Kommunikationsnetze - Master

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1 MKN Kommunikationsnetze - Master Inhalt: Breitbandnetze am Beispiel von DSL (Digital Subscriber Line) 1.) Aufbau des Telefon-Anschlußleitungsnetzes 2.) Eignung des Anschlußleitungsnetzes für hochratige Datenübertragung 3.) ADSL (Asymmetrical high bit-rate digital subscriber line) 4.) VDSL (Very high bit-rate digital subscriber line) Lernziele: Messtechnik in Kommunikationsnetzen (Praktikum) Simulation von Übertragungstechnik in Matlab (Übung) Fachbegriffe, Konzepte, Systemtechnik (Vorlesung) MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 1 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

2 Ausgangslage für DSL (Digital Subscriber Line) Ziel: breitbandige Individualkommunikation ( Information Highway ) Es fehlt die "Auffahrt zur Datenautobahn" Datenfluß in beiden Richtungen Vor DSL gab es: Telefonnetz, Modem, ISDN -> max. 128 kbit/s Videosignal (komprimiert) braucht mindestens 2 Mbit/s Anschluß soll schnell und preiswert möglich sein Zielgruppe: Privathaushalte mit begrenztem Budget MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 2 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

3 Welche Medien stehen für Kommunikationsnetze zur Auswahl? Vermittlungsstelle - Powerline (Stromkabel) Symmetrische Kabel (Telefonnetz) 40 Mio Anschlüsse Koaxialkabel (Kabelfernsehnetz) nur Verteilnetz Glasfaser muß erst noch verlegt werden Funk geringe Bandbreite Beispiele: - PMP (Point to Multipoint) - SkyDSL (Satellit) - UMTS MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 3 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

4 USA: Regulatorisches Umfeld (gesetzliche Regelungen und Vorschriften) seit 1995 dürfen Telefongesellschaften TV anbieten und Kabelfernsehgesellschaften Telefongespräche vermitteln Großbritannien: Kabelfernsehgesellschaften unterbieten British Telecom durch Paketangebot "TV + Telefon" BRD: Kabelfernsehnetz (teilweise) und Telefonnetz war ursprünglich in einer Hand. Inzwischen: Verkauf der Kabelfernsehnetze, Entbündelung des Teilnehmerzugangsnetzes Telefongesellschaften wollten zunächst Kabelfernsehen über Telefonleitung anbieten daher: Einsatz von xdsl Technik heute viel wichtiger: schneller Internetzugang MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 4 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

5 Kostenvorteile des Telefonnetzes Kosten pro Teilnehmer in DM Koaxialkabel Telefonnetz 20% 40% 60% 80% Anteil der Breitbandkunden Das Telefonnetz ist schon bezahlt Kosten entstehen pro Teilnehmer Teilnehmer können nach Bedarf angeschaltet werden Bei hoher Kundendichte kann auf Glasfaser umgestiegen werden (Netzevolution) MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 5 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

6 Breitbandige Dienste Dienst Anwenderkreis Bitraten Video auf Abruf privat asymmetrisch Internet-Zugang privat und beruflich asymmetrisch PC-Kopplung, Tele-Heimarbeit beruflich symmetrisch Videokonferenz beruflich symmetrisch asymmetrische Bitrate = hohe Bitrate zum Teilnehmer, niedrige Bitrate zurück MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 6 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

7 Fazit: Warum Breitbandübertragung über das Anschlußleitungsnetz? Die vorhandenen Kabel können direkt verwendet werden Kunden können individuell angeschlossen werden Da jeder Kunde eine Telefonleitung für sich hat, steht ihm die ganze Bandbreite zur Verfügung Datenschutz ist einfacher als im Koaxnetz oder bei Funk Breitbanddienste für Privatkunden sind asymmetrisch in der Bitrate (Datenstrom vorwiegend zum Kunden) MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 7 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

8 Aufbau des Telefon - Anschlußleitungsnetzes Vermittlungsstelle Kabelverzweiger Teilnehmer < 4km (90%) < 500 m MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 8 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

9 Bitraten im Telefonnetz für Sprache benötigter Frequenzbereich: Bandbreite wurde auf die für Sprachübertragung nötige Bandbreite beschränkt Telefon-Modems nutzen nur diese Bandbreite (z.b. 28,8 kbit/s) Bei digitaler Sprachübertragung: 64kbit/s (8 khz, 8 Bit) "Nadelöhr" ist die Vermittlungsstelle, nicht das Kabel MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 9 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

10 Was begrenzt die Bitrate? Dämpfung des Nutzsignals = Nutzsignal wird schwächer steigt mit der Frequenz an nimmt mit der Länge des Kabels zu um so höher je geringer der Leiterdurchmesser (z.b. 0,40mm) Störsignale = Nutzsignal wird überlagert von Nachbaradern (Nebensprechen in Bündelkabeln) durch Einstrahlung (Funk, Störimpulse) MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 10 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

11 Maximal mögliche Bitrate Mbit/s ,50 mm 0,40 mm 0,35 mm Kabellänge in km MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 11 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

12 Technische Voraussetzungen Digitale Signalverarbeitung, Signalprozessoren Schnelle Digital / Analog Wandler Hochwertige Transformatoren und analoge Filter Rauscharme, breitbandige Vorverstärker Fazit: Breitband über Telefonleitungen Über Telefonanschlußleitungen können Bitraten im Megabitbereich übertragen werden Das "Nadelöhr" ist die Telefon-Vermittlungsstelle Die Bitrate hängt wesentlich von der Kabellänge ab Von der Vermittlungsstelle zum Teilnehmer : meist kürzer als 4 km. Vom Kabelverzweiger zum Teilnehmer: meist kürzer als 500 m MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 12 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

13 Fachbegriffe DSL Digital Subscriber Line Digitale Übertragungstechnik im Telefonanschlußleitungsnetz HDSL ADSL VDSL High Bit-Rate Digital Subscriber Line Asymmetrical Digital Subscriber Line Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line DSL mit symmetrischer Bitrate 2 Mbit/s DSL mit unsymmetrischer Bitrate ( bis zu maximal 8 Mbit/s ) DSL mit Bitrate über 10 Mbit/s xdsl = Oberbegriff für HDSL, ADSL, VDSL,... MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 13 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

14 Prinzip: Data - over - Voice (Frequenzgetrenntlage) Telefon Datenstrom vom Teilnehmer Datenstrom zum Teilnehmer Spektrum 30 MHz Vermittlungsstelle Teilnehmer MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 14 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

15 Prinzip : Bitraten - Asymmetrie (hier am Beispiel von ADSL) Bitrate vom Teilnehmer: 160 kbit/s 380 kbit/s 580 kbit/s Bitrate zum Teilnehmer: 2 Mbit/s 4 Mbit/s 6 Mbit/s Vorteil: hohe Reichweite ohne Zwischenverstärker: 2 Mbit/s: 4 km 4 Mbit/s: 3 km 6 Mbit/s: 2 km MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 15 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

16 Prinzip: hybrides Netz (bei VDSL) Hybrid = Netz aus Glasfaser und Kupferleiter VDSL Vermittlungsstelle Kabelverzweiger Teilnehmer Glasfaser Kupferkabel Nur noch 500 m Kupferkabel: höhere Bitraten möglich MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 16 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski

17 Literatur Bücher Mertz, Andreas; Pollakowski, Martin: xdsl & Access Networks, Addison-Wessley, 2000 Bluschke, Andreas; Matthews, Michael: xdsl-fibel. Ein Leitfaden von A wie ADSL bis Z wie ZipDSL, VDE-Verlag, 2001 (Hardwareorientiert, Infos über Chipsätze etc.) Peter, Christian: Das Große Buch T-DSL und ADSL, Data Becker, 2001 (Nutzerorientiert, Installationshinweise für T-DSL) Kammeyer, Karl Dirk.: "Nachrichtenübertragung", Teubner, Stuttgart, 1992 (für Grundlagen der Übertragungstechnik, Leitungscodierung etc.) World Wide Web (ADSL Forum) (Infos und Tips zum Thema ADSL und T-DSL) MKN_Vorlesung_01_vom_18_04_2017.doc 17 / 17 Prof. Dr.-Ing. Martin Pollakowski