xdsl: Eine Einführung

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1 Thomas Starr John Cioffi Peter Silverman xdsl: Eine Einführung Erläutert ISDN, HDSL, ADSL und VDSL ADDISON-WESLEY An imprint of Pearson Education Deutschland GmbH München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Inhaltsverzeichnis DSL-Grundlagen DSL-Alternativen: Glasfaser, drahtlos und Koax Weltweite Umspannung Sprachbandmodems und DSL-Technologien Übertragungsmodi Richtung Taktgabe Kanäle Einzel- und Multipunkt-Topologien DSL-Fachbegriffe Übertragungsrate und Reichweite Nebensprechen Unterstützende und hindernde Kräfte Anwendungen Entwicklung der digitalen Übertragung DSL-Typen DSL-Designgrenze DSL-Vorläufer Basisanschluss-ISDN Basisanschluss-ISDN - Entwicklung Basisanschluss-ISDN - Fähigkeiten und Anwendungen Basisanschluss-ISDN - Übertragungstechnik Basisanschluss-ISDN - Reichweitenverlängerung DAML IDSL HDSL HDSL - Entwicklung HDSL - Fähigkeiten und Anwendungen HDSL - Übertragungstechnik HDSL - zweite Generation ADSL ADSL - Definition und Referenzmodell ADSL - Entwicklung ADSL - Fähigkeiten und Anwendungen ADSL - Übertragungstechnik ADSL - Zukunft

3 6 Inhaltsverzeichnis 2.6 VDSL VDSL - Definition und Referenzmodell VDSL - Entwicklung VDSL - Fähigkeiten und Anwendungen 67 3 Twisted-Pair als Übertragungsmediuni Twisted-Pair - Entwicklung Telefonnetz und Ringleitungsinfrastruktur Zuleitungsinfrastruktur Digitaler Schleifenträger (DLC) Verteilerinfrastruktur Wire Gauge (AWG) Überbrückte Abgriff stellen Pupinisierte Ringleitungen Verteilung der Ringleitungslänge Konfiguration der Kundenanlagen Leitungsversorgung Aktivierung/Deaktivierung Netzstrom Charakterisierung der Übertragungsleitung »ABCD«-Modellierung RLCG-Charakterisierung der Übertragungsleitung Charakterisierung des Abschnitts mit einer überbrückten Abgriffstelle Ladungsspulen - Reiheninduktivität Berechnung der Transferfunktion Messungen zur Berechnung der RLCG-Parameter Symmetrie - Metall-und Längsströme Störungen Nebensprechrauschen Funkrauschen Impulsgeräusch Spektrale Kompatibilität Interferenz zwischen DSLs und Multiplexern Selbstinterferenz Spektrale Leistungsdichte (PSD) von FEXT und NEXT Emissionen von DSLs 126

4 Inhaltsverzeichnis Weitere 2-Port-Netzwerke Reziproke und verlustlose 2-Port-Schaltungen Analoges Filterdesign und T(s) Verlustlose Realisierung von H(s) Frequenzskalierung, Größenskalierung und Frequenzumwandlungen Aktive Filter Port-Netzwerke für DSLs POTS-Splitter Hybridschaltungen Literaturhinweise Vergleich mit anderen Medien Fiber-to-the-Home Koax und Faser-Koax-Hybridlösungen Drahtlose Alternativen Satellitendienste Literaturhinweise Duplexübertragungsverfahren Vieradriger Duplexbetrieb Echokompensation Adaptive Echokompensation Zeitmultiplexverfahren Frequenzmultiplexverfahren Literaturhinweise Grundlegende digitale Übertragungsmethoden Modulation / Demodulation - Grundlagen Kanal mit additivem weißem Gauß'schem Rauschen Grenzwert, Signal-Rausch-Abstand und Kapazität Basisbandcodes B1Q-Leitungscode (ISDN und HDSL) Pulsamplitudenmodulation Binärübertragung mit Gleichstromkerben B3T-Leitungscode, B5B-Modulation Aufeinander folgende Übertragung 192

5 8 Inhaltsverzeichnis Passbandcodes Quadraturamplitudenmodulation Trägerlose Amplituden-/Phasenmodulation Weitere Quadraturmodulationsmethoden Konstellationen für QAM/CAP und Vergleich mit VSB Komplexe Basisband-Entsprechungen Literaturhin wei se Intersymbol-Interferenz, Entzerrung und DMT Intersymbol-Interferenz ISI quantifizieren Entzerrung Sendeentzerrung Teilreaktionserkennung Maximale Erkennungswahrscheinlichkeit (Viterbi-Algorithmus) Mehrkanal-Leitungscodes Kapazität des AWGN-Kanals Einfache Mehrkanalübertragung Bespulungsalgorithmen Kanalaufteilung Entzerrung für die Aufteilung mehrerer Kanäle ADSL T1.413 DMT Clipping und Skalierung (Spitzen/Durchschnittsaspekte) Fast-Fourier-Transformationen für DMT Multiplexmethoden für die Mehrträgerübertragung Unterdrückung von Schmalbandrauschen Trellis-Kodierung Konstellationsaufteilung und -erweiterung Weitere häufig benutzte Codes Turbo-Codes Fehlerkontrolle Einfache Fehlerkontrolle Reed-Solomon-Codes Interleaving-Methoden Verkettungs- und Mehrschichtkodierung Der ADSL-Sonderfall Zyklische Redundanzprüfung (CRC) Scrambler Literaturhinweise

6 Inhaltsverzeichnis 9 8 Initialisierung, Taktgabe und Leistung Initialisierungsmethoden Aktivierung Verstärkungsinitialisierung Synchronisation (Takt, Rahmen) Identifizierung des ersten Kanals Kanalentzerrung Identifizierung des Sekundärkanals Anpassung von Sender und Empfänger Aktualisierung der Empfängerentzerrung Berichtigung des Senders Leistungsmessung Prüfschleifen und Rauscherzeugung Messung der Leistung Methoden zur Taktwiederherstellung Grundlegende PLL-Operation Taktwiederherstellung mit offener Schleife Entscheidungsgerichtete Taktwiederherstellung Zeiger- und Einfügen/Löschen-Mechanismen Rahmensynchronisation Zeitunabhängige VCO-Implementierung Literaturhinweise Netzverwaltung OAM&P-Merkmale Qualifizierung der Ringleitung DSL und das ISO-Referenzmodell Das ISO-Modell Theorie und Praxis Das TCP/IP-Schichtenmodell ATM im siebenschichtigen Modell Funktionen der Bitübertragungsschicht Funktionen der Schichten ab der Sicherungsschicht ADSL: die Bitpumpe Das ADSL-Referenzmodell Das ATU-C-Referenzmodell Das ATU-R-Referenzmodell Konfigurationen für die ATM-Unterstützung 403

7 10 Inhaltsverzeichnis 11.5 Rahmung Struktur des Superrahmens Struktur des schnellen Datenpuffers Struktur des Interleave-Datenpuffers Betrieb und Wartung Initialisierung Literaturhinweise ATM-Übertragungskonvergenz unter ADSL Funktionen der ATM-Übertragungskonvergenz Übertragungskonvergenz in der ADSL-Umgebung Literaturhinweise Rahmenbasierte Protokolle unter ADSL PPP in rahmenbasierter ADSL-Umgebung RFC PPP im HDLC-ähnlichen Rahmen RFC 1661-Punkt-zu-Punkt-Protokoll FUNI unter ADSL Struktur des FUNI-Rahmens Kapselung Literaturhinweise ADSL und Ende-zu-Ende-Systeme Übersicht über eine allgemeine DSL-Architektur Die Kundeneinrichtung Die DSL-Ringleitung DSL-Abschluss am Betreiber- oder entfernten Standort Back-End-Datennetzwerk des Betreibers Schnittstelle zum Service-Provider-Netzwerk Potentielle ADSL-Dienste und Anforderungen ADSL-Architekturen für verschiedene Geschäftsmodelle Einige ADSL-Architekturen Paketbasierte Architektur für kleine Installationen ATM-Anschlussnetzwerke RFC PPP über ATM Tunnel-Gateway-Architektur PPP-abgeschlossene Aggregation, Literaturhinweise 441

8 Inhaltsverzeichnis Netzarchitektur und Regulierung Privatleitung Leitungsvermittlung Paketvermittlung ATM Remote Terminal Datenanschluss über unabhängige Netzbetreiber Regulierung A B C Standards ITU Tl-Ausschuss ETSI ADSL-Forum ATM-Forum DAVIC IETF EIA/TIA IEEE Der Wert von Standards und die Beteiligung an ihrer Entwicklung Standardisierungsverfahren Wann soll ein Standard entwickelt werden? Wird ein Standard gebraucht? Standard oder Standards? Glossar Ausgewählte Standards und Spezifikationen Inhalt der Buch-CD Stichwortverzeichnis