Budapesti Mûszaki Fõiskola Neumann János Informatikai Fõiskolai Kar 2000/01 I. félév Esti tagozat Az aszimmetrikus digitális elõfizetõi hurok (Asymmetric Digital Subscriber Line ADSL) Készítette: Szabó János Budapest, 2000. Október
Tartalom 1. Bevezetés... 3 2. Az xdsl technológiák... 4 2.1. A HDSL... 5 2.2. Az SDSL... 6 2.3. Az ADSL... 6 2.4. A VDSL... 6 3. Az ADSL technológia... 8 3.1. Az ADSL hivatkozási modellje... 8 3.2. Az ADSL spektrum képe... 9 3.3. Az átviteli közeg... 10 3.4. Kódolási eljárások... 10 3.3.1. A QAM/CAP kódolási eljárás... 11 3.3.2. A DMT vonali kódolás... 12 3.5. Keretszervezés a DMT kódolású ADSL rendszerekben... 14 2
1. Bevezetés Az Internetelérésnél a mai napig a telefonvonalon keresztül igénybevett dial-up szolgáltatás tekinthetõ a legtipikusabb hozzáférési módnak. A sebesség növelésének azonban ebben az esetben fizikai korlátjai vannak. A telefonközpontok csak az alapsávi (400-3100 Hz) jelek kapcsolását biztosítják, így az átvitel is erre a sávra korlátozódik. Cserébe azonban helyfüggetlenséget kapunk. Azaz az internetszolgáltató (vagy más tartalomszolgáltató) és a felhasználó (kliens) fizikailag bárhol lehet, ha a nyilvános távbeszélõ hálózathoz (PSTN 1 ) kapcsolódik mindkettõ, a hívószám alapján közöttük bármikor kapcsolat felépítés kezdeményezhetõ. Az Internetelérések jelentõs részében, az átviteli sebesség tekintetében, az elõfizetõi hurok a legszûkebb keresztmetszet. A távközlési szolgáltatók és gyártók ezt felismerve, az átviteli út ezen szakaszára összpontosítva kerestek olyan technológiákat, melyek alkalmassá tehetik az elõfizetõi hurkot nagyobb sebességû adatátvitelre is. Elsõ megközelítésben kézenfekvõnek tûnik az optikai kábelek használata az elõfizetõi hozzáféréseknél. Erre a gyakorlatban számos példa is van. Azonban ne feledjük, hogy ez nem tartozik a legolcsóbb megoldások közé. Amennyiben költséghatékony megoldást szeretnénk, a már meglévõ infrastruktúrákat célszerû felhasználni. A távközlési szolgáltatók hálózatának jelentõs részét teszik ki a sodrott rézérpáras elõfizetõi hurkok. Ezáltal a leghatékonyabb megoldásnak ezek újrahasznosítása tûnik. A fejlett digitális jelfeldolgozási technikáknak köszönhetõen a rézvezetõs elõfizetõi hálózat alkalmas közegként szolgált az adatátviteli hálózatok továbbfejlesztéséhez. Így születtek meg az xdsl technológiák. 1 PSTN: Public Switched Telephone Network Nyilvános kapcsolt telefonhálózat 3
2. Az xdsl technológiák Amíg a hagyományos dial-up-os elérés az analóg vonalakon modemek igénybevételével, a kapcsoltvonali alapsávban, analóg jelátvitellel teszik lehetõvé az adattovábbítást, addig az xdsl technológiák több újítást vezettek be. Modem Meglévõ, sodrott rézérpár Kapcsolt vonali hálózat (PSTN) Meglévõ, sodrott rézérpár Modem 1. Ábra: Analóg modemes hozzáférés Az eddigi analóg átvitelt digitálisra cserélték, megtartva átviteli közegként a sodrott rézérpárat. A digitális átvitelt a vonal két végén elhelyezett speciális eszközök biztosítják. DSL Meglévõ, sodrott rézérpár DSL Kapcsolt vonali hálózat (PSTN) DSL Meglévõ, sodrott rézérpár DSL 2. Ábra: xdsl-es hozzáférés Ilyetén nézve az ISDN alaphozzáférés mondható az elsõ DSL technikának. A vonal elõfizetõi végét az NT 2, a központ oldali végét pedig az LT 3 zárja le. Az ISDN alaphozzáférés két 64 kbit/s-os adatcsatornát és egy 16 kbit/s-os jelzéscsatornát biztosít a felhasználó számára. ISDN NT Meglévõ, sodrott rézérpár 2x64 kbps + 16 kbps LT Kapcsolt vonali hálózat (PSTN/ISDN) LT Meglévõ, sodrott rézérpár 2x64 kbps + 16 kbps ISDN NT 3. Ábra: Az ISDN fozzáférés 2 NT: Network Termination Hálózat végzõdtetõ egység 3 LT: Line Termination Vonal végzõdtetõ egység 4
Az xdsl technikák egy része az eddigieken felül még egy trükköt alkalmaz. Az analóg modemes technikával ellentétben, nem ragaszkodik az alapsávi átvitelhez. Az elõfizetõi szakaszon a 400-3100 Hz feletti spektrumot is kihasználják ezek a rendszerek. Természetesen a kapcsolóközpontok továbbra is csak az alapsávi jelek továbbítását biztosítják, ezért ennek a sávnak a leválasztásáról a vonal központ oldali végén, még a kapcsolóközpont elõtt gondoskodni kell. A feladat ellátásáról külön eszközök gondoskodnak. Ilyen jellegû átvitelt használ pl. az ADSL is. Internet ADSL Meglévõ, sodrott rézérpár ADSL Kapcsolt vonali hálózat (PSTN) Tartalomszolgáltató 4. Ábra: Az ADSL hozzáférés 2.1. A HDSL Az ISDN továbbfejlesztésébõl született meg a HDSL 4 technika. Ezzel 2 Mbit/s-os E1 (illetve 1,5 Mbit/sos T1) sebességû adatátvitel biztosítható az elofizetok részére. A rendszerrel mintegy. 3,5 km távolság hidalható át. A HDSL technika lehet 2 vagy 3 érpáras. Ez függ az átviteli távolságtól és a vonalparaméterektõl. A kezdetben a 2Q1Q kódolást, késõbb pedig az ún. CAP kódolást (ez QAM kódolás egy speciális fajtája) használták a HDSL rendszerek. Európában kompatibilitási okokból a 2 érpáras 2B1Q kódolású rendszerek terjedtek el. 4 HDSL: High-bitrate DSL Nagysebességû digitális elõfizetõi hurok 5
2.2. Az SDSL Az SDSL 5 szimmetrikus, egy érpáras átviteli rendszer. Ennek a technológiának a szabványosítása még folyamatban van. 2,5 km-es áthidalt távolság mellett 2 Mbit/s-os átviteli sebesség biztosítható. A különbözõ gyártók szabványosítás elõtti SDSL eszközei 2B1Q illetve PAM 16 kódolásokat használnak. 2.3. Az ADSL Számos olyan alkalmazás létezik, amely az átvitel során aszimmetrikus forgalmat generál. Azaz az egyik irányban lényegesen nagyobb az igényelt átviteli sebesség, mint a másik irányban. Ilyenek az igény szerinti videó (VoD Video-on-Demand), vagy az internethozzáférés (gondoljunk csak a letöltésekre). Az ADSL (Aszimmetrikus Digitális Elofizetoi Vonal) egy ilyen aszimmetrikus hozzáférési technológia. Korábban említettük, hogy az xdsl technológiák az átvitel során a magasabb frekvenciákat is birtokba veszik, ezáltal biztosítva a nagyobb átviteli sebességet. S mivel az ADSL ezt frekvenciában eltolva teszi, így a hagyományos telefon szolgálat (vagy akár az ISDN alaphozzáférés) is biztosítható a nagysebességû adatátvitellel egyidõben egyazon érpáron. Az ADSLt elõször ANSI 6 szabványosította. Elõírásait az ANSI T1.E1.413 issue2 szabvány tartalmazza. Az ETSI, mint európai szabványosítási testület, ezt a szabványt változtatás nélkül elfogadta, csak kiegészítéseket tett hozzá, melyek a leválasztó szûro karakterisztikájára ill. bizonyos vizsgálatokhoz tartozó hurok elrendezésekre vonatkozó eloírásokat tartalmazzák. A kiegészítéseket az ETR 328-ban foglalták össze. Az ANSI mellett az ITU-T is kiadta ADSL szabványát G.992.1-es szabványszámmal. Az ADSL rendszerek kétféle kódolást használnak. A korábbi fejlesztésû eszközök még a CAP kódolást alkalmazták. Mivel azonban szabványosításra nem ez került, hanem a DMT 7 kódolás, ezért a gyártók újabb rendszerei már ezt a módszert adoptálták. 2.4. A VDSL A VDSL technológia több mint 50 Mbit/s átviteli sebességet képes megvalósítani egyetlen sodrott elofizetoi érpáron a felhasználóknak. A VDSL, az ADSL-hez hasonlóan aszimmetrikus átviteli 5 SDSL: Symmetric DSL Szimmetrikus digitális elõfizetõi hurok 6 ANSI: American National Standardization Institute Amerikai Nemzeti Szabványosítási hivatal 7 DMT: Discrete Muti Tone 6
képességekkel rendelkezik, s az iménti sebesség a lefelé (a központtól az elõfizetõ felé) irányra vonatkozik. A rendkívül nagy sebességnek az ára a lényegesen kisebb áthidalható távolság. A VDSL szabványosítása sem fejezõdött még be. A VDSL is lehetõséget kínál a POTS, illetve az ISDN szolgáltatás biztosítására a nagysebességû adatszolgáltatással párhuzamosan. Az eddig ismertetett fõbb technikák az xdsl rendszereknek csak egy részét jelentik. Emellett számos ide sorolható módszer létezik, melyek sokszor a fentiek kombinációit alkalmazzák, s ezáltal besorolásuk sem egyértelmû. Az alábbi táblázat az alapvetõbb DSL technikák fõbb jellemzõit foglalja össze. ISDN/DSL SDSL HDSL ADSL VDSL Megnevezés Digital Subscriber Symmetric DSL High-bit-rate Asymmetric DSL Very high bit rate DSL Line (Single Line) DSL Hatótávolság 5.5 km 2.5 km 3.5 km 5.5 km 0.1-1 km Vonali kód 2B1Q CAP PAM 2B1Q CAP DMT CAP QAM CAP Sávszélesség 0-80 khz 0-500 khz 0-400 khz DMT - 1.1MHz-ig ~ 0.3-300 MHz CAP - 1.5 MHz-ig Sebesség 160 kbit/s 64 kbit/s-2 Mbit/s 1.5-2 Mbit/s 32kbit/s - 8 Mbit/s 13-52 Mbit/s lefele irányban Sebesség felfele irányban 160 kbit/s 64 kbit/s-2 Mbit/s 1.5-2 Mbit/s 32kbit/s - 800 kbit/s 1.5-3 Mbit/s 1. Táblázat : Az xdsl technológiák A különbözõ technológiák által elérhetõ sebességeket (lefelé irányú - downstream) jól illusztrálja az alábbi ábra. 50000 40000 30000 20000 10000 Analóg modem ISDN BRA HDSL/SDSL ADSL VDSL 0 5. Ábra: A DSL technikák átviteli sebességei 7
3. Az ADSL technológia 3.1. Az ADSL hivatkozási modellje Az ADSL-rendszerben a vonal mindkét végén szükség van egy POTS leválasztó szûrõre. A szûrõ lehet aktív vagy passzív. Az aktív szûrõt aktív villamos elemek valósítják meg. Elõnye, hogy a szûrõ karakterisztikája egyszerû programozással változtatható. A passzív villamos elemekbõl felépített passzív szûrõ elõállítási költsége lényegesen alacsonyabb, mint az aktív szûrõé, ráadásul külsõ áramforrás nélkül is üzemel. Távközlési szempontból ez kedvezõbb, mert a POTS szolgálatnak táplálás kimaradás esetén is mûködni kell. Az ADSL Forum által meghatározott referenciamodellt mutatja az alábbi ábra. V TSM Digitális Hálózat ATU-C ATU-R busz vagy csillag SM SM Splitter Splitter U-C U-R PSTN POTS 6. Ábra: Az ADSL hivatkozási modellje Rövidítések: ATU-C központoldali ADSL átviteli egység ATU-R távolvégi ADSL átviteli egység POTS meglévõ telefon szolgálat PSTN nyilvános távbeszélõ hálózat Splitter leválasztó szûrõ, mely a kis és nagyfrekvenciás jeleket választja szét SM Szolgálat modul (service module), mely egyfajta végberendezés illesztést hajt végre T SM ATU-R és az SM közti interfész U-R U-C V távolvégi vonali interfész központ oldali interfész logikai interfész az ATU-C és a digitális hálózat elemei között 8
3.2. Az ADSL spektrum képe Az ADSL hivatkozási modell alapján látható, hogy egy érpáron lehet egyidõben hagyományos alapsávi szolgálatot (telefon/isdn alaphozzáférés) és szélessávú adat szolgálatot igénybe venni. Mindez annak köszönhetõ, hogy az ADSL rendszerek frekvenciatranszponált spektrumképpel rendelkezõ kódolási eljárást használnak, ezzel érik el meglévõ szolgálatokkal való zavarmentes egyidejû együttmûködést. A szolgálatok szétválasztását a passzív szûrõk végzik. Az ADSL rendszer által használt frekvenciatartomány határozottan elkülönül az alapsávi POTS/ISDN spektrumától. A rendszeren belüli, felfelé/lefelé irányok kezelésére két alkalmazott módszer létezik. Az elsõ megoldásnál a két irány spektruma elkülönül, így azok kezelése egyszerû. A másik megoldásnál a két irány spektruma részlegesen, vagy teljesen átlapolódik. Ez utóbbi módszer elõnye, hogy így a nagyobb lefelé irányú sávszélesség nagyobb lefelé irányú sebességet képes biztosítani. Az átlapolt tartományban a két irány szétválasztására a DSP technikában széleskörûen alkalmazott visszhangtörléses (echo cancelling) módszert használják. POTS/ ISDN Felfelé 256 vivõ Lefelé Spektrum 7. Ábra: Visszhangtörléses rendszer spektruma POTS/ ISDN 256 vivõ Felfelé Lefelé 8. Ábra: Elkülönült spektrumot alkalmazó rendszer Spektrum 9
3.3. Az átviteli közeg Az ADSL rendszereket a meglévõ sodrott érpáras elõfizetõi hurokra telepítik úgy, hogy a maga az átviteli közeg, azaz a sodrott rézérpár változatlanul marad. Az elérhetõ vonali sebesség nagyságát számos tényezõ befolyásolja. Elsõsorban a meglévõ rézvezetõ villamos paraméterei, a huzal átmérõje, a szigetelés típusa, a leágazások száma, az áthallás. A követelmények az alkalmazott vonali kód függvényében is változnak. A szabványosítás során összeállítottak egy, az átviteli rendszerekre vonatkozó követelményrendszert. Az ebben foglaltak teljesülése esetén az ADSL rendszernek mûködniük kell. A vonalnak, melyre az ADSL telepíteni szeretnék, számos követelménynek kell megfelelnie: a vonalon nem használhatnak pupin csévéket, nem tartalmazhat rövidzárat, légvezetéket, nem lehet földelt. Az áthidalható távolságot csökkenti az elõfizetõi szakaszon lévõ leágazások nagysága és száma. Leágazásnak kell tekinteni az elõfizetõi hurok minden olyan részét, amely nem tartozik közvetlenül a beszédátviteli úthoz. Ezek a lezáratlan leágazások reflexiót okoznak a vételi oldalon a vett jelben, ami hibás vételt eredményezhet. Magasabb frekvenciatartományban a reflexió hatása erõsebben jelentkezik, mint az alacsonyabb frekvenciatartományban. Az átviteli sebességben további degradációt okoznak a különbözõ zavartatások: zajok, áthallások. Alacsony frekvenciákon a közelvégi áthallás (NEXT) a számottevõbb. A FEXT (távolvégi áthallás) kisebb problémát jelent, mivel a távolvégrõl származó zavart, a FEXT-et a vonal természetes csillapítása jelentõsen csökkenti Az ADSL rendszer spektruma kb.0,032-1,1 MHz közé esik. Ebbe a frekvenciatartományba már beleesik az AM rádiózás. A vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a mûsorszóró rádióadók jelei nem zavarják az ADSL-t. Ezek a zajok keskenysávúak, s nem a fõ zajforrások. Árnyékolt kábel esetén a mûsorszóró rádióadók jelei nem zavarják az ADSL rendszert. Problémát az utolsó néhány száz méteren lévõ nem árnyékolt ereket tartalmazó felszállói szakasz okoz. További zajforrás a környezetbõl származó impulzuszaj. 3.4. Kódolási eljárások Modulációs eljárásként az ADSL-szabványban a DMT kódolást írják elõ. De emellett léteznek CAP kódolású rendszerek is. Közös jellemzõjük, hogy frekvenciatranszponált spektrumképpel rendelkeznek, mely számos elõnnyel jár: Egyetlen rézérpárat használnak az átvitelhez Viszonylag nagy távolságok hidalhatók át a segítségükkel Az ADSL a meglévõ szolgálatoktól frekvenciában elkülönül, ezáltal biztosítja a zavarmentes egyidejû mûködést 10
A spektrum elhelyezkedésük miatt a kisfrekvenciás zavarokkal szemben fokozottabban védettek, mint az alapsávi rendszerek. Így ellenállóbbak a kábel kisfrekvenciás torzításával, valamint a környezetbõl származó impulzuszajjal szemben A modulációs eljárások flexibilisek, azaz spektrumképük az adott elõfizetõi vonalhoz optimalizálható 3.3.1. A QAM/CAP kódolási eljárás A CAP és a QAM modulációs eljárások elveikben nem csak megvalósításukban különböznek egymástól. Az átviendõ információt két egymástól független adatfolyammá választják szét, majd két azonos frekvenciájú, de eltérõ fázisú vivõt modulálnak velük és ezek összegét viszik át a sodrott rézérpáron. A QAM moduláció egy jól ismert technológia, melyet a kommunikáció különbözõ területein alkalmaznak világszerte (pl. az analóg modemekben). A CAP kódolási eljárás az AT&T Paradyne által kifejlesztett olyan QAM rendszer, ahol a vivõ nincs jelen, és a csatornák szétválasztását digitális szûrökkel valósítják meg. Lefelé irányban a 136, 340, 680, 952, 1088 kbaud sebességet használja, még felfelé 85 és 136 kbaud sebességet. Ezekkel a vonali sebességekkel 7,168 Mbit/s szimplex csatornasebességet lehet elérni lefelé irányban, míg felfele irányban 272-1088 kbit/s duplex csatornasebességet lehet elérni. CAP kódolás alkalmazásánál a modulátorba beérkezõ bináris jelfolyamból két alapcsatornát képeznek majd ezeket külön-külön bitblokkokra tördelik és minden egyes bitblokkhoz egy-egy számot rendelnek hozzá. A számokból számpárokat képeznek, melyek a komplex számsík egy-egy pontját jelentik (a n a komplex számsík valós, b n pedig a képzetes része). Mivel mindkét sorozat n különbözõ értéket vehet fel, összesen m=2 n (n=4 esetén 16) különbözõ pont kombináció fordulhat elõ. Az m különbözõ pontot megjelenítõ CAP rendszert m-cap-nak hívják. In-Phase Szuro Bit- Interleaved Adat Channel Symbol Trellis + D/A LPF Precoder Mapped Coders Quafrature Szuro Echo Cancelling B Hybrid Hurok Adat Symbol- Bit Mapped Döntési egység Interleaved Trellis Coders Visszacsatolás kiegyenlíto + D/A LPF 9. Ábra: A CAP codec felépítése 11
A lehetséges diszkrét értékeknek a komplex számsíkon való megjelenítését jelkonstellációnak hívják Kódolatlan leképzés esetén a leképzésre kerülõ n bit közül két bitet a komplex számsík térnegyedének az azonosítására használják, még a maradék bitek a negyeden belüli lehetséges szimbólum egyikének a kijelölésére szolgálnak. Az ily módon elõállt jel konstellációit Gray-kódolásnak hívják, mivel egy konstellációs pont közvetlen szomszédjaitól pontosan 1 bitben térhet el. 10 101 111 111 101 00 100 000 001 001 000 100 110 010 011 011 010 110 110 010 011 011 010 110 100 000 001 001 000 100 11 101 111 111 101 01 10. Ábra: 32-CAP jel konstelláció Elméletileg, azonos környezeti körülményeket feltételezve a CAP/QAM egyvivõs rendszer és a DMT többvivõs rendszer teljesítõképessége azonos, azonban a valóságban az egyedi vivõt használó rendszer nem éri el az optimális teljesítményt, szemben a DMT-vel. A DMT kódolás megvalósítása meglehetõsen bonyolult, ezért is nem veszített népszerûségébõl a kisebb képességû, de lényegesen egyszerûbb kialakítású CAP kódolási rendszer. Folyamatban van a DMT kód mellett a CAP kód szabványba vétele is. 3.3.2. A DMT vonali kódolás A DMT egy olyan DFT-t használó rendszer, amely számos különálló vivõt alkalmaz. A DMT rendszer 256 vivõt és vivõnként 4 khz sávszéleségû egyedi csatornákat használ. Mindegyik vivõ egymástól független AM modulált jelet hordoz. A csatornakapacitás 0-15 bit/sec/hz. Az átvitel során figyelembe veszi a vonalon rendelkezésre álló sávszélességet, meghatározza a vonal átviteli karakterisztikáját, 12
csillapítás menetét, majd ennek függvényében meghatározza és kiosztja az egyes alcsatornák között a csatornánként átvihetõ adatbitek számát (0-15 bit). Ennek a mûveletnek bitkiosztás (Bitallocation) a neve. Így érhetõ el, hogy mindig a legnagyobb kapacitás álljon a felhasználó rendelkezésére. A vételi oldalon az egyes alcsatornákat a vivõjük alapján egyértelmûen azonosítják és visszaállítják a bitblokkokat, majd a blokkokból az eredeti jelfolyamot. p 0 p 0 X 0 x 0 p 1 zaj p 1 X 1 - - Σ Ciklikus prefix csatorna + - - x 1 p N-1 p N-1 XN-1 x N-1 11. Ábra: A DMT adóvevõ egyszerûsített elvi modellje A lefelé irány minden esetben egyirányú (simplex, 6-8 Mbit/s ), míg az ún. felfelé irány kétirányú (duplex, 64-640 kbit/s). Az ADSL-modemben végzett FFT- illetve IFFT-mûveleteket 512 értékkel számolják. Az alapul vett algoritmus szerint a kiszámított spektrumnak 255 támaszhelye van a pozitív frekvenciatartományban. Tehát elvileg 255 vivõ használható a QAM-modulációhoz, levonva a POTS vagy ISDN frekvenciatartományában lévõ vivõt. Továbbá két vivõt arra használnak, hogy olyan vezérlõhangokat bocsássanak ki, amelyek az adó és vevõ szinkronizálására szolgálnak. A vivõtávolság 4,3125 khz, az idõjel letapogatási frekvenciája 2,208 MHz. Ebbõl 231,884 µs szimbólum-idõtartam adódik. 13
3.5. Keretszervezés a DMT kódolású ADSL rendszerekben AS0 AS1 Fast (Not-Interleaved ) Data Buffer AS2 crc ni Szkrembler ni FEC ni AS3 LS0 Mux /Sync Control Trellis Encoder Modulator LS1 LS2 crc i Szkrembler i FEC i Interleaver Interleaved Data Buffer Reference points : (A) (B) (C) MUX FEC Output Trellis Imput Data Frane Data Frame Data Frame 12. Ábra: Az ADSL adóvevõ funkcionális felépítése CRC: Szkrembler: Ciklikus redundancia kódolás, egy paritás ellenõrzõ kód, hiba jelzésére szolgál a bitkeverõ a bináris jelfolyam bitjeit egy álvéletlen generátor jelfolyamával keveri össze (logikai XOR), így a bináris jelfolyam spektruma a véletlenszerû jel spektrumának megfelelõ lesz: egyenáramú komponenstõl mentes (hosszúidejû átlagolás során), s egyenletes eloszlású lesz, spektruma kis teljesítmény sûrûségû. FEC: A FEC (Forward Error Correction) hibajavító kód az impulzus zajok ellen nyújt védelmet. Interleaver: Az interleaver (átszövõ) az eredeti kódszavakat felosztja, és az így képzett átszõtt (interleaved) kódszavakat küldi a vonalra. A vétel helyén visszaosztással elõállítható az eredeti kódszó. Ennek a folyamatnak köszönhetõen az átvitel során fellépõ hibák nem egy teljes kódszó elvesztéséhez vezetnek, hanem csak a kódszavak egy-egy bitje fog sérülni. A B C D E F G 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Eredeti kódszó 1 2 3 4 5 6 7 A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G Átszõtt kódszó X X X X X X X 13. Ábra: Interleaving 14
A kódolóban az egyes hordozó csatornákból érkezõ jelfolyamot két alcsatornára osztják. Az alcsatornák jelfolyamát keretekre bontják és különbözõ hibajavító kódokkal látják el õket, majd a modulátorból kerülnek ki a vonalra. Egy DMT alapú ADSL rendszerben a keretbe szervezett információt multikeret strukúrában továbbítják. Minden egyes multikeret 68 ADSL adatkeretbõl áll, melyeket 0-tól 67-ig számoznak. Az egyes keretek tartalmát többvivõs szimbólumokká kódolják. Ezeket a kereteket követi a szinkron szimbólum, melyet a modulátor illeszt a multikeretbe, ezáltal határozva meg a multikeret határait. A szinkron szimbólum nem visz sem használói, sem pedig vezérlési szint adatot. A DMT szimbólumok névleges ismétlõdési sebessége 250 µs (4 khz). A multikereten belül minden adatkeret egy gyors (fast) és egy átszõtt (interleaved) adat tárolót (data buffer) tartalmaz. A tárolók mérete az inicializálási folyamatban meghatározott hordozócsatornák kiosztásától függ. Frame Frame Frame Frame Frame Frame Frame Frame Frame 0 1 2 3 34 35 65 66 67 crc 0-7 in fast sync byte i.b.'s 0-7 in fast byte i.b.'s 8-15 in fast byte i.b.'s 16-23 in fast byte No user or bit level data Sync symbol Frame (68/69 * 250 us) FAST DATA BUFFER INTERLEAVED DATA BUFFER FAST BYTE FAST DATA FEC PARITY (Interleaved Data) 1 byte N bytes m,f (Mux data frame, point (A)) P dsf Bytes N bytes s,f (FEC output or trellis Input data frame, points (B), (C)) N bytes s,i (Trellis Input data frame, points (C)) 14. Ábra: ADSL lefelé irányú jelfolyamának keretszervezése Mutikeretenként 8 bitet tartanak fenn a gyors adattárolókban a CRC-re (Ciklikus Redundancia Kódolás) (crc0-crc7) és 24 jelzõbitet (ib0-ib23) OAM feladatokra. 15
páros számu keretek páratlan számú keretek Keret 0, 1 crc7 crc6 crc5 crc4 crc3 crc2 crc1 crc0 ib7 ib6 ib5 ib4 ib3 ib2 ib1 ib0 Keret 34,35 ib15 ib14 ib13 ib12 ib11 ib10 ib9 ib8 ib23 ib22 ib21 ib20 ib19 ib18 ib17 ib16 Keret 2-33, 36-67 eoc Keret 2-33, 36-67 Synch. Control eoc5 eoc4 eoc3 eoc2 eoc1 r2 r1 1 eoc13 eoc12 eoc11 eoc10 eoc9 eoc8 eoc7 eoc6 sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0 sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0 15. Ábra: A vezérlési ill. eoc információt tartalmazó keretek felépítése A gyors adattároló bájtjai viszik át a crc ellenõrzõ biteket a 0. keretben, míg a rögzített vezérlési biteket az 1-es 34-es és 35-ös keretekben. A gyors bájtokat a többi keretben páros/páratlan keretpárokban viszik át, úgy hogy vagy eoc bájtokat vagy pedig s hordozócsatorna szinkron vezérlés bájtokat visznek át. Az 13-as ábrán látható adóvevõ A referencia pontjában a gyors adattároló (fast data buffer) mindig tartalmaz legalább egy gyors bitet. Ezt követik a gyors adattárolóban a következõ bitek: AS0 bitek, AS1 bitek, AS2 bitek, AS3 bitek. Ezeket követik a duplex csatorna bitjei (LSx), valamint az AEX és LEX bitek végül a FEC paritás bitek. Ha valamelyik ASx nem nulla, akkor az AEX és az LEX is jelen van a tárolóban. Ha bármelyik LSx nem nulla a LEx-t tartalmazza az adattároló. Az ADSL keretstruktúrába beszúrt AEX és LEX bitek, szinkronizálási képességet biztosítanak az ASx és LSx csatornák számára. N s,f bytes FAST BYTE AS0 AS1 AS2 AS3 LS0 LS1 LS2 AEX LEX FEC PARITY 16. Ábra: A gyors adatbuffer felépítése 16