RN2_k21_01_LastMile - Institut für Verteilte Systeme

21.
Modems für "die letze Meile"
 Nach wie vor Kupferkabel zwischen Vermittlung und Teilnehmer:
- meist keine aktiven Komponenten/Verstärker, früher Pupin-Spulen,
- Leitungslängen: 75% < 2 km; 98% < 8 km.
 Digitale Übertragung im Backbone-Netz.
 Uko für ISDN Teilnehmer (USA: DSL=Digital Subscriber Line).
 HDSL - High Speed Digital Subscriber Line
-
gegenüber PCM30 Primärratenanschlüssen verbesserte Modemtechnik,
High-Speed impliziert Übertragungsgeschwindigkeiten > ISDN,
Symmetrisch: upstream = downstream Rate,
2 MBit/s , 3 Leitungspaare, 1,5 MBit/s , 2 Leitungspaare,
SDSL: 1 Paar, 2 Mbit/s, 3 km,
 ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line: Upstream ≠ Downstream.
 VDSL - Very high rate Digital Subscriber Line.
 RADSL = Rate Adaptive Digital Subscr. Line.
 T-DSL - Handelsname für die ADSL Technik der Deutschen Telekom:
- Downstream: (768)/1000 - 3000 kbps,
Upstream: 128 - 384 kbps,
 Standardisierungsgremium: ETSI TM3
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21.1 xDSL – Schnelle Zugangstechniken
 Zielsetzung:
-
Hohe Datenrate vor allem downstream,
Koexistenz mit dem Telephon,
Multimedia-Ströme,
günstige Kosten.
PSTN
ATM
Splitter
Teilnehmeranschlussleitung
Splitter
 Leistungsmerkmale:
- Z.B. 5,5 km / 0,5 mm Kabel / 1,5 Mbit/s / 16 kbit/s
- Z.B. 2,7 km / 0,4 mm Kabel / 6,1 Mbit/s / 576 kbit/s
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 Standard-Datenraten für ADSL:
- downstream (zum Teilnehmer): n * (1536 bzw. 2048) kbit/s
- upstream (vom Teilnehmer): 16, 64, 160, 384, 544, 576 kbit/s
 Twisted-Pair Teilnehmerleitung [Bellcore]:
- typische Telefonleitung mit 22 Spleiss-Stellen,
- 90 dB bei 1 MHz und 5 km.
 Modulation & Codierung:
-
DMT: Discrete Multitone Transmission,
255 * 4 kHz Sub-Kanäle,
in jedem Kanal QAM,
FEC Fehlerkorrektur.
 Frequenzgetrenntlage-Verfahren =>
P
O
T
S
upstream
downstream
1000
4
 Oder mit Echokompensierung =>
P
O
T
S
upstream
4
3
kHz
downstream
kHz
1000
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21.2 VDSL - Very high data rate DSL
 Zielsetzung: HDTV & Videokonferenz auf vorhandenen Kupferleitungen.
 Leistungsmerkmale:
-
symmetrische Variante mit Echokompensierung,
downstr.: Bruchteil von 155.52 MBit/s (ATM),
upstream: 1.6, 2.3, 19.2 MBit/s
Platz für Telefon und ISDN,
P
I
1500 m: 12.96 MBit/s,
upO
S
T
D
stream
1000 m: 25.92 MBit/s,
S
N
300 m: 51.84 MBit/s
4
80
300
700
downstream
1000
10.000
kHz
 Diskutierte Übertragungscodes für VDSL:
-
CAP Carrierless AM/PM (QAM, QPSK upstr.)
DMT Discrete Multitone basiert auf DFT,
DWMT Discrete Wavelet Multitone
SLC Simple Line Code: Basisband gefiltert
FEC: Reed Solomon
 Mehrgerätekonfigurationen
- NT aktiv: Ethernet-Hub,
- NT passiv: FDM
 Lean & Mean Variante: Langfristig nur noch ein Modem.
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21.3 Kabelverteilnetze (CATV)
21.3.1 Umbau zum bidirektionalen Netz:
 Aktuelles Angebot auf dem TV-Verteilnetz der Kabel BW:
~ 40 analoge und ~100 digitale TV-Programme,
- 2 analoge Telephonkanäle (non ISDN),
- Internetzugäng: 64 kbps bis 10 Mbps.
 Erweiterung des TV-Verteilnetzes:
- HF-Verstärker und Frequenzweichen,
- Kopfstation mit Internetanschluss,
- Splitter, Taps, Settop-Boxes.
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21.3.2 Kabel-Modems (Siehe auch Hochgeschwindigkeitsnetze)
47
300
446 470
606
MHz
 Downstream in einem TV-Kanal: 6 MHz.
 Upstream 2 MHz Band im zwischen 10 - 32 MHz.
 Alternativ Daten-Kanäle außerhalb des TV-Spektrums.
 Moderne Systeme arbeiten mit einem Paketprotokoll.
 Ältere Systeme auch mit Punkt-zu-Punkt Szenarien.
 Nutzung bis ca. 1 GHz möglich.
 Gemeinsames Medium
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mit anderen Teilnehmern geteilt, jedoch unter Kontrolle der Kopfstation,
Sequentialisierung im upstream-Kanal: S-CDMA
Timing Advance für die Klientenstatioen,
downstream durch Router verteilt
mehrere TV-Kanäle verwendbar
10% Protokolloverhead
Verschlüsselung.
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 Aufbau ähnlich wie konventionelle Modems:
-
höhere Symbolrate als traditionelle Modems,
Teilnehmer-Schnittstelle PC-Bus, Ethernet,
upstream QPSK 600 kbit/s - 10 MBit/s,
downstream QAM bis zu 43 MBit/s,
TV-KABEL
RAM
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Oszillator
Tuner
Modulator
Demodulator
D/A Cnv.
A/D Cnv.
Signalprozessor
Ethernet,
PC-Bus ...
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21.3.3 Optische Verteilstrukturen
 FTT{ C, B, N, H }
= Fiber to the {Curb, Building, Neighborhood, Home}
 500 - 3000 Teilnehmer an einer Trunk-Glasfaser.
 ATM-Pakete mit z.B. 155 Mbit/s.
 ONT = Optical Network termination:
- letztes Teilstück evtl. ADSL oder HDSL
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