Technologie ostatniego kilometra(mili)

Transkrypt

1 Zakład Informatyki Przemysłowej Akademia Górniczo Hutnicza Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Technologie ostatniego kilometra(mili) Autor: Jarosław Durak

2 ISDN EFM EPON XDSL CATV

3 ISDN ISDN jest siecią wąskopasmową(do 2,048Mbit/s) BISDN szerokopasmową (Broadband) Tryb komutacji kanałów(obwodów) jest trybem przesyłania danych w czasie rzeczywistym(transmisja mowy). Tryb komutacji pakietów jest trybem przesyłania danych z opóźnieniami.

4 ISDN Usługi ISDN bazowe, teleusługi, usługi dodatkowe

5 ISDN Bazowe określają możliwości sieci w zakresie transmisji informacji cyfrowej w różnych trybach, z różną szybkością. Teleusługi - te, do których ma dostęp użytkownik: fonia, dane, tekst, obraz Dodatkowe: np. identyfikacja numeru Kanały do dyspozycji usług: 64, 2x64,384,1536,1920kb/s

6 ISDN kanał B: przepływność 64kbit/s (fpr=8khz, 8kHz*8bitów=64kb/s, tp=125ms), kanał D: 16kb/s lub 64kb/s, kanał sygnalizacyjny kanał H:(rodzina) H0=384kb/s, H11=1536kb/s, H12=1920kb/s;BISDN:H2=30Mb/s,H3=70 Mb/s,H4=140Mb/s

7 ISDN Rodzaje dostępów w ISDN podstawowy 2B+D(BRA - Basic Rate) 2 kanały 2kierunkowe B z pełnym duplexem, (całk. przepł. 2*64+16=144kb/s) Dodatkowo wprowadza się bity ramkowania synchronizacji (całk. przepł. = 192kb/s) pierwotny: USA(PCM24)- T1-23B+D64=1544kb/s=1,5Mb/s Europa(PCM30/32)- E1-30B+D64=2048kb/s= 2Mb/s synchronizacja- 64kb/s

8 ISDN Protokoły w ISDN wielorakie powiązania protokołów w kanałach B i D różnorodność wywołań (różnego typu informacji: głos, text, obraz, dane) połączenia wielopunktowe

9 Ethernet in the First Mile (EFM) Zalety Odpowiada na teraźniejsze i przyszłe potrzeby dotyczące transmisji aplikacji video, danych i głosowych Najbardziej efektywna technologia przeznaczona do usług transmisji danych Prosty, ogólnie zaakceptowany standard zapewniający współdziałanie z pozostałymi elementami sieci (interoperability) Prace nad EFM IEEE TF 802.3ah EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance)

10 Ethernet in the First Mile (EFM) Zalety

11 Ethernet in the First Mile (EFM) Zalety Najbardziej efektywna technologia przeznaczona do usług transmisji danych Skalowalność Jeden protokół end-to-end Jedno podejście do różnych architektur sieci

12 Ethernet in the First Mile (EFM) Zalety Jeden protokół end-to-end

13 Ethernet in the First Mile (EFM) Zalety Jeden protokół end-to-end

14 Ethernet in the First Mile (EFM) Zalety Jedno podejście do różnych architektur sieci

15 Ethernet in the First Mile (EFM) 802.3ah EFM Copper (EFMC), wykorzystanie istniejącego okablowania Cat3, >=10Mbps, >=750m EFM Fiber (EFMF), jednomodowy światłowód, 100/1000Mbps, >=10km EFM PON (EFMP), światłowód jednomodowy, 1000Mbps, <20km EFM Hybrid (EFMH) łączenie powyższych topologii w specyficznych dla operatora przypadkach

16 Ethernet in the First Mile (EFM) EFM Copper (EFMC) Połączenie punkt-punkt Obecne rozwiązania bazują na ATM przesyłanym poprzez DSL EFMC eliminuje ATM (Ethernet over DSL) Koegzystowanie PSTN, ISDN, ADSL w tym samym okablowaniu

17 Ethernet in the First Mile (EFM) EFM Fiber (EFMF)

18 Ethernet in the First Mile (EFM) EFM PON (EFMP) EFMP standardyzacja technologii Ethernet PON (EPON) Pasywna infrastruktura optyczna w sieci dostępowej, redukcja liczby światłowodów Połączenie typu punkt-wiele punktów

19 Ethernet in the First Mile (EFM) EFM PON (EFMP)

20 Ethernet in the First Mile (EFM) EFM komplementarność odmian

21 EFM Relacje istniejących standardów Ethernetu do EFM

22 EPON Ethernet Passive Optical Network (EPON) ATM PON Połowa lat 90, prace nad FSAN (Full Service Access Networks) ITU G.983 Ethernet PON

23 EPON Architektura Światłowód jednomodowy Elementy pasywne: Splitery, łączniki Elementy aktywne OLT (Optical Line Termination) po stronie operatora ONU (Optical Network Unit) po stronie abonenta

24 EPON Architektura

25 EPON Aktywne elementy EPON Maks. 64 moduły OUN / moduł OLT Central Office Chassis: Interfejs EPON - WAN/video/telefonia Optical Network Unit Element Management System FCAPS (full range of Fault, Configuration, Accounting, Performance, Security)

26 EPON EPON strumień do abonenta Pakiety IEEE (<=1518b) Pakiety wysyłane są do wszystkich ONU Pakiety przypisane są do ONU Broadcast, multicast

27 EPON Strumień zwrotny (od abonenta) Pakiety IEEE (<=1518b) TDM (Time Division Multiplexing) Sloty czasowe przypisane są do odpowiednich ONU aby uniknąć kolizji

28 EPON Wersje optyczne Two-wavelength EPON Dane, video, głos, IP-SDV (IP switched digital video) 1510 nm downstream 1310nm upstream

29 EPON Wersje optyczne Three-wavelength EPON RF video services (CATV), DWDM 1510nm downstream, 1310nm upstream, 1550nm downstream video (MPEG2, QAM) DWDM:1510nm downstream, 1310nm upstream, 1550nm niewykorzystany

30 xdsl

31 xdsl Nazwa Opis Prędkość transmisji Tryb Zastosowanie V.22,V.32,V.34,V. Modemy pasma głosowego 1200bps do 56kbps Dupleks Transmisja danych DSL Digital Subscriber Line 160 kbps Dupleks Usługi ISDN HDSL High data rate DSL 1,544 Mpps 2,048 Mbps Dupleks Dupleks T1/E1,dostęp LAN, WAN SDSL Single Line DSL 1,544 Mpps 2,048 Mbps Dupleks Dupleks T1/E1,dostęp LAN, WAN ADSL Asymetric DSL Od 1,5 do 9 Mbps Od 16 do 640 kbps Do abonenta Do sieci Dostęp do Internetu, VOD VDSL Very high data rate DSL 13 do 52 Mbps 1,5 do 2,3 Mpbs Do abonenta Do sieci ADSL + HDTV

32 xdsl Podstawowe elementy połączenia

33 xdsl

34 xdsl

35 xdsl Kodowanie CAP (carrier amplitude phase modulation) niestandardowa odmiana QAM khz, 240kHz do 1,5MHz

36 xdsl kodowanie DTM (discrete multi-tone modulation)

37 xdsl

38 ADSL 07/2002: ANSI T1.414i2 ITU G (G.DMT) G (G.Lite) FDD Frequency Division Duplex G /1,3 Mb/s Annex A ADSL na linii analogowej 12/1,3 Mb/s 25, khz od użytkownika khz do użytkownika Modulacja CAP lub DMT Podział na kanały po 4,3125 khz jakość tych kanałów jest testowana na etapie negocjacji połączenia (S/N) dla DMT Annex B ADSL na linii ISDN 12/1,3 Mb/s G ,5/0,5Mb/s

39 ADSL

40 ADSL2 07/2002: ITU G Annex J, Annex L G ADSL2 12 Mb/s do i 3,5 Mb/s od (min 8Mbps/800kbps) Ulepszona modulacja QAM Polepszone współdziałanie z innymi elementami sieci Polepszone osiągi Adaptacja przepustowości do możliwości sieci (crosstalk) Diagnostyka Zużycie energii Możliwość łączenia wielu par w jeden kanał (bonding) Możliwość wydzielenia kanałów głosowych TDM (Channelized Voice over DSL - CVoDSL)

41 ADSL2/2+

42 ADSL2/2+

43 ADSL2+ 07/2002: ITU G Annex M, Zwiększenie przepustowości do uż. (downsteam) do ok 25Mb/s przy 1,5 Mbps up Dwukrotne zwiększenie zakresu częstotliwości Annex M Zwiększeni uploadu do 3,3 Mb/s

44 ADSL2, ADSL2+

45 ADSL2/2+ 25 Mbit/s ~300 m 24 Mbit/s ~600 m 23 Mbit/s ~900 m) 22 Mbit/s ~1.2 km 21 Mbit/s ~1.5 km 19 Mbit/s ~1.8 km 16 Mbit/s ~2.1 km 1.5 Mbit/s ~4.5 km 800 kbit/s ~5.2 km

46 ADSL2/2+

47 ADSL2/2+ zużycie en.

48 ADSL2/2+ Redukcja przesłuchów wykorzystanie wyższego pasma w ADSL2+

49 CATV Tradycyjna sieć telewizji kablowej

50 CATV Sieć hybrydowa HFC (Hybrid Fiber Coaxial)

51 CATV MCNS - Multimedia over Coax Alliance MoCA MoCA 1.1 (2008) 175Mbps Specyfikacja: DOCSIS 10/1.1, 2.0, 3.0 (Data Over Cable Service Interface Specification) Multimedia Network Group Hybrydowe optyczno miedziane

52 CATV DOCSIS Inicjatywa operatorów kablowych w celu stworzenia standardu dla modemów kablowych Organizacja Multimedia Cable Network System (MCNS) DOCSIS znormalizowanie transmisji danych poprzez dwukierunkowe sieci HFC Przyjęty jako międzynarodowy standard, ITU J.112 CableLabs - administracja procesami standaryzującymi DOCSIS i certyfikacja sprzętu

53 CATV DOCSIS Schemat blokowy Podstawową funkcją modemów kablowych systemu DOCSIS jest przezroczysta transmisja pakietów IP pomiędzy stacją czołową a wyposażeniem abonenta System zbudowany jest z: Cable Modem Termination System (CMTS) wyposażenie operatora Cable Modem (CM) czyli urządzenia abonenckie

54 CATV DOCSIS Schemat blokowy

55 CATV Distribution Hub or Headend Operations Support System PSTN Copper Pairs, DS1 or DS3 Data Over Cable System OSS Interface, DOCS-OSSI Telco Return Access Concentrator (TRAC) Cable Modem Termination System Downstream RF Interface WAN Generic Headend Switch or Backbone Transport Adapter Cable Modem Termination System Mod Video 2. Rx Demod Data Local Server Facility Remote Server Facility Upstream splitter and filter bank 5 42MHz Fiber Coax O/E Node Cable Modem to RF Interface, Cable Modem to CPE Interface, CMCI. Data Over Cable Security System (DOCSS) Security & Access Controller WAN O/E Node Tx Network Termination Customer Removable Premise Security Equipment Cable Module Modem O/E Node MHz Data.. Backbone Network Distribution Network Video 1 Combiner Cable Modem Termination System Network Side Interface, CMTS-NSI. Cable Modem Termination System Upstream RF Interface Telco return Cable Modem Telco Return Interface, CMTRI

56 Dwukierunkowa sieć RF Umożliwia szybką transmisję danych w obu kierunkach downstream i upstream poprzez sieć HFC DOCSIS zdefiniowany standard specyfikujący transmisję danych poprzez sieć HFC Sieć Telco-return Oparta na jednokierunkowej sieci CATV Umożliwia szybki transport danych do abonenta Wykorzystuje rozwiązania dial-up do transmisji od abonenta Architektura Telco-return objęta specifkacją DOCSIS

57 Downstream Modulacje i schemat kodowania zdefiniowane przez ITU J.83 Annex-B: 30 Mbps z 64-QAM 42 Mbps z 256-QAM 6 MHz na kanał (channelization) Zakres częstotliwości MHz

58 Upstream Mechanizmy F/TDMA dostępne w kierunku upstream w warstwie fizycznej: 320K, 640K, 1.28M, 2.56M, 5.12Mbps dla QPSK 640K, 1.28M, 2.56M, 5.12M, 10.24Mbps dla 16QAM zakres częstotliwości: 5-42 MHz

59 Sieć dwukierunkowa

60 Telco-return

61 DOCSIS 1.1 Dodanie mechanizmów Quality of Service (QoS) niezbędne rozwiązania do implementacji telefonii IP CableLabs - certyfikacje 2000 r Linia zwrotna EuroDOCSIS Opracowana przez CableLabs europejska wersja DOCSIS u Zastosowanie zgodnego ze standardem DVB ITUJ.83 Annex 8MHz kanału transmisyjnego zakresy częstotliwości: MHz downstream (88-860) 5-65 MHz upstream (5-42)

62 IMPLEMENTACJA

63 DOCSIS 2.0 Zwiększone prędkości upstream z 10,24 do 30,72 Mb/s DOCSIS 3.0 Zwiększenie przepustowości Dla 4 kan. 171,52/122,88Mb/s i 222,48/122,88 Mb/s (EuroDOCSIS) Dla 8 kan. 343,04/122,88Mb/s i 444,96/122,88 Mb/s (EuroDOCSIS) Obsługa IPv6