Tartalom:
Az előfizetői LAN-oknak a szélessávú gerinchálózatokba kapcsolását végző ADSL rendszer elvi felépítését mutatja a következő ábra:
Ennek gyakorlati megvalósításai a távközlési mintahálózat xDSL alhálózatában taláhatók.
Q referenciapont | A menedzselő hálózat hálózati referenciapontja. (Nem tévesztendó össze az ISDN előfizetői hálózat Q referenciapontjával!) |
S referenciapont | Az előfizetői készülékeket összekapcsoló interfész. |
T referencia pont | Az előfizetői hálózat és a szolgáltatói hálózat határpontja. |
U referencia pont | Az előfizetői hálózatot a szolgáltatóval összekapcsoló interfész. |
V referencia pont | A szolgáltató központjának csatlakozási pontja. |
ADSL | ADSL2, ADSL2+ |
gyors internet hozzáférés | gyors internet hozzáférés beszédátvitel (VoIP) video átvitel (streaming) |
Adatátviteli sebesség:
Az ADSL rendszeren belül az U interfészen valósul meg a nagytávolságú digitális jelátvitel. Az aszimmetrikus elnevezés onnan adódik, hogy a downstream (előfizető felé) és upstream (hálózat felé) irányokban az adatátviteli sebesség eltérő:
- | ADSL | ADSL2 | ADSL2+ |
downstream (hálózat->előfizető) irányban max: | 8 Mbit/s | 12 Mbit/s | 25 Mbit/s |
upstream (előfizető->hálózat) irányban max: | 1024 kbit/s | 1200 kbit/s | 1200 kbit/s |
Kétirányú kéthuzalos jelátvitel:
Az U interfész az ATU-R (NT1) előfizetői hálózat illesztővel, valamint az ATU-C központ illesztővel egy kéthuzalos előfizetői digitális vonalszakaszt alkot. Az előfizetői réz érpáron az ADSL jele együtt halad a hagyományos PSTN/ISDN telefon vonali jelével. Kéthuzalos jelátvitelnél - a két irány jelének egyidejű átvitelére, valamint a PSTN/ISDN jelének elválasztására az ADSL-től a frekvenciaosztásos technikát alkalmazzák.
U-interfész alrétegek:
Az ADSL U interfész OSI modell szerinti fizikai rétege a következő alrétegekből áll:
line (ADSL) | vonali (ADSL) réteg (alsó réteg) | (DMT, ADSL keret) |
channel | csatorna réteg | (fast, interleaved) |
data path | adat út réteg felső réteg) | (STM, ATM, (ADSL2, ADSL2+:) Packet) |
Az interfész két oldalának azonosítására sokféle jelölés van forgalomban:
C - Central office side R - Remote end (Központ oldal) (Távolvég) (Hálózati oldal) (Előfizetői oldal) +-------+ előfizetői réz érpár +-------+ | ATU-C | ---------------------- | ATU-R | +-------+ +-------+ downstream --> <-- upstream +-------+ +-------+ | LTU | ---------------------- | NTU | +-------+ +-------+ +-------+ +-------+ | DSLAM | ---------------------- | MODEM | +-------+ +-------+ +-------+ +-------+ | COE | ---------------------- | CPE | +-------+ +-------+
Az ADSL rendszerben DMT (Discret MultiTone - diszkrét több vivős) modulációt használnak.
frekvenciaraszter: | 4.3125 kHz |
a DMT csatorna vivőfrekvenciák száma: (ADSL, ADSL2) | 256 #0...255 |
a DMT csatorna vivőfrekvenciák száma: (ADSL2+) | 512 #0...511 |
a jelzési sebesség (szimbólum sebesség (data symbol rate)) az egyes DMT csatornákban: | 4 kBaud (250 us) |
az egyes DMT csatornákban továbbított bitek száma: | 2...15 Az aktuális érték az egyes csatornákban a jel/zaj viszony értékétől függ. A konkrét érték az inicializáláskor kerül meghatározásra. |
becsült csatornakapacitás (net data rate)): | ADSL Down: 256 * 8 * 4000 = 8192 kbit/s (minden csatornában 8 bitet továbbítunk) ADSL2 Down: min 8 Mbit/s, Up: 800 kbit/s ADSL2+ Down: min 16 Mbit/s, Up: 800 kbit/s |
modulációs technika: | IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) Az egyes csatornákban továbbítandó jelek komplex amplitúdó és fázis értékeiből meghatározza a hozzátartozó időfüggvény mintáit. |
ahogy az irodalomban olvasható:
és ahogy a menedzselő rendszer képernyőjén látszik.
Az ADSL adó vevők alaptípusai:
A vonali spektrum adatai az egyes alaptípusokra:
ADSL típus | irány | alsó frekv. [kHz] | felső frekv. [kHz] | DMT vivők száma |
---|---|---|---|---|
ADSL, ADSL2 EC POTS | downstream | 25,875 | 1104 | 249 #6...255 |
ADSL2+ EC POTS | downstream | 25,875 | 2208 | 505 #6...511 |
ADSL, ADSL2 FDD POTS | downstream | 138 | 1104 | 223 #32...255 |
ADSL2+ FDD POTS | downstream | 138 | 2208 | 479 #32...511 |
ADSL, ADSL2, ADSL2+ FDD/EC POTS | upstream | 25,875 | 138 | 26 #6...32 |
ADSL, ADSL2, EC ISDN | downstream | 120 | 1104 | 227 #28...255 |
ADSL2+ EC ISDN | downstream | 120 | 2208 | 483 #28...511 |
ADSL, ADSL2, FDD ISDN | downstream | 254 | 1104 | 197 #59...255 |
ADSL2+ FDD ISDN | downstream | 254 | 2208 | 453 #59...511 |
ADSL, ADSL2, ADSL2+ FDD/EC ISDN | upstream | 120 | 276 | 36 #28...64 |
Kiegészítések:
1) Az ADSL2, ADSL2+ POTS modemeknek kidolgozták egy megnövelt hatótávolságú változatát (Reach Extended ADSL).
Ezen modemek leirányú jelének spektruma eltér az alap modemek jelének spektrumától.
2) Az ADSL2, ADSL2+ POTS modemeknek kidolgozták egy megnövelt felirányú csatornakapacitású változatát (Extended Upstream Bandwidth).
Ezen modemek felirányú jelének spektruma eltér az alap modemek jelének spektrumától.
3) All digital mode - A teljes frekvenciatartományt ADSL átvitelre használják, nincs se POTS se ISDN szolgáltatás.
Data rate definitions:
Az ADSL DSLAM/modem (ATU-C/ATU-R) adóegységének blokkvázlata látható a következő ábrán:
V-C/ Fast path bits from init U-interface T-R | | +----+ +-----+ +---+ +-+ +---+ +-+ +--|--+ +--------+ +----+ +---+ +---+ ASx-|->|STM |-| Mux/|-|CRC|-|D|-|FEC|-|D|--------->--|Tone | |Constel-|-| |-| | | | LSx-|->|or |-|Sync | +---+ |A| +---+ |A| |orde-| |lation |-|IDFT|-|P/S| |DAC| analog or -| |ATM |-|Contr| |T| |T| |ring | |encoder |-| |-| | | | output | | | | | |A| |A| | |-| and |-| |-| |-| |---> ATM-|->|if. |-| | +---+ |B| +---+ |B| +------+ | | |Gain |-| |-| | | | |+-| | | |-|CRC|-|U|-|FEC|-|U| |Inter-| | | |scaling |-| |-| | | | | | | | | +---+ |F| +---+ |F|->-|leaver|-| | | |-| |-| | | | | +----+ +-----+ +-+ +-+ +------+ +-----+ +--------+|+----+|+---+ +---+ EOC Interleaved path Zi XiA továbbítandó nx32 kbit/s sebességű felhasználói adatfolyam az ASx, LSx, ATM portokon keresztül soros formában érkezik az ATU-C bemenetére (STM or ATM if.). A Mux/Sync Contr. áramkör kapcsolja a hordozócsatornákat a kiválasztott átviteli útra (fast / interleaved path). A következő lépés a soros/párhuzamos átalakítás, a felhasználói adatfolyamból 250 us-nyi (1/4000 Baud) részletet eltárolunk egy adat bufferbe (DATABUF), úgy hogy ellenőrző összeget is képezünk (CRC). A max. 256 byte méretű DATABUF-ban állítjuk össze keretezett formában (ADSL keret) a továbbítandó felhasználói adatfolyam részletet.
ADSL2, ADSL2+ modemeknél a Fast/Interleaved utakat többszörözik.
Az ADSL keret vázlatos ismertetése:
+----------------------+ | fast data buffer | - a fast átviteli úthoz rendelt keretrész +----------------------+ | interleaved data buf.| - az interleaved átviteli úthoz rendelt keretrész +----------------------+A nem használt úthoz tartozó buffer mérete 0.
+----------------------+ | fast byte | - CRC, EOC továbbítása +----------------------+ | fast data bytes | - Hordozócsatornák, keretszinkron +----------------------+ | FEC bytes | - Hibajavításra szolgáló byteok +----------------------+ (FEC - Forward Error Coding)
Az adat buffer tartalmának összeállítása után a következő lépés az adat buffer bitjeinek a DMT csatornákhoz rendelése (Tone ordering). Ha sok adatbitet (8...15) lehet egy csatornán továbbítani, akkor opcionális Trellis kódolással javíthatjuk az átviteli rendszer teljesítőképességét. Egy DMT csatornán továbbítható adatbitek számát a csatornában az inicializálás során mért jel/zaj viszony határozza meg (bits from init). A következő lépésben az adóegység minden egyes DMT csatornához egy komplex számot rendel, mely leírja a DMT csatornában a továbbítandó bitekhez rendelt vonali szimbólum amplitúdóját és fázisát (Constellation encoder). A műveletet minden DMT csatornára elvégezve a Constellation encoder kimenetén összeáll a vonali jel spektruma egy DMT szimbólum időtartamra (250 us). A vonali jel időbeli mintáit ebből inverz Fourier transzformációval kapjuk meg (IDFT). A minták száma 512 ATU-C, 64 ATU-R esetén. A kiszámított mintákból sorbaállítás (P/S) és D/A konverzió DAC után kapjuk meg az időben folytonos vonali jelet.
A vonali réteg fő átviteli paraméterei
Ezek a paraméterek az ADSL modemek mérési eredményei, és a menedzselő rendszeren keresztül hozzáférhetőek:
Bit rate, Stream Rate | az elérendő (tervezett) bitsebesség (specifikáció (max. min. érték)) | ||||||||||||||
az elérhető - a DMT csatornákban mért jel/zaj viszony alapján meghatározott - bitsebesség
| a mért jel/zaj viszony decibelben a követelményhez viszonyítva. | Az ADSL rendszereket 10e-7 hibaarányra méretezik, e hibaarányhoz tartozó zajszint az SNR Margin (a relatív jel/zaj viszony) viszonyítási alapja (0 dB). (Emlékeztetőül, PCM rendszereknél ez a hibaarány érték 10e-6 volt.) A jel/zaj viszonyra a menedzselő rendszerben követelményt (Desired Margin, Target SNR) is megadhatunk. A tipikus érték 6 dB. Ez azt jelenti, hogy a megkövetelt jel/zaj viszony 6 dB-el nagyobb, mint a 10e-7-es hibaarányhoz tartozó érték. Ez azt is jelenti, hogy a zajteljesítmény akár négyszeresére is növekedhet az összeköttetésben annak zavarása nélkül. A zaj túlnyomórészt áthallási zaj, ennek időbeli ingadozását okozhatja az, hogy egyes időintervallumokban változó számú előfizető használja az ADSL-t egy kábelben. Az adott és vett jelteljesítményekből meghatározható előfizetői réz érpár csillapítás.
| Az ADSL adó kimenőteljesítménye
| Az ADSL keret típusa
| Trellis vonali kódoló használata
| A késleltetés az interleave átviteli úton.
| DMT csatornánkénti bitkiosztás. Megadja, hány bitet lehet átvinni DMT-csatornánként. |
|
Illusztráció:
A Power Management szempontjából a DSLAM-nek három működési állapota van:
Inicializáláskor a DSLAM L0 állapotban kezd el adni. Ha a teljesítménycsökkentés
kritériuma fennáll, a DSLAM felveszi az L2 állapotot, lépésekben csökkenti az adószintet
az optimális jel/zaj viszony eléréséig.
A teljesítménycsökkentés paraméterei a DSLAM menedzselő rendszerében programozhatóak.
A hordozócsatornák továbbítására az U-interfészen két út áll rendelkezésre:
Tx PDU1 .. PDUn | | +|-------|+ | MUX, ENC| --- VC, LLC encapsulation (multiplexing) +----|----+ |------- AAL5 frame +----|----+ | ATM AAL | +----|----+ |------- 48 bytes segments another ATM +----|----+ interface | ATM ATM | | +----|----+ +--------------+ |------- 53 bytes (ATM) cells (VPI/VCI) AS1| |AS0 +--|-|----+ | PHY ADSL| +----|----+ DMTAz adatfolyam sebessége a DSLAM menedzselő rendszerében 32 kbit/s-os lépcsőkben programozható.
HDLC +--------------|-----------------+ | Address | 0xFFFF (Broadcast) +--------------------------------+ | Control | 0x0003 (Unnumbered information) +--------------------------------+ | Data | | | | | +-----------|--------------------+ FCS Ezt a formát főleg stream-ek (VoIP, Video) továbbítására használják.
A fizikai rétegen túl az adatkapcsolati (ATM) réteg is nyújt adatfolyam multiplexelési lehetőséget a felhasználó számára ATM VC-k (virtuális áramkörök) formájában. Egy ADSL összeköttetésben több ATM virtuális áramkör alakítható ki.
Az adatfolyamok multiplexelésére két eljárást dolgozták ki:
A multiplexelés utáni AAL5 keretek felépítése:
Megjegyzések:
Itt megkülönböztetett figyelemben részesítjük az ilyen rendszerekben a
kapcsolatfelépítésre használt PPP protokoll multiplexelését az AAL5 keretbe. (PPPoA, RFC 2364)
Bridged Ethernet Routed Protocols PPPoA
(RFC 1483) (RFC 1483)
+----AAL5---+ +----AAL5---+ +----AAL5---+
| | | | | |
| Ethernet | | Payload | | PPP |
| frame | | | | Payload |
| | | | | |
+-----------+ +-----------+ +-----------+
| AAL5 | | AAL5 | | AAL5 |
| trailer | | trailer | | trailer |
+-----------+ +-----------+ +-----------+
Bridged Ethernet Routed Protocols PPPoA
(RFC 1483) (RFC 1483)
+----AAL5---+ +----AAL5---+ +----AAL5---+
| LLC header| | LLC header| | LLC header|
+-----------+ +-----------+ +-----------+
| | | | | |
| Ethernet | | IPv4 | | PPP |
| frame | | frame | | payload |
| | | | | |
+-----------+ +-----------+ +-----------+
| AAL5 | | AAL5 | | AAL5 |
| trailer | | trailer | | trailer |
+-----------+ +-----------+ +-----------+
Bridged Ethernet Routed Protocols PPPoA
DSAP 0xAA 0xAA 0xFE
SSAP 0xAA 0xAA 0xFE
CONTROL 03 (UI PDU) 03 (UI PDU) 03
OUI 00-80-C2 00-00-00 NLPID=PPP 0cCF
Type 00-01 (802.3)
00-02 (802.4) ----------
A multiplexelési, keretezési eljárást az IETF RFC 2684-írja le (korábbi verzió az IETF RFC 1483, ezt gyakran az eljárások azonosítójaként is használják):
A PPPoE kereteket a fentiekből köbetkezően az ADSL modemek bridgelik.