Az elméleti összefoglalóban szereplő betűszavak értelmezéséhez használhatja a tárgymutatót!
Az elméleti összefoglalóban szereplő linkekre kattintva a kötelezőn felül mélyítheti el ismereteit az adott témakörben.
A digitális (ISDN) telefonok csatlakoztatása a központhoz az ún. digitális készülék vonalon (Digital Subscriber Line - DSL) keresztül történik, mely a következő szolgálatokat nyújtja:
A digitális készülék a két B-csatorna közül csak egyet használ jelátvitelre.
A másik B-csatorna felhasználható pl. egy
adatátviteli terminal jelének átvitelére.
A terminalok nagy része 64 kbit/s-nél kisebb sebességű
jelet szolgáltat. A sebességkonverziót az ún. terminal adapter
(digitális modem) végzi el, melyet sok esetben a készülékbe beépítenek.
Pont-multipont konfiguráció esetén a kettő B csatorna teszi lehetővé két készülék egyidejű
csatlakozását a központhoz.
Megjegyzés: Ez a köznapi modemes "betárcsázós" adatátviteli eljárás kezd kimenni a divatból.
A kezdeti pont-pont közötti adatátviteli szolgáltatást a gyakorlatban kevesen használták,
és a mára az internetes szolgáltatások (web, e-mail) teljesen kiszorították annyira, hogy
korszerű központban már ez meg sem található a modemes adatátviteli szolgáltatás.
A laborban található digitális telefonok vonali interfészének néhány jellemző adata található a következő táblázatban:
Paraméter | nyilvános (T-COM-S ) | nyilvános (T-COM-U) | BCM 50 | Definity |
---|---|---|---|---|
interfész | S | U | U | U |
konfiguráció | pont-multipont | pont-pont | pont-pont | pont-pont |
payload bitsebesség | 144 kbit/s (2B+D) | 144 kbit/s | 144 kbit/s | 144 kbit/s |
overhead (OH) bitsebesség | 48 kbit/s | 16 kbit/s | 112 kbit/s | 16 kbit/s |
bitsebesség az interfészen | 192 kbit/s | 160 kbit/s | 512 kbit/s | 160 kbit/s |
jelzési sebesség | 192 kBaud | 80 kBaud | 512 kbaud | 160 kbaud |
átviteli mód | négyhuzalos | kéthuzalos echotörlés | kéthuzalos ping-pong | négyhuzalos |
vonali kódolás | inverz AMI | 2B1Q | AMI | AMI |
BRI keretidő | 250 us (2x(2B+D+OH) | 1.5 msec (12x(2B+D+OH)) | 125 us | 125 us |
jelzés (Layer1+2+3) | HDLC+LAPD+DSS1 | HDLC+LAPD+DSS1 | Stimulus | DSS1 |
táplálás | helyi (NT-ből) | távtáplálás egy készülékre | távtáplálás | távtáplálás |
A digitális készülék vonali interfészek lehetnek kéthuzalosak vagy négyhuzalosak.
A kéthuzalos kétirányú digitális átvitelt a szolgáltatók többféleképpen valósítják meg:
Nyilvános és magánhálózati digitális telefonok
Digitális (ISDN) távbeszélőkészülékek készülnek mind nyilvános, mind magánhálózati központokhoz.
A nyilvános ISDN hálózati központhoz (LE) csatlakoztatható készülékek a nemzetközi ISDN szabvány (ITU-T I.430, Q.921(LAPD)/Q.931(DSS1)) szerint felépített készülékek ISDN S0 interfésszel.
Az alközpont (PABX) gyártók digitális távbeszélő készülékei szolgáltatásban ISDN kompatibilisek, fizikai megvalósításuk (jelátvitel, keretezés) azonban nem szabványos, egyszerűbb a nyilvános hálózati készüléknél. Ennek egy lehetséges magyarázata az, hogy az alközponti szolgáltatások nem igénylik nyolc készülék csatlakoztathatóságát egy végpontra, hanem csak pl. kettőt, egy telefont és egy modemet. Ez pedig nem igényli a pont-multipont konfiguráció implementálását.
A vonali kódolás az alapsávi (modulációt nem használó, ezáltal a jel spektruma nem tolódik el a frekvenciatengelyen) digitális jelátvitelben az a művelet, mely során a továbbítandó információhoz - a forrás szimbólumsorozathoz - olyan jelsorozatot - vonali szimbólumsorozat - rendelünk, mely az átviteli úton a legkisebb torzítással halad át.
A vonali kódolási eljárásokkal szemben a következő alapvető követelményeket támasztják:
Sebesség definíciók a digitális jelátvitelben:
Ritka az az eset, amikor a két érték megegyezik. Például a 2B1Q kódolásnál a jelzési sebesség fele a bitsebességnek, míg a Manchester kódolás esetén a jelzési sebesség a duplája a bitsebességnek.
A bináris szimbólumok jelölése (az ITU-T V.2 ajánlása alapján):
Vonali kód osztályok: - Részletezés
Az IP telefonok csatlakoztatása a központhoz az ún Ethernet interfészen keresztül történik, mely a következő szolgálatokat nyújtja:
A jelátviteli és jelzésátviteli szolgálat megvalósítása a LAN interfészeknél használatos TCP/IP modell alapján történik:
OSI TCP/IP layer layer +---------------------------------------------------------+------+ | 7 Alkalmazási réteg˙ | 5 | | 6 az interfész szempontjából nincs specifikálva | | | 5 DHCP, (IP címek), RTP (beszédminták) | | +---------------------------------------------------------+------+ | 4 Szállítási réteg | 4 | | UDP csomagok (port id.) | | | | | +---------------------------------------------------------+------+ | 3 Network: Hálózati réteg | 3 | | IP csomagok (IP címek) | | | | | +---------------------------------------------------------+------+ | 2 Adatkapcsolati réteg | 2 | | MAC csomagok | | +---------------------------------------------------------+------+ | 1 Physical PHY: Fizikai réteg | 1 | | Ethernet csomagok (Ethernet 10/100/1000BASE-T) | | +---------------------------------------------------------+------+ Egyes dokumentumok (pl. RFC1122) az alsó két réteget egy rétegként kezelik. E dokumentumok szerint a TCP/IP modell csak négy rétegű.Az Ethernet interfésznek számos megvalósítási formája létezik. Ezek közül - a laborban is - következőket használjuk:
szabvány szerinti jel | topológia | bitsebesség | jelszint | kábel | vonali kódolás | jelzési sebesség | Megjegyzés |
---|---|---|---|---|---|---|---|
10BASE-T | csillag | 10 Mbit/s | +/-2.5V (2.2V...2.8V) | kettő sodrott érpár | Manchester II. átmenet kódolás | 20 MBaud | |
100BASE-TX | csillag | 100 Mbit/s | 0V...+/-1V | kettő sodrott érpár (Cat 5) | 4B/5B (blokk kódolás) , MLT-3 (pszeudoternáris kódolás, spektrumalakítás, sávszélesség csökkentés) | 125 MBaud | "fast" ethernet |
A 10/100BASE-TX interfész az átvitel kezdetén megméri a kábelt és ennek alapján dönti el, hogy a fenti két megvalósítás közöl melyiket fogja a jelátvitelre használni.
Az Ethernet csomag keretezése a fizikai rétegen a következő: (IEEE.802.3)
bytes +--------------------------------+ 7 | Preamble | 7 x 10101010 vevő óra szinkronizálása az adóhoz +--------------------------------+ 1 | SFD Start of Frame Delimiter | 10101011 keret kezdet +================================+ | D Payload (MAC+IP+TCP/UDP+Appl)| 60-1514 | | | | +================================+ 4 | Frame Check Sequence | Kód keret hiba ellenőrzéshez +--------------------------------+A beszédmintákat továbbító RTP (Real-time Transport Packet) csomag keretezése:
bytes +--------------------------------+ h | Header | +--------------------------------+ p | Payload | +--------------------------------+A csomag fejlécében (szállítólevél) (Header) a következő információk találhatók:
A csomag rakományát (Payload) a továbbított beszédminták kódszavai alkotják.
A rakományt az IP telefon RTP packet assemblere - nx10 ms hosszúságú beszédszegmens kódszavaiból szerkeszti össze. A funkció paramétere az "n" csomagméret (n=1..6 rendszerint).
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 a digitális jelek átvitelére használt modulációs eljárások közül a DMT (Discret MultiTone - diszkrét több vivős) modulációt hasznáják.
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:
Az ADSL adó vevők alaptípusai:
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)
A vonali réteg fő átviteli paraméterei
Ezek a paraméterek az ADSL modemek mérési eredményei, és a menedzselő rendszeren keresztül hozzáférhetőek:
Stream Rate 1) | az elérendő (tervezett) bitsebesség (specifikáció (max. min. érték)) |
Attainable bit rate | az elérhető - a DMT csatornákban mért jel/zaj viszony alapján meghatározott - bitsebesség |
Stream Noise Margin | a mért jel/zaj viszony decibelben a követelményhez viszonyítva. 2) |
Stream Attenuation | Az adott és vett jelteljesítményekből meghatározható előfizetői réz érpár csillapítás. |
Stream Output Power | Az ADSL adó kimenőteljesítménye |
Service mode | Az ADSL keret típusa |
Trellis Encoding | Trellis vonali kódoló használata |
Interleave delay | A késleltetés az interleave átviteli úton. |
Bits/channel | DMT csatornánkénti bitkiosztás. Megadja, hány bitet lehet átvinni DMT-csatornánként.
|
1) Adat sebesség definíciók:
2) 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.
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.