Systémy xdsl (vlastnosti a aplikace) Robert Bešák
Efektivnjší využití metal. dvoudrátových vedení v pístupových sítích Využití existujících telefonních vedení pro vyšší penosové rychlosti Vlastnosti xdsl Digital Subscriber Line (digitální úastnická pípojka) Na rozdíl od telef. modemeší penos pouze k nejbližší telef. Ústedn (kde musí být k dispozici pístup do datové sít) Vysoká penosová rychlost (až desítky Mbit/s) 2
IDSL (ISDN DSL) HDSL (High-bit-rate DSL) HDSL 2 SDSL (Symmetrical DSL) SHDSL (Single-pair HDSL) ADSL (Asymmetrical DSL) ADSL Lite, ADSL, ADSL 2 a ADSL 2+ VDSL (Very-high-bit-rate DSL) VDSL 2 3
Vlastnosti Nejstarší z technologií xdsl Penosová rychlost 28 kbit/s bez možnosti zmny Metoda duplexního penosu - metoda EC (Echo Cancellation) Použití ISDN-BRA (penos v základním pásmu, linkový kód 2BQ) (každá dvojice bit je vyjádena jednou ze ty úrovní signálu) Výhoda Nejedná o vytáenou službu (Dial-up) 4
Obousmrný penos E (2,48 Mbit/s) po 2 i 3 párech ú. vedení Duplexní penos - metoda EC, linkový kód - 2BQ Penos v základním pásmu 2,48 Mbit/s HDSL (úastník),68 Mbit/s,68 Mbit/s HDSL (poskytovatel) 2,48 Mbit/s Píchozí datový tok (E) seskupen do aplikaních rámc Mapování aplikaních rámcu do Core Frame (CF) délka=44 byt, trván=5 ms CF doplnn o služební a kontrolní bity, + služební kanály 2,3 Mbit/s Datový tok rozdlen do 2 i 3 smr (každé vedení nese dílíást toku) Použití Pipojení pobokových ústeden, realizace pronajatých okruh Nevýhoda Nutno použit 2 nebo 3 metalické páry HDSL 2 (jeden symetrický pár) 5
Penos po jednom ú. vedení (2-dr.) obma smry Efektivnjší využití vedení 6-PAM s mížkovým kódováním (TC) 4 bity se penáší v jednom kroku: 3 - uživatelské info., - kontrola chyb SDSL (úastník) 92 kbit/s 2,3 Mbit/s SDSL (poskytovatel) Variabilní penosová rychlost 92 kbit/s až 2,3 Mbit/s (krok 64 kbit/s, píp. 8 kbit/s) Nastavení v p Automaticky pi sestavování spojení dle parametr penosového vedení Run dle požadavk zákazníka Možnost penosu více úzkopásmových kanál 6
Modemy SHDSL - pro snížení peslechového rušení do sousedních pár nastavují vysílací úrove podle parametr vedení na nejnižší pijatelnou hodnotu pro dosažení dostateného odstupu užiteného signálu od šumu Nevýhody Nekompatibilita mezi systémy rzných výrobc Není možná koexistence s analogovou/digitální telef. pípojkou (na jednom ú. vedení možný souasný penos hovorového signálu v telef. kanálu a vysokorychlostních datových kanál) Koexistenci telefonních pípojek s vysokorychlostními datovými kanály umožuje až technologie ADSL 7
Na jednom ú. vedení Analogová/digitální telefonní pípojka a Vysokorychlostní datové kanály ADSL (úastník) -4KHz až Mbit/s až 8 Mbit/s ADSL (poskytovatel) Modulace s více nosnými DMT (Discrete Multi-Tone) Penosové rychlosti Od úastníka: až Mbit/s K úastníkovi: až 8 Mbit/s (ADSL 2 až 2 Mbit/s, ADSL 2+ až 24 Mbit/s) asymetrie více dat se penáší k ú. (Internet, video na pání, atd.) 8
!"#$%&"'! Pro kmitotové oddlení telefonního a dat. kanál je teba instalovat na obou stranách ú. metalického vedení rozboovae (splitter) POTS/ISDN Ú ASTNÍK modem ATU-R splitter úastnické vedení splitter modem ATU-C DSLAM POSKYTOVATEL Datová sí Vysokorychlostní penos digitálních signál ADSL zajišují ADSL modemy ATU-R (ADSL Termination Unit Remote) na stran úastníka ATU-C (ADSL Termination Unit Central) na stran poskytovatele Modem ATU-C je nejastji souástí ú. multiplexoru DSLAM (DSL Access Multiplexor), který sousteuje digitální toky od všech pípojek v dané lokalit 9
() Pípojka ADSL se vyskytuje v nkolika variantách a dle vlastností vedení, na kterém se provozuje, mže dosahovat rzných parametr ADSL Lite Není teba splitter (splitterless) Frekvenní pásmo: 552 khz Poet nosných (subkanál): 28 Nižší penosové rychlosti v sestupném smru ADSL Je teba splitter Frekvenní pásmo:,4 khz (ADSL 2+. 2,28 khz) Poet nosných (subkanál): 256
* "$ +,%" Frekvenní dlení FDD (Frequency Division Duplex) Jednotlivým smrm je pidleno vlastní frekvenní pásmo Upstream (ú poskytovatel): pásmo 25,875 až 38 khz Downstream (poskytovatel-ú): pásmo 38 až 4 khz Výhoda: jednoduchá implementace Nevýhoda: mén efektivní využití kmitotového spektra Metoda potlaení ozvny EC (Echo Cancellation) Pro využití výhod menšího útlumu kabelu na nižších kmitotech je výhodné umožnit pekrývání spekter obou kanál (upstream, downstream) k oddlení dochází na vidlici; kompenzátor ozvn odstraní nežádoucí signály pronikající (pedevším vlivem nevyvážení vidlice) z výstupu pes vidlici na vstup Výhoda: širší frek. pásmo zptného kanálu (pekrytí pásem obou smr penosu) Nevýhoda: složitjší implementace
! "-"(. " Spodníást spektra je využita pro telef. signál (analog) i signál ISDN-BRA (sub-kanály obsazené tmito signály se nevyužívají) V pípad ISDN pípojky je teba pásma posunout, aby se vytvoil prostor pro penos dig. signálu v ISDN pípojky s v m = 8 kbd. Zaátek pásem ADSL je pak až na 38 khz. 2
/ "$ Diskrétní vícetónová modulace DMT (Discrete Multi-Tone) Princip DMT Frekvenní pásmo = 256 subpásem, šíka pásma = 4,325 khz Dílímu kanálu je piazen uritý poet bit (b i ) Každému kanálu mže být piazen rozdílný poet b i ( dle penosových vlastností daného kanálu) Rozhodující kriterium je SNR (SNR musí být dostaten velký, aby umožnil penos s garantovanou hodnotou BER, jenž je stanovena na hodnotu -7 ) Signál v dílím kanále je zpracován pomocí QAM Pokud je v njakém frekvenním pásmu výrazný zdroj rušení, mže dojít k vynechání uritého sub-kanálu. 3
2"(.&.$ Sestavení rámce ADSL + CRC (pro detekci chyb) Skramblování Prokládání + zabezpeení v bloku FEC (pro korekci chyb v pijímai) Rozdlení bit rámce do subblok a piazení k jednotlivým nosným DMT moduláce (pro každý subkanál je použita QAM) Pro kombinaci penášených bit se vypote stav, reprezentovaný komplex. íslem Na každou nosnou lze piadit 2 5 bit,.2 5 (32768) stav QAM pi v m 4 kbd mže dosáhnout v p až 6 kbit/s na subkanál sestavení rámce + CRC skrambler prokládání + FEC DMT modulátor s TC pedkorekce (digit. filtr) pevodník D/A analog. filtr data vidlice+ transformátor vedení rozebrání rámce + CRC deskramb. korekce + FEC DMT demodul. + dekoder TC TEQ digit. filtr EC pevodník A/D analog. filtr Modem ADSL 4
! "(.& Skrambler (deskrambler) Operace XOR a Posuvný registr Cíl Zajistit nezávislost posloupnosti výstup. dat (na vedení) a vstup. dat (transformace vstup. sekvence na pseudonáhodnou výstup. sekvenci) data Generátor + b i a i b i a i b i kanál a i c i =a i +b i c i Generátor + b i c i b i c i b i d i =c i +b i =a i +b i +b i =a i Skramblováním se odstraují dlouhé sekvence stejných symbol, které mohou vést k existenci stejnos. složky v penosovém spektru (nežádoucí) 5
3 444 Technologie uena pro pipojení ú. vedení (first mile), v délce,3 až,5 km Datový tok z ústedny je piveden optickým kabelem do rozvade odkud se distribuuje k jednotlivým ú. po metalickém vedení (sít FTTC,Fiber To The Curb), Vlastnosti Frekvenní pásmo: 2 MHz (VDSL 2: až 3 MHz)) Penosová rychlost - symetrický provoz: 34 Mbit/s Penosová rychlost - asymetrický provoz: K úastníkovi: 52 Mbit/s (VDSL 2: Mbit/s u ) Od úastníka: až 6,4 Mbit/s Princip VDSL modemu s modulací DMT je obdobný jako u ADSL Pro oddlení informaních kanál se používá FDM,3,5 km VDSL (úastník) 34 Mbit/s 52 Mbit/s 6,4 Mbit/s VDSL (poskytovatel) 6
4 % $ (' & '!"#$% 586 5376 56 )*,4)*-!"#$%&' ++. 3)*!"#$%&'. ))* )3)*!"#$%&' + 2. )** + +. )* )*,)*/- +,- + +,+ +-. + +,- ()*!"#$%&' 7
5 xdsl fyzickou vrstvu pevzala varianta Ethernetu (IEEE 82.3ah) Znaení EFM (Ethernet in the First Mile) Varianty pro metalická vedení EFMC (EFM Copper) Delší vzdálenosti (LR, Long Range) Používá se technologie SHDSL a rozhraní 2BASE-TL s v p = 2 5,7 Mbit/s na vzdálenost do 2,7 km Kratší vzdálenosti (SR, Short Range) Používá se technologie VDSL a rozhraní BASE-TS s v p = Mbit/s na vzdálenost do 75 m Pro vyšší v p lze použít inverzní multiplex zahrnující až 32 vedení, mezi které se rozloží datový tok MAC vrstva Ethernetu musí zvládnout dynamické pidlování pár (fyzické podvrstvy) a zmnu rychlosti za provozu 8
3,("'"!5$ 9
6$"$"777 Ethernet se bude postupn prosazovat i v druhé míli a optika se postupn bude dostávat do pístupové sít a nahrazovat metalická vedení a xdsl Ethernet v první míli bude uren pro širokopásmové služby jak pro podnikové, tak pro domácí uživatele ešení má velkou nadji na rychlé rozšíení Známá a jednoduchá technologie Dostatená šíka pásma Snadná rozšiitelnost Snadná instalace a dodání služeb Nasazování systém EFM fáze - prostednictvím pípojek DSL 2 fáze - prostednictvím optických pípojek 2