Komunikačné technológie 1_5_2014
xDSL
MARTIN VACULÍK
Žilinská univerzita
Elektrotechnická fakulta
Katedra telekomunikácií a multimédií
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
1
Komunikačné technológie 1_5_2014
Analógová účastnícka prípojka
Najrozšírenejší druh prípojky - okrem PSTN/ISDN
mediálne brány operátorov. Telefaxy, modemy, iné
zariadenia pripojované k analógovému rozhraniu
Vlastnosti definované v Technickej špecifikácii
účastníckeho rozhrania (TSUR 001 – T-com, ostatní
operátori)
Dvojvodičové rozhranie (a, b drôt), signalizácia typ U s
DTMF voľbou (výnimočne impulzovou), zásuvka RJ-11
Jednosmerné pomery:
• Napätie na svorkách
(pohotovostný stav): do
72 V (48 V nominálne),
max. 120 V.
• Prúd v slučke v
rozmedzí 1 mA...50 mA,
do R = 1500 Ω viac ako
20 mA.
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
2
Komunikačné technológie 1_5_2014
Slučková signalizácia: Obsadenie/uvoľnenie 20 – 25 mA / <
3 mA
Časovo – obsadenie do 10 ms nesmie, rozpojenie/vybavenie
200 – 400 ms musí
Voľba DTMF (ITU-T Q.23, 24): 40 ms/40 ms, Δ f < 1,8%,
prijímač: -4 dBm...-30 dBm
Vyzváňanie 75 V ef do záťaže 4 kΩ na rozhraní Z alebo Uv =
0,015*(2000 + Rs)
Max. odpor slučky 1200 Ω
Prerušenie 30 ms...180 ms = kalibrované prerušenie slučky
(Flash)
Tarifikačné impulzy 16 kHz/3,1 V ef
Šírka pásma 300 Hz – 3 400 Hz
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
3
Komunikačné technológie 1_5_2014
Analógový terminál:
Voltampérová charakteristika v tolerančnom poli - obr.
Návestný obvod < 10 V ef nesmie, > 25 V ef musí reagovať
Max. výstupné napätie 2 V
Vysielacia miera hlasitosti 0 dB ... +5 dB
Prijímacia miera hlasitosti 0 dB... -11 dB
Elektrické úrovne: Li = - 7 dBr, Lo = 0 dBr
Vstupná impedancia 600 Ω alebo Rs = 220 Ω + (115
nF//820 Ω)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
4
Komunikačné technológie 1_5_2014
Digitálna účastnícka prípojka (BRA ISDN, 2B+D)
„
Synchrónny multiplex kanálov B a D (2B+D)
„
Signalizácia DSS 1 (ITU Q900, I.400,... STN )
„
Sieťové komponenty NT 1, NT 2, TE, TA
„
Rozhranie sieť – NT: Rozhranie U, 2drôt, plný duplex
160+160 kb/s riešený kompenzáciou echa (Uk) alebo TCM
(Up)
„
Tlmenie úseku do 26 dB na frekvencii 50 kHz/200 kHz
Uk: EuroISDN, linkový kód 2B1Q (80 kBd), šírka pásma 50 kHz,
dosah do 5 – 10 km, prenos manažmentových info pre NT.
Odporúčania ETR 080: ISDN BRA – Digital transmission system on
metallic local lines, ITU / CCITT Rec. 961: Digital trans. sys. on MLL
for ISDN Basic Access
„
Up: (Private), linkový kód AMI s TCM (384 kBd), dosah 1000
– 1500 m, oneskorenie do slučky do 20 us.
„
Synchronizácia riadená sieťou
„
NT2 – okrem fyzickej vrstvy aj smerovanie/spojovanie
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
5
Komunikačné technológie 1_5_2014
Rozhranie S/T: protokoly fyzickej vrstvy definované v odporúčaniach ITU T I.430 (BRA), 431(PRA) / ETS 300 011(PRA) a 012 (BRA)
4-drôt, plný duplex, prenosová rýchlosť 192 kb/s,
Linkový kód AMI inv.
Konfigurácia (časovanie, tlmenie max. 6 dB):
Bod-bod: 1 terminál, do 1000 m (td =10 – 42 us)
Bod-viac bodov: - zbernica do 150m – 200 m, max. 8
terminálov (td = 10 - 14 us)
Bod-viac bodov s veľkým dosahom (do 500 m úsek,
ukončený krátkou zbernicou (max. 30 – 50 m).
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
6
Technické a právne aspekty komunikačných sietí,......
Rozhranie E1:
Elektrické vlastnosti: štandardný multiplex PCM E1, 2048 kb/s
+/- 50 ppm, 32 kanálových intervalov po 64 kb/s
Parametre definované v ITU-T G.703 / 704
štvordrôtový metalický okruh
Linkový kód HDB3, +/- 3V , 120 ohm
Sieťové zakončenie NT1 napájané zo strany siete
dosah okolo 600 – 1500 m
Prenosové prostriedky: Opakovače, HDSL, prenosové systémy
PCM
KI 0 – rámcová synchronizácia, zabezpečenie CRC4 a alarmy,
detekcia chyby prenosu v polovici multirámca (E1, E2),
Remote Alarm Indication, bity SA s národnou špecifikáciou,
Konfigurácia len „bod- bod“, trvalá aktivácia rozhrania,
nevyžaduje servisné prvky na riadenie aktivácie a deaktivácie
16.KI preddefinovaný ako signalizačný kanál, zmena možná
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
7
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pri použití E1 ako účastníckeho rozhrania PRA (Primary
Rate Access):
Vlastnosti definujú odporúčania ITU-T I.431, ETS 300
011,
Strana siete (U2) a účastníka (S2)
Signalizačný kanál D v KI 16 (typicky)
Pripojenie veľkých zákazníkov
Rozhranie na prepojenie sietí
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
8
Komunikačné technológie 1_5_2014
Linková vrstva signálneho systému DSS1
prenos správ tretej vrstvy zabezpečeným spôsobom cez
logický kanál vytvorený medzi vrstvami 2 na oboch koncoch
spojenia
protokol je bitovo orientovaný odvodený z procedúry HDLC
(High level Data Link Control) nazvaný LAPD (Link Access
Procedure on D – channel).
Adresácia na linkovej vrstve: Service Access Point a
Terminal Endpoint Identifier (SAPI & TEI)
Tri základné typy rámcov: nečíslovaný, dohľadový,
informačný
Základná kontrola a zabezpečenie bezchybného prenosu na
fyzickej vrstve
Sieťová vrstva DSS1 – riadenie všetkých komunikačných
aktivít prípojky: zostavenie/ uvoľnenie spojenia, riadenie
základných a doplnkových služieb
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
9
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - xDSL
Vlastnosti metalických párov limitujúce prenosový výkon:
¾ Frekvenčná závislosť prenosovej funkcie kanálu:
nárast tlmenia vedenia s frekvenciou, najmä nad fO = 150
kHz
B(fn) = B(f0) . e
B(fn) = B(f0) + 8, 686 . (k. fn / f0)
0,45 < k <
[-, -, -, kHz, kHz]
(k. fn / f0)
[dB, dB, -, kHz, kHz]
0,60
¾ fázové vlastnosti ovplyvňujúce tvar prijímaného
impulzu: impulzová odozva kanálu - disperzia
impulzného signálu
Dôsledok – nárast medzisymbolových interferencií – ISI
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
10
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - xDSL
Podmienky využitia vedení na širokopásmové prenosy:
• Frekvenčné vlastnosti tlmenia vedenia a jeho
kompenzácia
• šumové pomery na vedení, RFI, presluchy FEXT, NEXT
• nehomogenity – odrazy
• fázové vlastnosti kanála, disperzia, medzisymbolová
interferencia, ISI
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
11
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - xDSL
Nehomogenity na vedení – zdroje odrazov signálu,
zhoršená impulzová odozva
• impedančné neprispôsobenie prijímača a/alebo
vysielača
• skokové zmeny impedancie vedenia, ako:
• zmena priemeru žily (0,4 – 0,5 – 0,6 – 0,8 mm )
• Ranžírovacie pásky v rozvádzačoch
• Slepé odbočky (Bridged taps) – sériové a paralelné
rezonancie
Riešenie:
Dodržanie čo najlepšej homogenity vedenia
minimalizácia symbolovej rýchlosti
Adaptívne ekvalizéry, vyrovnávajúce prenosové vlastnosti
kanála.
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
12
Komunikačné technológie 1_5_2014
•
Optimalizácia pomeru bity/symboly – viacstavové
modulácie
•
Korekcia prenosových vlastností kanála –
ekvalizéry
•
dodržanie homogenity vedení (v rámci možností)
Linkový kód 2B1Q – 2bity/1 quat
Kvadratúrna amplitúdová modulácia
u(t) = I(t) sin (ωt) + Q(t) cos (ωt)
•nosná v kvadratúre (π/2)
•voľbou I a Q umiestenie symbolu vo
vektorovej rovine
Q
Q(t)
u(t)
U(t)
φ(t)
I(t)
I
•mapovanie 4 bity/QAM-16,
6 bitov/QAM-64,.....10 bitov/QAM-1024
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
13
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - xDSL
Počet stavov: M = 2 b
+3
Počet hladín: k = M1/2
Počet výsledných amplitúd:
2U
a = (M1/2 + M/2)/4
U3
+1
Mapovanie: b-bitov / 1 symbol
U1
2U
U2
Príklad: QAM 16:
-1
M = 16, k=4, a=3
2U
-3
-3
-1
+1
k = 4 (+3, +1, -1, -3)
a = (16
+3
u2, u3)
1/2
+16/2)/4 = 3 (u1,
Odstup signál/šum ako obmedzujúce kritérium počtu stavov
M
S/Š dB]
2
4
16
64
256
1024
4096
16384
13
18
25
31
37
43
49
55
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
14
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - xDSL
DISKRÉTNA MULTITÓNOVÁ MODULÁCIA DMT
• veľký počet (128....4096) nosných, multiplexovaných
ortogonálnym frekvenčným multiplexom OFDM
• každá nosná „modulovaná“ individuálne na zabezpečenie
bezchybného prenosu pomocou QAM
• mapovanie vstupných symbolov do komplexných
modulačných prvkov
• spektrá jednotlivých
• adaptabilita na okolie
nosných sa prekrývajú bez
interferencií, ak sú signály
na sebe lineárne nezávislé
(frekvencie nosných sú
celočíselné násobky
modulačnej frekvencie)
• využitie FFT a IFFT v
spojení so digitálnymi
signálovými procesormi
(DSP)
2f m
2f m
f
f
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
15
Komunikačné technológie 1_5_2014
Rušivé signály, najmä:
termický šum vznikajúci na činnom odpore vedenia (PŠ
=
4.k.T.B [1.38E-23 Ws.°K –1
, °K, Hz]
šumové parametre vstupných obvodov prijímača signálu
širokospektrálne a impulzné šumy
prienik vysokofrekvenčných signálov z vonkajšieho
rádiového prostredia - RFI (Radio Frequency
Interference)
presluchy z okolia metalického páru
na blízkom (Near-end crosstalk, NEXT) / na vzdialenom
konci (FEXT)
vnútri systému / medzi systémami (oba smery v jednom
frekvenčnom pásme?)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
16
Komunikačné technológie 1_5_2014
P
V
P
V
1
P
2
V
V
P
a)
V
P
P
V
P
V
V
P
b)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
17
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - HDSL
ET / LT
• namiesto jednosmerného
prenosu obojsmerný
NT
• vidlica s kompenzáciou
echa
2048 kb/s
HDB3
2048 kBd
f ≈ 1 MHz
l ≈ 1500 m
ET / LT
2048 kb/s
HDB3
2048 kBd
MAP
LTU
• tlmenie vedenia do 26 –
30 dB
• dosah do 3 km – 5 km +
opakovač
TR
TR
TR
TR
2 x1168 kb/s
2B1Q/CAP
2x584 kBd
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
MAP
NT
NTU
18
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - SHDSL
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
SHDSL - SINGLE LINE HDSL (ITU-T G.991.1)
Symetrická prenosová služba
voliteľná kapacita 192 kb/s ....2312 kb/s
Skladba toku: (64x n + 8 x i, n = 3,..36; i =0,..7)
Granularita 8 kb/s
Linkový kód: Trellis Coded PAM (TC- PAM): 16 – stavová PAM
(-15, -13,...+13, +15)
3 dátové bity po priechode TC mapované do 16 stav. symbolu
Štruktúra rámca podobná ako HDSL
Mapovanie STM aj ATM
v záhlaví prídavný dátový kanál EOC
Prenos rámca zabezpečený CRC6
Predskreslenie dát, 22 bitový polynóm dohodnutý v rámci
nábehu
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
19
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - ADSL
Asymetrický výkon terminál-sieť a sieť-terminál
kompatibilita s analógovou alebo digitálnou prípojkou
možnosť mapovať synchrónne aj asynchrónne dátové toky
Logické rozdelenie prenosovej kapacity do niekoľkých
kanálov s rôznym manažmentom:
1...3 x duplexný kanál TE ⇔ NT (16 kb/s ....640 kb/s) a
1....4 x jednosmerný kanál NT ⇒TE (32 kb/s....6144 kb/s)
alebo vytvorenie virtuálnych kanálov cez ATM VPI/VCI,
prípadne VLANy
DMT so symbolovou
rýchlosťou 4 kBd, rôzny
počet nosných
vysoká robustnosť daná
manažmentom nosných a
veľkým výkonom (až 22
dBm)
Výber nosných a počtu
bitov na nosnú podľa
odstupu S/Š
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
20
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - ADSL
Varianty ADSL:
ADSL Lite (Splitterless): 128 nosných, pásmo do 500
kHz, prenosový výkon 2-3 Mb/s
ADSL: 256 nosných, pásmo do 1,1 MHz, reálny výkon
do 8 (15) Mb/s
ADSL 2: 256 nosných, pásmo do 1,1 MHz. Lepší
manažment spektra a výkonu, povinné kanálové
kódovanie, priame mapovanie TCP/IP do rámca ADSL,
Bonding (inverzný mux) – 2 až 3 prípojky, výkon do 20
Mb/s
ADSL2+: 512 nosných, pásmo do 2,2 MHz, teoretický
výkon do 25 Mb/s
ADSL-LR (Long Reach): zvýšený dosah (až 15-20 km)
pri znížení prenosovej kapacity
Annex A a Annex B , dosah 400 m .... 3 km
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
21
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - ADSL
Počet modulovaných bitov
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1 14 27 40 53 66 79 92 105 118 131 144 157 170 183 196 209 222 235 248
číslo nosného tónu
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
22
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - ADSL
Problémové stránky:
Kompatibilita s inými DSL v jednom kábelovom
strome
Vyžarovanie mimo kábel – RFI rušenie okolia
(hľadače markerov, rádiové systémy,...
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
23
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - VDSL
Vysokorýchlostný asymetrický/symetrický prístup
Použitie DMT, počet nosných až 4096
Frekvenčné pásmo 5 MHz – 30 MHz
Celkový výkon do 100 Mb/s + 100 Mb/s, 400 m
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
24
Komunikačné technológie 1_5_2014
Účastnícke rozhrania - typy, signalizácia, protokoly
Technológie prístupovej vrstvy (2)
Metalické siete a budúcnosť?
‰ štandardné ADSL/VDSL do cca 20 – 100 Mb/s
‰ Nové aktivity ITU a operátorov – cieľ 1 Gb/s po „bežnom“
telefónnom páre:
‰ Bell Labs DSL Phantom Mode: Phantom Bonding, 300Mb/s
(400 m), 100 Mb/s (1000 m)
‰ ITU-T G.Fast (min. 500 Mb/s, min. 100 m)- štandard vo
vývoji
‰ Huawei Giga DSL: 500 Mb/s (200m), 1 Gb/s (100m)
Aj do budúcnosti sa uvažuje s používaním medeného páru na
krátke vzdialenosti ako súčasti hybridnej prístupovej siete
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
25
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pripojenie zákazníkov cez metalické vedenia - CATV
•
Data Over Cable Service Interface Specification (EuroDOCSIS)
•
prebieha medzi CATV modemom a CMTS – Cable Modem
Termination System
•
Kanál šírky 8 MHz, modulácia QAM – 64 alebo QAM -256
(Downstream, k zákazníkovi) a QPSK, QAM – 8, 16, 64
•
Priepustnosť 55 Mb/s max. up, 10/30 Mb/s down.
•
Od verzie 3 možnosť kumulovania kanálov (Bonding)
•
Zabezpečenie základnej úrovne ochrany dát kryptovaním s
KEY Exchange protokolom
•
CATV modem – podobná štruktúra ako HAG, ale DSL modem
je nahradený prijímačom/vysielačom v pásme CATV
•
CMTS zabezpečuje prenos dát len s použitím TCP/IP
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
26
Komunikačné technológie 1_5_2014
Riadenie činnosti Mediálnych brán a ich spolupráca:
• Medzi riadiacou jednotkou siete IMS a Riadiacou jednotku
brán spravidla SIP
• Medzi RJ a samotnou bránou
• protokol MGCP alebo
• MEGACO/H.248.
• Signalizačné brány k existujúcemu prostrediu: SIGTRAN.
•
•
•
•
•
•
•
Protokol na riadenie spojenia (nie signalizačný protokol!)
prebieha medzi MGC a MG a prenáša riadiace informácie cez
správy typu „Create connection {port, služba},
Doručenie riadiacich správ v reálnom čase
Riadenie prepojovania kanálov TDM/ATM/IP okruhov bodbod alebo multibod
Detekcia udalostí a stanovenie reakcie GW na ne
Príjem voľby a výstavba spojenia a realizácia doplnkových
služieb, zber štatistických dát
Transportná vrstva UDP (MGCP), Megaco UDP/TCP/ATM /
SCTP
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
27
Komunikačné technológie 1_5_2014
Komunikácia sieť – sieť: Sieťová signalizácia CCS7/SS7
SIGNALIZAČNÝ SYSTÉM CCITT / ITU Č. 7
ISDN a všetky aplikácie vyžadujúce výkonnú signalizáciu,
prenos digitálnym kanálom, otvorený multiužívateľský
systém na národnej/medzinárodnej úrovni
Paketová synchrónna dátová sieť bez spojovej orientácie
Ako hostiteľskú fyzickú sieť používa transportnú sieť
HLAVNÉ FUNKČNÉ ČASTI:
Signalizačné koncové body
priradené k sieťovým uzlom
(Signalling Origination
/Destination Point, SOP/SDP)
Signalizačné tranzitné body
STP a kombinácie SP/STP
Všetky body adresované v
medzinárodne
koordinovanom číslovacom
pláne
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
28
Komunikačné technológie 1_5_2014
Oddelenie používateľských a
sieťových častí:
USER PART, UP
MESSAGE TRANSFER PART,
MTP)
Štruktúrovanie procesov do
vrstiev
Riadiaca rovina –
manažment
signalizačných
spojení
Informačná rovina –
prenos
signalizačných
informácií „koniec –
koniec“
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
29
Komunikačné technológie 1_5_2014
MTP 1: Fyzická vrstva: kanál 64 kb/s v toku E1 alebo 2 Mb/s
MTP 2: Synchronizačné procedúry, detekcia a korekcia chýb,
vytváranie signalizačných jednotiek (SU), riadenie toku,
zabezpečenie integrity správ
MSU: Message Signal Unit
LSU: Link Status SU
FISU: Fill-in SU
FIB/BIB: Forward /Backward Indicator Bit
FSN/BSN: Forward/backward Sequence Number
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
30
Komunikačné technológie 1_5_2014
• VŠETKY MSU SÚ ČÍSLOVANÉ NA VYSIELACEJ STRANE (FSN) A
AŽ DO POZITÍVNEHO POTVRDENIA ULOŽENÉ DO PAMÄTI
• POTVRDENIE POZITÍVNE: BSN = NOVÁ HODNOTA FSN,
BIB=BIB, VYMAŽ
• NEGATÍVNE POTVRDENIE: BSN = POSLEDNE AKCEPTOVANÉ
FSN, BIB JE INVERTOVANÝ: INVERZIA VŠETKÝCH FIB
V BUFFERI A VYSLANIE OD BSN +1
• FIB DEFINUJE PRVÉ ALEBO OPAKOVANÉ (INVERZIA)
VYSIELANIE SU
Kontrola chybovosti : „LEAKY BUCKET“:
• prah T = (64) , dekrementačný koeficient D (256)
• Chyba znamená inkrementáciu počítadla +1,
• správne prenesených „D“ SU dekrementácia o - 1.
• Prekročenie T – reset linky, resync.
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
31
Komunikačné technológie 1_5_2014
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
32
Komunikačné technológie 1_5_2014
• OPC / DPC (ORIGINATION / DESTINATION POINT CODE) ADRESA ZDROJOVÉHO A CIEĽOVÉHO SP
• VÝBER SIGNALIZAČNÉHO OKRUHU - SLS (SIGN. LINK SELECTION)
• IDENTIFIKÁCIA KANÁLA - CIC (CIRCUIT IDENTIFICATION)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
33
Komunikačné technológie 1_5_2014
Základné funkcie sieťovej vrstvy:
OBSLUHA SIGNALIZAČNÝCH SPRÁV
Adresa OPC/DPC
SLS (Signalling Link Selection, 4
bity)
CIC (Circuit Identification, 12 bitov)
ROZLIŠOVANIE SPRÁV NA ZÁKLADE
DPC
DISTRIBÚCIA SPRÁV K UP (SIO)
SMEROVANIE SPRÁV K INÝM SP /
STP
MANAŽMENT SIGNALIZAČNEJ SIETE
signalizačných okruhov (zostavenie, reštart...
signalizačných smerov (riadenie tranzitov,...)
signalizačnej prevádzky (smerovanie, výber okruhov,...
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
34
Komunikačné technológie 1_5_2014
Používateľská časť (User Part)
Rôzne úlohy, rôzne signalizácie:
So spojovou orientáciou – napr.: TUP – Telephony UP, ISUP –
ISDN UP
Bez spojovej orientácie: OMAP – Operation & Maintenance AP,.....
ISUP:
Initial Address Message IAM,
Address Complete ACM,
Answer ANM, Release REL,....
Pôvodná verzia – bez podpory
nespojovej orientácie, max. 16
UP
Riešenie: pridanie vrstiev SCCP
(Signalling Connection Control
Part) a TCAP (Transaction
Capabilities AP)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
35
Technické a právne aspekty komunikačných sietí,......
Signalling Connection Control Part - SCCP
MTP L3 – SMERUJE SPRÁVU K ŠPECIFICKÉMU SP
SCCP UMOŽŇUJE:
DOSIAHNUŤ ŠPECIFICKÚ APLIKÁCIU (PODSYSTÉM) V DANOM SP
(ROZŠÍRENIE ADRESÁCIE)
SLÚŽI AKO TRANSPORTNÁ VRSTVA PRE NESPOJOVO
ORIENTOVANÉ SLUŽBY (TCAP – „Zelené čísla, Volania na kartu,
Portabilita, Roaming,....)
Z POHĽADU MTP JE JEDNA Z APLIKÁCIÍ UP (SIO = 3)
HLAVNÁ ÚLOHA: GLOBAL TITLE TRANSLATION – PROCEDÚRA PRI
KTOREJ CIEĽOVÝ SP A JEHO SUBSYSTÉMY SÚ ADRESOVATEĽNÉ
CEZ INFORMÁCIE V SIGNALIZAČNEJ SPRÁVE (GLOBAL TITLE),
PRIČOM PREKLAD GLOBÁLNEJ ADRESY NA FYZICKÚ ROBÍ STP.
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
36
Technické a právne aspekty komunikačných sietí,......
Prenos SS 7 cez prostredie TCP/IP:
Vysoko výkonný protokol, používaný pre rôzne aplikácie
Dôraz na maximálnu spoľahlivosť a robustnosť
Prenos cez relatívne nespoľahlivé prostredie IP.
Riešenie: SCTP, Streaming Control Transmission Protocol, RFC
2960, 4960 - Transportná vrstva na prenos protokolov cez
prostredie IP
Situovaný medzi sieť IP, predstavujúcu prenosové prostredie
a aplikačnú vrstvu, reprezentovanú aplikačným rozhraním API
Aplikačné rozhranie - adaptačná vrstva medzi zákazníckym
protokolom a SCTP
Kombinuje výhodné vlastnosti protokolov UDP – datagramová
obsluha so spoľahlivosťou a zabezpečením poradia správ
protokolu TCP
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
37
Komunikačné technológie 1_5_2014
Prenos SS 7 cez prostredie TCP/IP:
Medzi koncovými bodmi prenosu vytvára SCTP procedúrou
inicializácie viacnásobné prenosové cesty, (asociácie)
platné do úspešného doručenia správy.
Prenos cez PDU – pakety SCTP. Paket obsahuje: záhlavie,
riadiace údaje a zákaznícke dáta
Počas spojenia –
v priebehu asociácie –
sú jednotlivé
segmenty dát
selektívne
potvrdzované
Kontrola
priechodnosti a
konektvity k daným
portom („Heartbeating“)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
38
Komunikačné technológie 1_5_2014
M2PA:
všeobecný transport signalizácie SS7 cez SCTP. IP link má
charakter spoja SS7, gateway je súčasťou SS7 (má svoju
adresu) a pracuje na úrovni MTP3
M2UA:
transport signalizácie SS7 pre ISUP a SCCP. Len rozšírenie
MTP2, GW nie je súčasť siete SS7. GW nemá MTP 3
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
39
Komunikačné technológie 1_5_2014
Nasadzovanie optiky do prístupových sietí
Necitlivosť na presluchy a interferencie
Lepšia odolnosť proti nežiadanému úniku dát
Nižšia úroveň rušenia iných zariadení
Referenčná konfigurácia optickej prístupovej siete
(ETSI 300 463)
OLT - Optical Line
Termination
ODN - Optical
Distribution Network
ONU - Opt. Network
Unit
Auxiliary/Service Unit
Service/System
Network Interface
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
40
Komunikačné technológie 1_5_2014
OLT:
‰ Rozhranie k transportnej sieti: SDH STM1/STM4, GBE
‰ Smerovanie a spojovanie spojení do jednotlivých podsietí
‰ Optoelektronický prevod
‰ Riadenie prístupu na médium
ONU:
‰ Štandardné rozhrania k zákazníckym terminálom (Z/ETH)
‰ Optoelektronický prevod
‰ Selekcia a prepínanie podľa služieb
ODN:
‰ Pasívna/aktívna podľa
vlastností distribučného bodu
‰ Počet optoelektron. konverzií
‰ Počet optických úsekov
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
41
Komunikačné technológie 1_5_2014
Od PON ku PON... Základné koncepcie PON/FTTH:
Bod-bod:
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
‰ Veľa párov opt.
prijímačov/vysielačov, ODF
ODF
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
1
ONU
ONT
‰ Veľké investičné náklady
ONU
ONT
‰ Individuálne prípojky
OLT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
n
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
Bod – viac bodov:
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
1
ONU
ONT
ODF
PODB
ONU
ONT
ONU
ONT
‰ Zdieľaná kapacita
1
OLT
ONU
ONT
n
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
m
‰ Primerané náklady
‰ Flexibilita
ONU
ONT
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
42
Komunikačné technológie 1_5_2014
PON:
‰ DP – neselektívny optický prvok
(Splitter/Combainer)
‰ Logická štruktúra hviezda – prístupová
metóda TDM/TDMA
‰ Rovnaká prenosová
rýchlosť na celej trase
‰ Paketový prenos v presne
definovaných časových
oknách
‰ Pri vyšších nárokoch na
bezpečnosť nutnosť
kryptovania
‰ Vysoké nároky na
modulačnú rýchlosť a
optický výkon vysielača
v ONU
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
43
Komunikačné technológie 1_5_2014
Aktívny distribučný bod:
‰ ADP robí spojovanie/smerovanie
‰ spojenia len bod – bod, žiadne TDMA
‰ Lacné vysielače v ONU
‰ kapacita/konfig. siete daná vlastnosťami DP, nie splitterom
‰ Potreba napájania ADP
‰ Menšia protokolová transparentnosť
‰ Údržba –
technológia v
teréne
‰ Veľké investičné
náklady
‰ Dobrý
manažment
kapacity
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
1
Strom
ONU
ONT
ONU
ONT
ODF
PODB
1
ONU
ONT
OLT
Strom
ONU
ONT
N
ONU
ONT
ONU
ONT
m
ONU
ONT
ONU
ONT
ONU
ONT
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
44
Komunikačné technológie 1_5_2014
ETHERNET cez PON – Aktívny Ethernet
‰ Aktívna sieť bod-bod/viac bodov: štandardné ETH prepínače
prepojené optickými vláknami
‰ šírka pásma pre koncového užívateľa až do 1Gb/s
‰ garancia prístupovej šírky pásma
‰ využitie QoS pre jednotlivé služby
‰ obojsmerné pripojenie k sieti SP jedným optickým vláknom
dosah až 80km k najbližšiemu uzlu siete
‰ Posledný segment UTP kábel do vzdialenosti 100 m
‰ vzdialený manažment koncových zariadení a všetkých uzlov
siete
‰ Nastavovanie služieb a oprávnení presunuté k účastníkovi
‰ Možnosť kombinovať prevádzku unicast a multicast
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
45
Komunikačné technológie 1_5_2014
ETHERNET cez PON – Aktívny Ethernet
Segmentácia do troch úrovní:
Transportná vrstva –10 GbE IP MPLS
Agregačná vrstva:
‰
‰
‰
‰
Prepínanie na vrstve L2/L3, optické rozhrania (MetroEthernet)
Diplexné prepojenie na prístupový prepínač (1390/1410 nm)
Smerovanie služieb k príslušným serverom
Distribúciu multicastu (IPTV)
Prístupová vrstva:
‰ prístupový prepínač na vrstve L2
‰ Vytvorenie nezávislých VLAN s diferencovanými vlastnosťami
podľa typu služby (QoS, prioritizácia, dovolená rýchlosť toku)
‰ Izolácia terminálov navzájom
‰ Izolácia proti útokom na L2
Garancia stability, šírky pásma, vzdialený manažment
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
46
Technické a právne aspekty komunikačných sietí,......
ETHERNET cez PON
Nástup Ethernetu – návrat k PON s dilemou:
‰ PON – kapacita priradzovaná v pevných časových oknách
‰ Ethernet/ ATM – dynamicky prideľovaná kapacita
• ATM PON/Broadband PON/Full Service Access Network:
(využitie celého opt. pásma: 1260 až 1360 nm k sieti, 1480
až 1500 nm k terminálu, 1539 až 1565 nm DWDM 16 kanálov
SDH STM 1/4/16 alebo GBE, 1550 až 1560 nm analógová
TV)
• ETHERNET Over PON (EPON, Ethernet over First Mile, IEEE
802.3ah):
• Gigabit ETHERNET Over PON (GPON, ITU-T G.984)
Štandard
EPON
GPON
Prenosová rýchlosť [Gb/s]
1,22/1,22 (1/1)
1,22/2,44 (1/2,2)
Dĺžka paketu [oktetov]
1518
53….1518
Prenosový mód
ETH
ATM/TDM/ETH
Dosah/split. pomer [km, -]
20, 1: 16
60 (20f), 1:64 (1:128)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
47
Komunikačné technológie 1_5_2014
GPON enkapsulácia – GEM (Generic Encapsulation Method)
Zodpovedá linkovej vrstve – adaptácia dát na fyzický prenos
Enkapsulácia vychádza z ITU–T G.7041: GFP (Generic Framing
Procedure)- adaptácia dát z vyšších vrstiev do transportnej vrstvy
minimálna réžia (5%) oproti EPON (50%)
DBA (Dynamic Bandwidth Assignment): ONU vysiela dátový blok s
dĺžkou definovanou OLT v čase definovanom OLT buď:
na základe prijatia požiadavky/statusu od ONU (SR–DBA (Status
Reporting DBA), alebo
automaticky na základe analýzy chovania sa toku od ONU (NSR–DBA,
Non-Status Reporting DBA)
v opačnom smere pevné časovanie vysielania,
Šifrovanie prenášaných dát pomocou AES (Advanced Encryption
Standard, bloková šifra 16 oktetov), Kľúč 128, 192 alebo 256 B
Kanálové kódovanie kódom RS (255, 239)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
48
Komunikačné technológie 1_5_2014
Pre a proti:
Výhodné pri nasadení v lokalitách s nízkou hustotou terminálov
Komplikované riadenie prístupu
zdieľaná kapacita – agregácia
zhoršenie štatistických parametrov IP toku (oneskorenie, nárast
časového jittera, zhlukovitosť dát
vysoká cena ONU
Napájanie ONU/terminálu – bez zálohy, len lokálne (všetky ON)
perspektívne lepšie riešenie na báze WDMA a ROADM (inšpirácia
systémom SDH)
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
49
Komunikačné technológie 1_5_2014
Ďakujem za
pozornosť.
Otázky??
Časť 02 _ Martin Vaculík, UNIZA SK
50
Download

MARTIN VACULÍK Žilinská univerzita