Andreas Mertz Martin Pollakowski. xdsl & Access Networks. Grundlagen, Technik und Einsatzaspekte von HDSL, ADSL und VDSL.

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1 Andreas Mertz Martin Pollakowski xdsl & Access Networks Grundlagen, Technik und Einsatzaspekte von HDSL, ADSL und VDSL Prentice Hall

2 Widmung Dank xdsl: Startschuß für die Highspeed-Kommunikation Einleitung Übersicht Warum xdsl? Die xdsl-systeme im Überblick Informationstransfer auf der Kupferdoppelader Die Familienmitglieder - Charakteristiken der x-typen Standardisierungsgremien HDSL und El/Tl ADSL - Asymmetrie kommt hinzu VDSL - Noch schneller als HDSL und ADSL xdsl - Die Herausforderungen Architektur der Zugangsnetze Einführung Zugangsnetz Neue Wege zu mehr Breitbandigkeit Fazit und Motivation Vorteile der Kupferanschlüsse Ausgangssituation Heutige Netzstrukturen im Teilnehmerzugangsbereich Verteilung von Leitungslängen im Anschlußleitungsnetz Eisenschaften symmetrischer Kabel ;5

3 2.3.4 Nutzsignal-Übertragungseigenschaften Störsignalübertragungseigenschaften Modell für das Übertragungssystem»Bündelkabel« Reichweite und Bitrate Spektrale Kompatibilität Zusammenfassung der Ausgangssituation Weiterentwicklung Zieldefinition Migrationsformen Architektur eines breitbandigen Hybridnetzes Management eines breitbandigen Hybridnetzes Zusammenfassung der Weiterentwicklungstendenzen Literaturverzeichnis Zeitschriften und Bücher World Wide Web 81 3 HDSL (High bit-rate Digital Subscriber Line) Effiziente Nutzung der Anschlußleitungsnetze Der Anschlußleitungsmultiplexer (AslMx) Leitungscode 2BIQ Prinzipien der HDSL-Übertragungstechnik Simplex-und Duplex-Übertragung Prinzipien der Richtungstrennung Echokompensation Ursachen von Sendesignalechos HDSL für den europäischen Markt HDSL-Varianten (ETSI) Versionen des ETSI-Standards Funktionsblöcke des HDSL-Systems HDSL-Anwendungsschnittstellen Partial Operation und Fractional Installation Simultane Übertragung von 2048 kbit/s und ISDN-Basisanschluß Simultane Übertragung von 2048 kbit/s und analogem Telefon Vorteile von HDSL gegenüber der alten PMxA-Technik Aufbau des HDSL-Rahmens Übersicht über den HDSL-Rahmenaufbau HDSL-Rahmenaufbau des 1-DA-Systems HDSL-Rahmenaufbau des 2-DA-Systems 101

4 3.4.4 HDSL-Rahmenaufbau des 3-DA-Systems Scrambler Impulsmasken und Sendeleistung für 2B1Q-Systeme Impulsmasken Spektrale Leistungsdichte CAP-HDSL (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) Tomlinson-Harashima-Vorentzerrung CAP-Signal-Konstellationen Rahmenstruktur von CAP-HDSL Sendeleistung Weiterentwicklung von HDSL Das ANSI-HDSL2-System SDSL Literatur ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) Standardisierung ADSL-Standardisierungsgremien Entstehung der ADSL-Standards Prinzipien der ADSL-Übertragungstechnik Das ADSL-Referenzmodell Prinzip: Data-over-Voice (Frequenzgetrenntlage) Prinzip: Bitraten-Asymmetrie Abhängigkeit von Bitrate und Reichweite Obergrenzen für Bitrate und Reichweite Trennung der Übertragungspfade Frequenzgetrenntlage und Echokompensation Aufbau des Splitters ADSL und ISDN-Basisanschluß auf einer Anschlußleitung ISDN-Splitter-Filter ADSL-Konfigurationen und -Bitraten Simplex-und Duplexkanäle Transportkapazität Fast-und Interleaved-Modus Funktionsblöcke eines ADSL-Systems Leistungskategorien I und II Modulationstechniken QAM, CAP und DMT Die Einträgerverfahren QAM und CAP Discrete Multitone Modulation (DMT) Realisierung des DMT-Verfahrens 136 \7

5 4.5.4 Parameter der ADSL-DMT-Realisierung Maßnahmen gegen Intersymbolinterferenzen Trägerbelegung und Zeitsignale Initialisierung der DMT-Übertragung Gegenüberstellung von DMT und CAP/QAM Rahmenstruktur und Datenformate Aufbau des Überrahmens Rahmenaufbau in Richtung zum Kunden (downstream) Rahmenaufbau in Richtung zur Vermittlungsstelle (Üpstream) Schutzmaßnahmen gegen Übertragungsstörungen Übersicht Cyclic Redundancy Check (CRC) Scrambler Reed-Solomon-Codierung Interleaving Belegung der Trägerfrequenzen Trellis-Codierung Systemtechnik und Interfaces Die Komponenten des ADSL-Systems ADSL-Installation beim Kunden ADSL-Installation in der Vermittlungsstelle Entwicklungsperspektiven für ADSL Einsatzmöglichkeiten für ADSL Das Verhältnis von ISDN und ADSL Verfügbarkeit von ADSL RADSL - Rate Adaptive ADSL Universal-oder Splitterless-ADSL ADSL-Meßtechnik Klassifizierung der meßtechnischen Probleme Qualifikation der Anschlußleitung Konformitätsmessungen Betriebsmessungen ADSL-Anbindung an Weitverkehrsnetze Übersicht über die Weitverkehrsnetze Betriebsarten der ADSL-Strecke Ende-zu-Ende-Konfigurationen Protokolle über ADSL Literatur 186

6 5 VDSL (Very high bit-rate Digital Subscriber Line) Überblick VDSL im Zugangsnetz Status der Standardisierungen Prinzipien der VDSL-Übertragungstechnik Das VDSL-Referenzmodell Bitraten und Reichweiten Modulation und Leitungscodierung Auswahl des Duplexverfahrens Frequenzbereiche VDSL-Übertragungsprofile VDSL und POTS/ISDN/xDSL Rahmenstruktur und Datenformate Protokolle über VDSL VDSL und ATM VDSL und SDH/PDH Elektromagnetische Verträglichkeit Juristische Grundlagen der EMV Die Unsymmetriedämpfung von Verzweigungskabeln Meßkampagne zur Charakterisierung der Verzweigungskabel Leitungsgeführte Störgrößen (Funkstörspannung) Einkopplung von Störspannungen Erzeugung von Störfeldern Zusammenfassung EMV Literatur xdsl aus Protokoll- und Systemsicht Interoperabilität Systematisierung Interoperabilitätsmodell auf Basis von ATM ATM oder Ethernet? IP-Dienste und xdsl Classical IP (CLIP) über ATM LAN-Emulation (LANE) Multiprotocol over ATM (MPoA) Fazit CLIP/LANE/MPOA über ADSL Point-to-Point-Protocol (PPP) über ATM PAP, CHAP, RADIUS - Sicherheit für Einwahlzugänge Architekturmodell 280 9

7 6.4.3 ATM-Adaption des Point-to-Point-Protocols Fazit Point-to-Point-Protocol (PPP) über ATM Endgeräte-Anschlußmöglichkeiten Anschluß über Netzwerkadapter Externes ADSL-Modem (ATU-R) Virtuelle CAPI-Schnittstelle für ATM/ADSL Anbindung an einen einzigen Internet-Diensteanbieter Anbindung an mehrere Internet-Diensteanbieter Tunneling-Protokolle und ADSL Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP) Layer 2 Forwarding Protocol (L2F) Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP) Secure Internet Protocol (IPSec) Überlegungen zum Systemdurchsatz Verwendung von Transportsteuerungsprotokollen Systemdurchsatz aus ADSL-Sicht Optimale TCP-Fenstergröße Fazit Zusammenstellung der Eigenschaften von ADSL-Systemen Eigenschaften externer ADSL-Modems (ATU-R) Eigenschaften der Access-Multiplexer (DSLAM und ATU-C) Literatur Standards und RFCs (Requests For Comment) World Wide Web Marktevolution Marktentwicklungsprognosen xdsl-nahrungskette Push and Pull: Eine Trendanalyse Vorteile und Nutzen der xdsl-technik Nutzen für Netzdienstleister und Diensteanbieter Nutzen für Inhalteanbieter Nutzen für Endanwender Zielgruppen und Einsatzgebiete Beispiele für Breitband-Applikationen via xdsl Einflüsse der Entwicklung des Internets auf xdsl Wachstum ohne Grenzen Das Internet - Deutschlands Massenmedium? Literatur

8 Web Publikationen in Printmedien World Wide Web ADSL-Dienstangebote ADSL-Netzbetreiber in Deutschland ADSL-Dienste bei der Deutschen Telekom AG - ein Überblick T-ISDN dsl - Highspeed für private Nutzer Mit ADSL in die ATM-Netze Intra- und Internet-Access via ADSL Literatur xdsl für Netzbetreiber Kernaussagen Regulatorische Bestimmungen Aufgaben der Regulierungsbehörde Bisherige Regulierungsentscheidungen Lizenzen für Telekommunikationsdienstleistungen xdsl-techniken unter dem Blickwinkel der Regulierung xdsl und MikroÖkonomie Zielvereinbarung Startkosten Preisoptimierung Preiselastizität Business Case für xdsl Annahmen und Voraussetzungen Infrastrukturmodell Gheckliste für Modellierung eines xdsl Business Case Fazit und Ausblick Literatur Alternative Zugangstechniken Breitbandkabelnetze Stromnetze Struktur des Stromnetzes Übertragungstechnische Eigenschaften der Stromnetze Historie Nachrichtentechnische Verfahren für Stromnetze Status der Standardisierung i 11

9 Pilotversuche 10.3 Satellitennetze Systematik der Satellitensysteme Satellitensysteme und -dienste Mobilfunknetze Richtfunknetze und Broadband Radio in the Local Loop (BRITL) Bewertung der Zugangstechniken 10.7 Literatur World Wide Web Nachwort Liste der Formelzeichen Abkürzungsverzeichnis Glossar Index i