cím kezelés Forgalom elkülönítése 51 Felhasználói forgalom elkülönítése Ethernet hálózat PC1 DSLAM1 PC2 PC3 DSLAM2 Ethernet switch BRAS 52 26