Oktatási segédlet - TTMER37 Jelátvitel hozzáférési hálózaton

Elméleti összefoglaló

Tartalom:

Az elméleti összefoglalóban szereplő betűszavak értelmezéséhez használhatja a tárgymutatót!
Az elméleti összefoglalóban szereplő linkekre kattintva a kötelezőn felül mélyítheti el ismereteit az adott témakörben.

Jelátvitel kötött időosztásos elven működő hozzáférési hálózaton (ISDN)

A kötött időosztásos elven működő hozzáférési hálózat tipikus példája az ISDN előfizetői hálózat, melynek elvi vázlata látható a következő ábrán:

A digitális (ISDN) telefonok csatlakoztatása a központhoz az ún. digitális készülék vonalon (Digital Subscriber Line - DSL) keresztül történik, mely a következő szolgálatokat nyújtja:

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 sebesség192 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.

Vonali kódolás

A jelátvitel a készülékek és a központok belsejében az áramkörök között kétállapotú digitális jelek formájában valósul meg. Ezt a jelet azonban nagyobb távolságra nem lehet továbbítani az alább részletezett okok miatt. A nagyobb távolságra továbbításhoz a bináris jeleket át kell alakítani. Az átalakítás két alapeljárása:

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

Beszédátvitel rugalmas időosztásos elven működő hálózaton (VoIP)

A rugalmas időosztásos elven működő beszédávitelre szolgáló hálózat tipikus példája a VoIP hálózat. Ezt többnyire magánhálózatokban használják. A magán IP hálózati központhoz (LE) csatlakoztatható készülékek Ethernet interfésszel rendelkeznek. Az alközpont (PABX, CM) gyártók IP telefonjai szolgáltatásban ISDN kompatibilisek.

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 jeltopológiabitsebességjelszintkábelvonali kódolásjelzési sebességMegjegyzés
10BASE-T csillag10 Mbit/s +/-2.5V (2.2V...2.8V) kettő sodrott érpárManchester II. átmenet kódolás 20 MBaud
100BASE-TX csillag100 Mbit/s0V...+/-1Vkettő 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).

Adatátvitel rugalmas időosztásos elven működő hozzáférési hálózaton (ADSL, Internet)

A rugalmas időosztásos elven működő adatátvitelre szolgáló hozzáférési hálózat tipikus példája az ADSL hálózat, melynek elvi vázlata látható a következő ábrán:

Ennek gyakorlati megvalósításai a távközlési mintahálózat xDSL alhálózatában taláhatók.

Referencia pontok:

A hálózat egyes elemei szabványos, ún. referenciapontokon keresztül kapcsolódnak össze (az interfész specifikációkat ezekre a pontokra adták meg). A referenciapontok jelölése hasonló az ISDN előfizetői hálózatban alkalmazott jelölésekkel:

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.

Jelölések: