Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Villamosmérnöki szak, mesterképzés - szakirányok VIHIMA07 Mobil és vezeték nélküli hálózatok 3. Heterogén mobil hálózatok hozzáférési technológiák a backhaulban I. xdsl Jakab Tivadar Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék jakab@hit.bme.hu I.B.123
Heterogén mobil hálózatok backhaul technológiái HetNet alatt többféle hozzáférési hálózat kombinációját értjük, ahol a különböző rádiós technológiák, különböző adóteljesítménnyel rendelkező bázisállomások mellett, az elképzelés szerint a felhasználó számára észrevehetetlenül biztosít átjárást az egyes hozzáférési rendszerek között. LTE terminológia szerint: LTE makrocellák, piko-,femtocellák (small cellák), relék (esetleg WiFi) együttese alkotja a HetNet-et. Többrétegűvé válik az eddigi makro bázisállomások alkotta hálózat A legnagyobb lefedettség a markocella által (esernyő cella - umbrella cell) A többi alárendel, kisebb rétegeket a WiFi, small cellák és relék alkotják 2015.04.30. 2
Heterogén hálózatok backhaulja Mit kell a hálózathoz kapcsolni? Makrocella Ethernet aggrgáció (+CES)? Pikocella? Femtocellák Nagyszámú, kiskapacitású (makrocellához képest) Gazdaságos, megfelelően skálázódó, menedzslehető hálózati megoldások szükségesek Nagysebességű hozzáférési technológiák (xdsl, DOCSIS, PON) IP konnektivitás Ethernet alapon Tipikusan kiépültek/épülnek a lakossági és SOHO felhasználóknak Megfelelő távolság*sávszélesség megoldásokat kínálnak, menedzselhető (többékevésbé) eszközökre épülnek 2015.04.30. 3
Szélessávú hálózat (Broadband Forum, 2009) 2015.04.30. 4
Nagysebességű vezetékes hozzáférés Meglévő (sodrott érpár, koax) és új építésű (fényvezető szál) infrastruktúrán Lakossági (beszéd, adat, tv/videó) és SOHO (beszéd, adat) felhasználóknak Többfajta architekturális megoldás rézalapú érpár (telefonhálózat) koax (műsorszétosztó hálózat - kábeltévé) optika hibrid optika és réz optika és koax 2015.04.30. 5
Különböző hozzáférési technológiák potenciális spektrális tartományai FTTH Architecture White paper Series: Broadband Access Technologies Overview, TE Connectivity Ltd., 2014 2015.04.30. 6
Nagysebességű adatszolgáltatás réz érpáron xdsl
DSL hozzáférések áttekintése 2015.04.30. 8
Egy meghatározó technológia - xdsl Előnyök új jelfeldolgozásai technikák az előfizetői hurok minél hatékonyabb kihasználására sodrott érpáron adat és beszéd távtáplálás Hátrányok együttműködési problémák a különböző gyártók eszközei között a rézhálózat minősége jelentősen befolyásolja a szolgáltatást (pl. áthallás) Költségviszonyok a modem és DSLAM árak fokozatosan csökkenek KKV és lakossági előfizetők számára, flat tarifa 2015.04.30. 9
ADSL alapú nagysebességű Internet hozzáférés 2015.04.30. 10
ADSL alapú üzleti modellek szolgáltatási jellemzők US/DS asszimetrikus azonos technológiai platformon számos szolgáltatás különböző US/DS változat szolgáltatók szerepe Ki birtokolja a PSTN előfizetői hurkot? (NAP) Ki az ISP? (NSP) 2015.04.30. 11
Hagyományos csillag topológiájú hozzáférési hálózat kialakítása MDF Helyi központ épülete Más kábel nyomvonal Other conduit routes Elosztó oszlop (Utcai kapcsoló szekrény) Elõfizetõi lakrész Customer's residence Feeder Vezetékek kábelek cables a központhoz Wires to exchange Other cabinets (FDI) Más kapcsoló szekrény (FDI) Streetway conduit Utcai alépítmény Elosztó kábelek Distribution Cables Other distribution points (SDI) Pillar Más elosztópontok Pillér 2015.04.30. 12
Hagyományos csillag topológiájú hozzáférési hálózat szerkezete trönkhálózat felé Local Helyi Exchange Központ MDF Feeder szakasz Distribution Elosztó szakasz plant FDI SDI Előfizető MDF: Main Distribution Frame, fõ rendezõ FDI: Feeder Distribution Interface, 1. elosztó pont SDI: Subscriber Distribution Interface, 2. elosztó pont 2015.04.30. 13
Hálózatelemek 2015.04.30. 14
ADSL alapú nagysebességű elérési szolgáltatás általános sémája felhasználó NAP NSP ATU-R access network core network CPE DSLAM BRAS ATU-R - remote ADSL termination unit CPE - customer premises equipment DSLAM - digital subscriber line multiplex BRAS broadband remotee accesss server NAP - network access provider NSP - network service provider 2015.04.30. 15
ADSL hozzáférés logikai szerkezete (ATM uplink) 2015.04.30. 16
ADSL spektrum EC-ADSL az upstream és a downstrems spektrum átfedésben van, visszhang-elnyomás (EC - Echo Cancellation) szükséges a szétválasztáshoz FDD-ADSL az upstream és a downstrems spektrum szeparált 2015.04.30. 17
ADSL/ADSL2/ADSL2+ spektrum 2015.04.30. 18
Jeltovábbítás CAP (Cellular Array Processor) egy csatorna sávszélesség szabályozása magasabb szinten, pl. ATM (üzleti modell szerinti szolgáltatási csomagok) DMT (Discrete Multitone) 64 kbps csatornák (4kHz sávok) fizikai szinten lehet az up/down sávszélességeket szabályozni, pl. 384 kbps= 6x64kbps (áthallási okokból nem a szomszédos csatornákat használják) 2015.04.30. 19
ADSL2 jobb teljesítőképesség: bitsebesség x távolság alacsonyabb jelszintek adaptív jelsebesség (SRA Seamless Rate Adaptation) a modulációs és keretezési réteg (funkció) szétválasztására alapozottan 2015.04.30. 20
ADSL2 összekapcsolt (egyesített) jelsebesség több érpár felhasználása ATM inverz multiplexing-elv azonos technológia, jobban skálázható üzleti modellek jobb együttműködőképesség tisztán digitális üzemmód 2015.04.30. 21
ADSL2 (POTS, 0.4 mm, 24 DSL lines) 2015.04.30. 22
ADSL2 2015.04.30. 23
ADSL2+ kétszeres sávszélesség a downstreamnek megduplázott downstream sebesség (kisebb távolságokon) 2015.04.30. 24
ADSL2+ (POTS, 0.4 mm, ETSI előírás szerinti zajjal) Downstream Upstream 2015.04.30. 25
DMT VDSL2: The next important broadband technology, Ericsson Review No1, 2006 2015.04.30. 26
Csillapítás a DTM spektrumban 2015.04.30. 27
DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer tipikus kapacitások: néhányszor tíztől néhányszor száz előfizető korábban ATM aggregáció alapú megoldások aktuálisan GbE alapú megoldások 2015.04.30. 28
Aggregálás - BRAS POP 2 user@ispa.com Szolgáltatói Ethernet BRAS ISP B IP Platform IP/MPLS BRAS ISP A IP Platform user@ispb.com POP 1 2015.04.30. 29
Ult ra EN TERP R ISE AAA funkciók (Administration, Authorization, Authentication) Traffic Traffic Internet IP Pool ISPA_2 IP Pool ISPB_2 NRP_2 BRAS2 user@ispa.com AAA req/rep AAA req/rep NRP_1 BRAS1 IP Pool ISPA_1 IP Pool ISPB_1 AAA req/rep AAA req/rep Sun IP platform Matáv IP Platform user@ispb.com RADIUS Remote Authentication Dial-In User Server: PPP autentikáció, IP cím, gateway, DNS server ISP B AAA req/rep User Data IMS AAA req/rep ISP A User Data 2015.04.30. 30
AAA architektúra PEP: Policy Enforcement Point (Authenticator) PDP: Policy Decision Point (AAA Server) PIP: Policy Information Point Acct.: Accounting System 1.Client attempts to connect to the network 2.The PEP sends the collected identity information to the PDP 3.The PDP queries any configured PIPs for information about the client and validates that the credential provided by the client is valid 4.The PIP returns a success or failure message from the credential validation step and sends additional information about the client to the PDP for evaluation. 5.The PDP evaluates information learned about the client through the client, PEP, and PIP. Based on this information, the PDP makes an authorization decision. 6.The PDP sends the PEP the authentication result and any authorizations specific to the client. 7.The PDP also sends the result of this transaction to the accounting system. 8.The PEP applies the authorization profile learned from the PDP and sends the authentication successful message to the client. 9.The client accesses the production network through the PEP.
DSLAM uplink szűk keresztmetszet E1/T1 1Gbps/10Gbps 2015.04.30. 32
DSL migráció Kiinduló tények (Ericsson): a szélessávú forgalom 90%-a Ethernet-keretezésű nagysebességű Internet-hozzáférés: nem elegendő az univerzális szélessávú hozzáférés, új szolgáltatások kellenek az ADSL beruházások költségigénye központi kérdés hatékony költségfelhasználású migráció az ADSL-től az optikai alapú hozzáférés (FTTx C/B/U) felé meghatározó fontosságú a beruházási kockázatok csökkentése szempontjából erőteljes törekvések a 100Mbps hozzáférésre Ethernet - kulcstechnológia a a jobb költség/teljesítmény arány megteremtésére a nyilvános hálózatokban 2015.04.30. 33
xdsl migráció lépései Hagyományos DSLAM architektúra Ethernet uplink architektúra EFM (Ethernet in the First Mile) Célok: DSLAM korlátjainak feloldása Költségek csökkentése Egyszerűsített működtetés 2015.04.30. 34
Ethernet-alapú aggregálás 2015.04.30. 35
Migráció 3 lépésben 2015.04.30. 36
Migráció 3 lépésben 2015.04.30. 37
ADSL Ethernet uplinkkel (Ericsson) megtartja a réz alapú csatlakozást a felhasználói oldalon (standard CPE) nagy teljesítményű alacsony költségű GbE-alapú DSLAM hálózati csatlakoztatás blokkolásmentes DSLAM architektúra az időtálló fejlesztéshez az Ethernet-alapú forgalomkoncentrálás csökkenti a beruházási költséget VLAN <-> PVC mapping a DSLAM-ban ADSL Annex J alapon azonos vonalak a lakás-előfizetőknek és a KKV-knak az ADSL+ összes előnyét kihasználja 2015.04.30. 38
Réz érpár alapú EFM végponttól-végpontig Ethernet-kapcsolat réz csatlakoztatásra alapozottan két távolsági opció távoli csatlakoztatás: 2Mbps szimmetrikus kapcsolat >= 2700 m közeli csatlakoztatás: 10Mbps szimmetrikus kapcsolat >= 750 m távoli csatlakozatatás linkaggregálással (T1/E1 helyett - upgrade) közeli csatlakozatatás "drop" szakasz a soklakásos épületekben vezetékes beszédszolgáltatás csomagalapon 2015.04.30. 39
Optika alapú EFM monomódusú optikai szál két sávszélességi opció 100 Mbps lakáselőfizetőknek 1Gbps üzleti előfizetőknek hibrid 100Mbps/1Gbps architektúra költségoptimalizálásra a 10 km-es hatótávolság lehetővé teszi a FTTB/U alkalmazásokat 2015.04.30. 40
Ethernet alapú xdsl PPP over Ethernet Sok előfizető nagy broadcast forgalom Az Ethernet kapcsoló forwarding táblájának mérete szűk keresztmetszet lehet (előfizetőnkénti bejegyzések) DSLAM - Ethernet kapcsoló direkt bekötéssel A tendencia az Ethernet alapú hozzáférés (UTP-VDLS-Ethernet) vagy EPON (optikai alapon) 2015.04.30. 41
Ethernet over DSL 2015.04.30. 42
ADSL2Plus Configuration 2015.04.30. 43
ADSL2Plus Configuration 2015.04.30. 44
ADLS áttekintés 2015.04.30. 45
VDSL miért? 2015.04.30. 46
VDSL2 2015.04.30. 47
VDSL1 és VDSL2 spektrum 2015.04.30. 48
VDSL2 Band Plan 997 2015.04.30. 49
VDSL2 bitsebességek (20 VDSL2) 2015.04.30. 50
VDSL digitális duplex 2015.04.30. 51
VDSL2 teljesítőképesség 2015.04.30. 52
Vectoring - alapelv ITUT G.vector (G.993.5) távolvégi áthallások hatásának csökkentése: jobb távolság*sávszélesség jellemző 2015.04.30. 53
Vectoring - hatás Downstream bit rates for vectored and regular VDSL2 (Profile 17a, bandplan EU32). 2015.04.30. 54
Vectoring - hatás Measured bit rate for 17a profile: left: downstream, 0.5 mm ETSI; right: downstream and upstream, 26 AWG; the curves for single-line DS and vector DS overlap. 2015.04.30. 55
DSL Phantome Mode 2015.04.30. 56
xdsl teljesítőképességek 2015.04.30. 57
DSL 2015.04.30. 58