Oliver Reuter o.reuter Sait Kimsesiz sait.kimsesiz Projektarbeit zum Thema ausgearbeitet von

Transkript

1 Projektarbeit zum Thema ausgearbeitet von Sait Kimsesiz sait.kimsesiz Oliver Reuter o.reuter Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 1

2 Inhalt: Eigenschaften der xdsl Technologien Überblick über die verschiedenen xdsl Verfahren Kriterien für die Auswahl geeigneter ADSL-Geräte Modulationsverfahren DMT und CAP Aufbau des ADSL-Systems Ausblicke, Ergebnisse, Interoperabilität, weiterer Ausbau Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, 2

3 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen xdsl-technologie: DSL-Technologie wurde erstmals Ende der 80er Jahre durch Bellcore in den USA eingeführt Bislang wurde lediglich der Frequenzbereich bis 3-4Khz im Telefonnetz genutzt Aufgrund des Signal/Rauschverhältnisses (S/N) ergibt sich eine im Telefonnetz nutzbare Bandbreite von ca Kbit/s (siehe V.34 Modems) Durch Reduktion des (S/N) kann dieser Wert noch in einer Richtung verbessert werden (siehe 56 Kbit/s Modemtechnologie). Die Idee damals war, den höheren Frequenzbereich für die digitale Datenübertragung zu nutzen Kupferleitung, welche heutzutage im Telefonbereich installiert sind, erlauben deutlich höhere Bandbreiten Insbesondere Vermittlungsstellen reduzieren erheblich die Bandbreite Voraussetzung für einen xdsl-betrieb ist deshalb eine direkte Verbindung zwischen den Teilnehmern (durchgehenden Kupferleitung, keine bandbreitenbegrenzenden Vermittlungsstellen) Durch ausgeklügelte Modulationsverfahren und aufgrund der Nutzung des höheren Frequenzbereiches, sind deutlich höhere Datenraten, im Vergleich zur analogen Modemtechnik, realisierbar Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, 3

4 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen xdsl Technologien: xdsl ist ein Sammelbegriff für verschiedene DSL-Techniken Die xdsl-technologien unterscheiden sich in... Übertragungsfrequenz Systemimpedanzen Signalpegeln Modulationsverfahren Erreichbarer Übertragungsrate Überbrückbare Entfernungen xdsl-endgeräte werden auch häufig als Modem bezeichnet Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, 4

5 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen HDSL und SDSL: HDSL... Gehörte zu den ersten xdsl-technologien Benötigt 2 bzw. 3 Doppeladern erlaubt eine symmetrische Übertragung in Send- u. Empfangsrichtung Übertragungsleistung: 1,544 Mbit/s bzw. 2,048 Mbit/s SDSL ist im Modulationsverfahren vergleichbar mit HDSL benutzt allerdings nur ein Leitungspaar (Doppelader) besitzt eine deutlich geringere Rechweite im Vgl.zu HDSL Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, aislei@gwdg.de 5

6 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen ADSL-Technik: (A)synchronus (D)igital (S)ubscriber (L)ine ADSL, als Weiterentwicklung der HDSL Technik Vielversprechendste Technik, da es ein gutes Verhältnis zwischen Bandbreite und überbrückbarer Entfernung darstellt Als Standard etabliert (ANSI: T1.413) Benutzt lediglich eine Doppelader Charakterisiert durch die asynchrone Übertragungsraten Kommt dem Anwenderverhalten im Internet sehr entgegen, da.. bis zu 8 Mbit/s in Richtung Benutzer (Downstream) bis zu 0,8Mbit/s in Richtung Internet (Upstream) übertragen werden. Adaptives Modulations-Verfahren, welches sich dynamisch an die Leitungsqualität anpaßt Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, aislei@gwdg.de 6

7 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen VDSL-Technik: (V)ery-High-Data-Rate (D)igital (S)ubscriber (L)ine ADSL-ähnliche Technologie Asynchrone Übertragungsraten Benutzt lediglich eine Doppelader Erlaubt, je nach Leitungslänge, Übertragungsraten bis zu 52MBit/s (Downstream) Ist noch nicht verfügbar (Laborstadium) Benutzt den Frequenzbereich bis zu 30MHz, weshalb die Reichweite geringer ist, als bei ADSL Leitungsqualitäten und Patchstellen wirken stark bandbreitenbegrenzend Geeignet, innerhalb von Gebäuden schnelle Netze aufzubauen Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, 7

8 Überblick: xdsl-variante HDSL SDSL ADSL VDSL Bitrate (Upstream) 1,544 Mbit/s 1,544 Mbit/s Kbit/s 1,5-2,3 Mbit/s 2,048 Mbit/s 2,048 Mbit/s Bitrate (Downstream) 1,544 Mbit/s 1,544 Mbit/s 1,5-8 Mbit/s Bit/s 2,048 Mbit/s 2,048 Mbit/s Adernpaare 1 (1,544 Mbit/s) (2,048 Mbit/s) Erreichbare Entfernung 3-5 km 2-3 km 2-5,5 km 0,3-1,5 km Genutzte Bandbreite 240kHz 240kHz bis 1,1 MHz bis 30MHz Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 8

9 Kriterien für die Auswahl geeigneter ADSL-Geräte Hohe erzielbare Bandbreite ADSL-Modulationsverfahren DMT, Discrete MultiTone CAP, Carrierless Amplitude/Phase Modulation Große Reichweite (Leitungslänge) Geringe Störanfälligkeit (hohe Stabilität) Fähigkeit, gesamte Netzwerke über ADSL anzuschließen Einfache Integration in die bestehende Netzinfrastruktur ADSL-Management (SNMP) Kosten Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 9

10 Modulationsverfahren DMT und CAP Das für ADSL zur Verfügung stehende Frequenzband von ca KHz wird in verschiedene Bereich aufgeteilt: POTS-Splitter (analoge Telefonie) CAP Upstreamband Downstreamband DMT und CAP arbeiten mit sog. Rate Adaption und können sich an die Qualität der Kupfer-Leitung anpassen DMT benutzt im Vergleich zu CAP kleinere Abstufungen (32 KBit/s bei DMT) (300 KBit/s bei CAP) und kann deshalb besser auf sich verändernde Leitungsqualitäten reagieren POTS UP-Stream DOWN-Stream POTS 20Khz 40Khz 100Khz 1100khz DMT 20Khz 40Khz 100Khz 1100khz f f DMT unterteilt die Frequenzbereiche in 4 KHz-Schritte 32 x 4 khz (Upstream) und 256 x 4 khz (Downstream) Die Anzahl der Bits, die bei DMT über einen Teilkanal gesendet werden, können je nach Qualität der Leitung in diesem Frequenzbereich des Teilkanals, variieren DMT ist im Vergleich zu CAP stabiler, da es sich dem Übertragungsverhalten des Kupferkabel besser anpaßt, erreicht deshalb höhere Bandbreiten und ermöglicht den ADSL- Betrieb in der Praxis über längere Leitungen Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 11

11 Übertragungsrate des 3COM TCH (Total Control Hub) Aufgrund des Modulationsverfahrens (CAP) erreichte der TCH im Laborversuch eine max. Übertragungsrate von 3 MBit/s (downstream). Die Ethernet-Paketgröße hat einen entscheidenen Einfluß auf die Übertragungsrate (geringe Prozessorleistung) Bei kleiner Paketgröße werden pro Zeiteinheit mehr Pakete übertragen, was den Prozessor des ADSL- Systems mehr beansprucht Das Verhältnis zwischen Ethernet-Overhead und Nutzdaten ist bei kleineren Paketen ungünstiger, hat jedoch keinen wesentlichen Einfluß auf die erreichbare Brutto-Bandbreite Bandwidth [kbps] Bandbreite[Paketgröße] 3COM TCH und Viper DSL Bandwidth Up kbit/s Bandwidth Down kbit/s Framesize [byte] Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 12

12 Übertragungsrate des Ericsson ANxDSL Bereits bei kleineren Ethernetpaketen werden Übertragungraten von > 7MBit/s erreicht Bandbreite[Paketgröße] ANxDSL Die Upstreamrate ist konstant und unabhängig von der Ethernetpaketgröße Das Verhältnis zwischen UP/DOWN-Stream wird automatisch eingestellt Durch manuelle Einstellung des UP/DOWN- Verhältnisses kann die Upstreamrate noch erhöht werden, aber zu Ungunsten der Downstreamrate Bandwidth [kbps] Durch DMT als Modulationsverfahren ist auch in der Praxis eine höhere Übertragungsrate erreichbar downstream upstream Framesize [byte] Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 13

13 Aufbau des ADSL-Systems von Ericsson Eine SUN Sparcstation als Control Processor (CP), übernimmt das Management der einzelnen Verbindungen Eine weitere SUN Sparcstation dient als Managementsystem, das auf HP-Openview aufsetzt Ein zentrales Rack (ANxDSL) nimmt die 30 ADSL-Kanäle auf Auf der Benutzerseite wird ein ADSL-NT (Network Terminal) angeschlossen. Dieser besitzt eine ATM-Schnittstelle, einen Ethernetanschluß (RJ45), sowie einen analogen Telefonanschluß, der über einen POTS-Splitter getrennt ist Vom ANxDSL-System wird die Verbindung via STM1 über einen ATM- Switch (RFC ) zum Ethernet hergestellt, wodurch sich neben IP auch anderen Protokolle (z.b. IPX/SPX) übertragen lassen Ethernet NT Telefon (analog) über POTS-Splitter ADSL-NT 8 Mbit/s 0,8 Mbit/s Zweidraht Telefonleitung CP ANxDSL, 30 Kanäle Ethernet SUN Sparc 5 STM1 / 155MBit Management ATM Zu jedem ADSL-Teilnehmer wird eine PVC eingerichtet Hinter dem ADSL-NT (Network Terminal), kann ein gesamtes Netzwerk angeschlossen werden In diesem Fall ist der Anschluß des NT s über ein Ethernet-Switch oder Bridge zur Abtrennung der lokalen Last sinnvoll ATM-Switch Ethernet/Fastethernet Internet Ethernet ANxMS HPOV 1. RFC 1483: Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaption Layer 5 Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 14

14 Ausblicke, Ergebnisse, weiterer Ausbau - Interoperabilität : viele ADSL-Geräte sind nicht zueinander kompatibel - Für Institute und Firmen, die große Datenmengen in Richtung Rechenzentrum übertragen müssen (Upstream), ist eine Anbindung als ADSL unzureichend +/- Eine Standardisierung hinsichtlich der Protokolle und Modulationsverfahren ist noch nicht vollständig abgeschlossen, wird aber von einigen Herstellern weiterhin angestrebt +/- ADSL kann trotz großer Bandbreite von 8 Mbit/s eine Hochleistungsverbindung (ATM, Fastethernet, Gigabit) nicht immer ersetzen, aber die zeitliche Lücke dahin schließen - Aufgrund der Störungen (Nebensprechen) die ein ADSL-Betrieb in Telefon-Kabelbündeln erzeugt, können nur begrenzt viele gleichzeitige ADSL-Anschlüsse über ein Kabelbündel betrieben werden + ADSL ist günstiger als vergleichbare Funk- oder Laserstrecken und kann diese in der Regel ersetzen + Die Bitraten, die das ADSL-Management anzeigt, können auch in der Praxis erreicht werden. Dateitübetragungen z.b. mit FTP lagen in der Regel 5%..10% unterhalb der angegebenen Brutto-Werte des Managements Berufsschule 4: Fachbereich Informatikkaufmann 16

15 Weitere Informationen Andreas Ißleiber, Gesellschaft Berufsschule für wissenschaftliche 4: Fachbereich Datenverarbeitung Informatikkaufmann Göttingen, 17