Az aszimmetrikus digitális elõfizetõi hurok (Asymmetric Digital Subscriber Line ADSL)

Budapesti Mûszaki Fõiskola Neumann János Informatikai Fõiskolai Kar 2000/01 I. félév Esti tagozat

Az aszimmetrikus digitális elõfizetõi hurok (Asymmetric Digital Subscriber Line – ADSL)

Készítette: Szabó János

Budapest, 2000. Október

Szabó János

Az Aszimmetrikus Digitális Elõfizetõi Hurok (ADSL)

Tartalom

1. 2.

Bevezetés......................................................................................................................................................... 3 Az xDSL technológiák .................................................................................................................................... 4 2.1. A HDSL .................................................................................................................................................. 5 2.2. Az SDSL................................................................................................................................................. 6 2.3. Az ADSL................................................................................................................................................. 6 2.4. A VDSL................................................................................................................................................... 6 3. Az ADSL technológia ..................................................................................................................................... 8 3.1. Az ADSL hivatkozási modellje ............................................................................................................ 8 3.2. Az ADSL spektrum képe ..................................................................................................................... 9 3.3. Az átviteli közeg .................................................................................................................................. 10 3.4. Kódolási eljárások .............................................................................................................................. 10 3.3.1. A QAM/CAP kódolási eljárás ............................................................................................................. 11 3.3.2. A DMT vonali kódolás........................................................................................................................ 12 3.5. Keretszervezés a DMT kódolású ADSL rendszerekben................................................................... 14

2

Szabó János


1. Bevezetés

Az Internetelérésnél a mai napig a telefonvonalon keresztül igénybevett dial-up szolgáltatás tekinthetõ a legtipikusabb hozzáférési módnak. A sebesség növelésének azonban ebben az esetben fizikai korlátjai vannak. A telefonközpontok csak az alapsávi (400-3100 Hz) jelek kapcsolását biztosítják, így az átvitel is erre a sávra korlátozódik. Cserébe azonban helyfüggetlenséget kapunk. Azaz az internetszolgáltató (vagy más tartalomszolgáltató) és a felhasználó (kliens) fizikailag bárhol lehet, ha a 1

nyilvános távbeszélõ hálózathoz (PSTN ) kapcsolódik mindkettõ, a hívószám alapján közöttük bármikor kapcsolat felépítés kezdeményezhetõ. Az Internetelérések jelentõs részében, az átviteli sebesség tekintetében, az elõfizetõi hurok a legszûkebb keresztmetszet. A távközlési szolgáltatók és gyártók ezt felismerve, az átviteli út ezen szakaszára összpontosítva kerestek olyan technológiákat, melyek alkalmassá tehetik az elõfizetõi hurkot nagyobb sebességû adatátvitelre is. Elsõ

megközelítésben

kézenfekvõnek

tûnik

az

optikai

kábelek

használata

az

elõfizetõi

hozzáféréseknél. Erre a gyakorlatban számos példa is van. Azonban ne feledjük, hogy ez nem tartozik a legolcsóbb megoldások közé. Amennyiben költséghatékony megoldást szeretnénk, a már meglévõ infrastruktúrákat célszerû felhasználni. A távközlési szolgáltatók hálózatának jelentõs részét teszik ki a sodrott rézérpáras elõfizetõi hurkok. Ezáltal a leghatékonyabb megoldásnak ezek újrahasznosítása tûnik. A fejlett digitális jelfeldolgozási technikáknak köszönhetõen a rézvezetõs elõfizetõi hálózat alkalmas közegként szolgált az adatátviteli hálózatok továbbfejlesztéséhez. Így születtek meg az xDSL technológiák.

1

PSTN:

Public Switched Telephone Network – Nyilvános kapcsolt telefonhálózat

3

Szabó János


2. Az xDSL technológiák

Amíg a hagyományos dial-up-os elérés az analóg vonalakon modemek igénybevételével, a kapcsoltvonali alapsávban, analóg jelátvitellel teszik lehetõvé az adattovábbítást, addig az xDSL technológiák több újítást vezettek be.

Meglévõ, sodrott rézérpár

Meglévõ, sodrott rézérpár

Kapcsolt vonali hálózat (PSTN)

Modem

Modem

1. Ábra: Analóg modemes hozzáférés

Az eddigi analóg átvitelt digitálisra cserélték, megtartva átviteli közegként a sodrott rézérpárat. A digitális átvitelt a vonal két végén elhelyezett speciális eszközök biztosítják.

Meglévõ, sodrott rézérpár DSL

DSL


Meglévõ, sodrott rézérpár DSL

DSL

2. Ábra: xDSL-es hozzáférés

Ilyetén nézve az ISDN alaphozzáférés mondható az elsõ DSL technikának. A vonal elõfizetõi végét az 2

NT , a központ oldali végét pedig az LT

3

zárja le. Az ISDN alaphozzáférés két 64 kbit/s-os

adatcsatornát és egy 16 kbit/s-os jelzéscsatornát biztosít a felhasználó számára.

ISDN NT

Meglévõ, sodrott rézérpár LT 2x64 kbps + 16 kbps

Kapcsolt vonali hálózat (PSTN/ISDN)

Meglévõ, sodrott rézérpár LT

3. Ábra: Az ISDN fozzáférés

2 3

NT: Network Termination – Hálózat végzõdtetõ egység LT: Line Termination – Vonal végzõdtetõ egység

4

2x64 kbps + 16 kbps

ISDN NT

Szabó János


Az xDSL technikák egy része az eddigieken felül még egy trükköt alkalmaz. Az analóg modemes technikával ellentétben, nem ragaszkodik az alapsávi átvitelhez. Az elõfizetõi szakaszon a 400-3100 Hz feletti spektrumot is kihasználják ezek a rendszerek. Természetesen a kapcsolóközpontok továbbra is csak az alapsávi jelek továbbítását biztosítják, ezért ennek a sávnak a leválasztásáról a vonal központ oldali végén, még a kapcsolóközpont elõtt gondoskodni kell. A feladat ellátásáról külön eszközök gondoskodnak. Ilyen jellegû átvitelt használ pl. az ADSL is.

Internet

Meglévõ, sodrott rézérpár ADSL

ADSL


Tartalomszolgáltató

4. Ábra: Az ADSL hozzáférés

2.1. A HDSL 4

Az ISDN továbbfejlesztésébõl született meg a HDSL technika. Ezzel 2 Mbit/s-os E1 (illetve 1,5 Mbit/sos T1) sebességû adatátvitel biztosítható az elofizetok részére. A rendszerrel mintegy. 3,5 km távolság hidalható át. A HDSL technika lehet 2 vagy 3 érpáras. Ez függ az átviteli távolságtól és a vonalparaméterektõl. A kezdetben a 2Q1Q kódolást, késõbb pedig az ún. CAP kódolást (ez QAM kódolás egy speciális fajtája) használták a HDSL rendszerek. Európában kompatibilitási okokból a 2 érpáras 2B1Q kódolású rendszerek terjedtek el.

4

HDSL:

High-bitrate DSL – Nagysebességû digitális elõfizetõi hurok

5

Szabó János


2.2. Az SDSL 5

Az SDSL szimmetrikus, egy érpáras átviteli rendszer. Ennek a technológiának a szabványosítása még folyamatban van. 2,5 km-es áthidalt távolság mellett 2 Mbit/s-os átviteli sebesség biztosítható. A különbözõ gyártók szabványosítás elõtti SDSL eszközei 2B1Q illetve PAM 16 kódolásokat használnak.

2.3. Az ADSL

Számos olyan alkalmazás létezik, amely az átvitel során aszimmetrikus forgalmat generál. Azaz az egyik irányban lényegesen nagyobb az igényelt átviteli sebesség, mint a másik irányban. Ilyenek az igény szerinti videó (VoD – Video-on-Demand), vagy az internethozzáférés (gondoljunk csak a letöltésekre). Az ADSL (Aszimmetrikus Digitális Elofizetoi Vonal) egy ilyen aszimmetrikus hozzáférési technológia. Korábban említettük, hogy az xDSL technológiák az átvitel során a magasabb frekvenciákat is “birtokba veszik”, ezáltal biztosítva a nagyobb átviteli sebességet. S mivel az ADSL ezt frekvenciában eltolva teszi, így a hagyományos telefon szolgálat (vagy akár az ISDN alaphozzáférés) is biztosítható a nagysebességû adatátvitellel egyidõben egyazon érpáron. Az ADSL6

t elõször ANSI szabványosította. Elõírásait az ANSI T1.E1.413 issue2 szabvány tartalmazza. Az ETSI, mint európai szabványosítási testület, ezt a szabványt változtatás nélkül elfogadta, csak kiegészítéseket tett hozzá, melyek a leválasztó szûro karakterisztikájára ill. bizonyos vizsgálatokhoz tartozó hurok elrendezésekre vonatkozó eloírásokat tartalmazzák. A kiegészítéseket az ETR 328-ban foglalták össze. Az ANSI mellett az ITU-T is kiadta ADSL szabványát G.992.1-es szabványszámmal. Az ADSL rendszerek kétféle kódolást használnak. A korábbi fejlesztésû eszközök még a CAP 7

kódolást alkalmazták. Mivel azonban szabványosításra nem ez került, hanem a DMT kódolás, ezért a gyártók újabb rendszerei már ezt a módszert adoptálták.

2.4. A VDSL

A VDSL technológia több mint 50 Mbit/s átviteli sebességet képes megvalósítani egyetlen sodrott elofizetoi érpáron a felhasználóknak. A VDSL, az ADSL-hez hasonlóan aszimmetrikus átviteli

5

SDSL: Symmetric DSL – Szimmetrikus digitális elõfizetõi hurok ANSI: American National Standardization Institute – Amerikai Nemzeti Szabványosítási hivatal 7 DMT: Discrete Muti Tone 6

6

Szabó János


képességekkel rendelkezik, s az iménti sebesség a “lefelé” (a központtól az elõfizetõ felé) irányra vonatkozik. A rendkívül nagy sebességnek az ára a lényegesen kisebb áthidalható távolság. A VDSL szabványosítása sem fejezõdött még be. A VDSL is lehetõséget kínál a POTS, illetve az ISDN szolgáltatás biztosítására a nagysebességû adatszolgáltatással párhuzamosan.

Az eddig ismertetett fõbb technikák az xDSL rendszereknek csak egy részét jelentik. Emellett számos ide sorolható módszer létezik, melyek sokszor a fentiek kombinációit alkalmazzák, s ezáltal besorolásuk sem egyértelmû. Az alábbi táblázat az alapvetõbb DSL technikák fõbb jellemzõit foglalja össze.

Hatótávolság Vonali kód

ISDN/DSL Digital Subscriber Line 5.5 km 2B1Q

Sávszélesség

0-80 kHz

SDSL Symmetric DSL (Single Line) 2.5 km CAP PAM 0-500 kHz

Sebesség lefele irányban Sebesség felfele irányban

160 kbit/s

64 kbit/s-2 Mbit/s

1.5-2 Mbit/s

5.5 km DMT CAP DMT - 1.1MHz-ig CAP - 1.5 MHz-ig 32kbit/s - 8 Mbit/s

160 kbit/s

64 kbit/s-2 Mbit/s

1.5-2 Mbit/s

32kbit/s - 800 kbit/s

Megnevezés

HDSL High-bit-rate DSL 3.5 km 2B1Q CAP 0-400 kHz

ADSL Asymmetric DSL

VDSL Very high bit rate DSL 0.1-1 km QAM CAP ~ 0.3-300 MHz

1.5-3 Mbit/s

13-52 Mbit/s

1. Táblázat : Az xDSL technológiák

A különbözõ technológiák által elérhetõ sebességeket (lefelé irányú - downstream) jól illusztrálja az alábbi ábra.

50000 40000 30000 20000

Analóg modem ISDN BRA HDSL/SDSL ADSL VDSL

10000 0 5. Ábra: A DSL technikák átviteli sebességei

7

Szabó János


3. Az ADSL technológia 3.1. Az ADSL hivatkozási modellje Az ADSL-rendszerben a vonal mindkét végén szükség van egy POTS leválasztó szûrõre. A szûrõ lehet aktív vagy passzív. Az aktív szûrõt aktív villamos elemek valósítják meg. Elõnye, hogy a szûrõ karakterisztikája egyszerû programozással változtatható. A passzív villamos elemekbõl felépített passzív szûrõ elõállítási költsége lényegesen alacsonyabb, mint az aktív szûrõé, ráadásul külsõ áramforrás nélkül is üzemel. Távközlési szempontból ez kedvezõbb, mert a POTS szolgálatnak táplálás kimaradás esetén is mûködni kell. Az ADSL Forum által meghatározott referenciamodellt mutatja az alábbi ábra. V

Digitális Hálózat

TSM

ATU-C

ATU-R

busz vagy csillag

Splitter

SM

SM

Splitter U-R

U-C

POTS

PSTN

6. Ábra: Az ADSL hivatkozási modellje

Rövidítések: ATU-C

központoldali ADSL átviteli egység

ATU-R

távolvégi ADSL átviteli egység

POTS

meglévõ telefon szolgálat

PSTN

nyilvános távbeszélõ hálózat

Splitter

leválasztó szûrõ, mely a kis és nagyfrekvenciás jeleket választja szét

SM

Szolgálat modul (service module), mely egyfajta végberendezés illesztést hajt végre

TSM

ATU-R és az SM közti interfész

U-R

távolvégi vonali interfész

U-C

központ oldali interfész

V

logikai interfész az ATU-C és a digitális hálózat elemei között

8

Szabó János


3.2. Az ADSL spektrum képe

Az ADSL hivatkozási modell alapján látható, hogy egy érpáron lehet egyidõben hagyományos alapsávi szolgálatot (telefon/ISDN alaphozzáférés) és szélessávú adat szolgálatot igénybe venni. Mindez annak köszönhetõ, hogy az ADSL rendszerek frekvenciatranszponált spektrumképpel rendelkezõ kódolási eljárást használnak, ezzel érik el meglévõ szolgálatokkal való zavarmentes egyidejû együttmûködést. A szolgálatok szétválasztását a passzív szûrõk végzik. Az ADSL rendszer által használt frekvenciatartomány határozottan elkülönül az alapsávi POTS/ISDN spektrumától. A rendszeren belüli, felfelé/lefelé irányok kezelésére két alkalmazott módszer létezik. Az elsõ megoldásnál a két irány spektruma elkülönül, így azok kezelése egyszerû. A másik megoldásnál a két irány spektruma részlegesen, vagy teljesen átlapolódik. Ez utóbbi módszer elõnye, hogy így a nagyobb lefelé irányú sávszélesség nagyobb lefelé irányú sebességet képes biztosítani. Az átlapolt tartományban a két irány szétválasztására a DSP technikában széleskörûen alkalmazott visszhangtörléses (echo cancelling) módszert használják.

POTS/ ISDN

256 vivõ Felfelé

Lefelé

Spektrum

7. Ábra: Visszhangtörléses rendszer spektruma

POTS/ ISDN

256 vivõ Felfelé

Lefelé

8. Ábra: Elkülönült spektrumot alkalmazó rendszer

9

Spektrum

Szabó János


3.3. Az átviteli közeg Az ADSL rendszereket a meglévõ sodrott érpáras elõfizetõi hurokra telepítik úgy, hogy a maga az átviteli közeg, azaz a sodrott rézérpár változatlanul marad. Az elérhetõ vonali sebesség nagyságát számos tényezõ befolyásolja. Elsõsorban a meglévõ rézvezetõ villamos paraméterei, a huzal átmérõje, a szigetelés típusa, a leágazások száma, az áthallás. A követelmények az alkalmazott vonali kód függvényében is változnak. A szabványosítás során összeállítottak egy, az átviteli rendszerekre vonatkozó követelményrendszert. Az ebben foglaltak teljesülése esetén az ADSL rendszernek mûködniük kell. A vonalnak, melyre az ADSL telepíteni szeretnék, számos követelménynek kell megfelelnie: a vonalon nem használhatnak pupin csévéket, nem tartalmazhat rövidzárat, légvezetéket, nem lehet földelt. Az áthidalható távolságot csökkenti az elõfizetõi szakaszon lévõ leágazások nagysága és száma. Leágazásnak kell tekinteni az elõfizetõi hurok minden olyan részét, amely nem tartozik közvetlenül a beszédátviteli úthoz. Ezek a lezáratlan leágazások reflexiót okoznak a vételi oldalon a vett jelben, ami hibás vételt eredményezhet. Magasabb frekvenciatartományban a reflexió hatása erõsebben jelentkezik, mint az alacsonyabb frekvenciatartományban. Az átviteli sebességben további degradációt okoznak a különbözõ zavartatások: zajok, áthallások. Alacsony frekvenciákon a közelvégi áthallás (NEXT) a számottevõbb. A FEXT (távolvégi áthallás) kisebb problémát jelent, mivel a távolvégrõl származó zavart, a FEXT-et a vonal természetes csillapítása jelentõsen csökkenti Az ADSL rendszer spektruma kb.0,032-1,1 MHz közé esik. Ebbe a frekvenciatartományba már beleesik az AM rádiózás. A vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a mûsorszóró rádióadók jelei nem zavarják az ADSL-t. Ezek a zajok keskenysávúak, s nem a fõ zajforrások. Árnyékolt kábel esetén a mûsorszóró rádióadók jelei nem zavarják az ADSL rendszert. Problémát az utolsó néhány száz méteren lévõ nem árnyékolt ereket tartalmazó felszállói szakasz okoz. További zajforrás a környezetbõl származó impulzuszaj.

3.4. Kódolási eljárások

Modulációs eljárásként az ADSL-szabványban a DMT kódolást írják elõ. De emellett léteznek CAP kódolású

rendszerek

is.

Közös

jellemzõjük,

hogy

frekvenciatranszponált

spektrumképpel

rendelkeznek, mely számos elõnnyel jár: • Egyetlen rézérpárat használnak az átvitelhez • Viszonylag nagy távolságok hidalhatók át a segítségükkel • Az ADSL a meglévõ szolgálatoktól frekvenciában elkülönül, ezáltal biztosítja a zavarmentes egyidejû mûködést

10

Szabó János


• A spektrum elhelyezkedésük miatt a kisfrekvenciás zavarokkal szemben fokozottabban védettek, mint az alapsávi rendszerek. Így ellenállóbbak a kábel kisfrekvenciás torzításával, valamint a környezetbõl származó impulzuszajjal szemben • A modulációs eljárások flexibilisek, azaz spektrumképük az adott elõfizetõi vonalhoz optimalizálható

3.3.1. A QAM/CAP kódolási eljárás

A CAP és a QAM modulációs eljárások elveikben nem csak megvalósításukban különböznek egymástól. Az átviendõ információt két egymástól független adatfolyammá választják szét, majd két azonos frekvenciájú, de eltérõ fázisú vivõt modulálnak velük és ezek összegét viszik át a sodrott rézérpáron. A QAM moduláció egy jól ismert technológia, melyet a kommunikáció különbözõ területein alkalmaznak világszerte (pl. az analóg modemekben). A CAP kódolási eljárás az AT&T Paradyne által kifejlesztett olyan QAM rendszer, ahol a vivõ nincs jelen, és a csatornák szétválasztását digitális szûrökkel valósítják meg. Lefelé irányban a 136, 340, 680, 952, 1088 kbaud sebességet használja, még felfelé 85 és 136 kbaud sebességet. Ezekkel a vonali sebességekkel 7,168 Mbit/s szimplex csatornasebességet lehet elérni lefelé irányban, míg felfele irányban 272-1088 kbit/s duplex csatornasebességet lehet elérni. CAP kódolás alkalmazásánál a modulátorba beérkezõ bináris jelfolyamból két alapcsatornát képeznek majd ezeket külön-külön bitblokkokra tördelik és minden egyes bitblokkhoz egy-egy számot rendelnek hozzá. A számokból számpárokat képeznek, melyek a komplex számsík egy-egy pontját jelentik (an a komplex számsík valós, bn pedig a képzetes része). Mivel mindkét sorozat n különbözõ értéket vehet n

fel, összesen m=2 (n=4 esetén 16) különbözõ pont kombináció fordulhat elõ. Az m különbözõ pontot megjelenítõ CAP rendszert m-CAP-nak hívják. In-Phase Szuro

Adat

BitSymbol Mapped

Interleaved Trellis Coders

Channel Precoder

+

D/A

LPF

Quafrature Szuro

B

Echo Cancelling

Adat

SymbolBit Mapped

Döntési egység

Interleaved Trellis Coders

Visszacsatolás kiegyenlíto

+

9. Ábra: A CAP codec felépítése

11

D/A

LPF

Hybrid

Hurok

Szabó János


A lehetséges diszkrét értékeknek a komplex számsíkon való megjelenítését jelkonstellációnak hívják Kódolatlan leképzés esetén a leképzésre kerülõ n bit közül két bitet a komplex számsík térnegyedének az azonosítására használják, még a maradék bitek a negyeden belüli lehetséges szimbólum egyikének a kijelölésére szolgálnak. Az ily módon elõállt jel konstellációit Gray-kódolásnak hívják, mivel egy konstellációs pont közvetlen szomszédjaitól pontosan 1 bitben térhet el.

101

111

111

101

10

00

100

000

001

001

000

100

110

010

011

011

010

110

110

010

011

011

010

110

100

000

001

001

000

100

101

111

111

101

11

01

10. Ábra: 32-CAP jel konstelláció

Elméletileg, azonos környezeti körülményeket feltételezve a CAP/QAM egyvivõs rendszer és a DMT többvivõs rendszer teljesítõképessége azonos, azonban a valóságban az egyedi vivõt használó rendszer nem éri el az optimális teljesítményt, szemben a DMT-vel. A DMT kódolás megvalósítása meglehetõsen bonyolult, ezért is nem veszített népszerûségébõl a “kisebb képességû”, de lényegesen egyszerûbb kialakítású CAP kódolási rendszer. Folyamatban van a DMT kód mellett a CAP kód szabványba vétele is.

3.3.2. A DMT vonali kódolás A DMT egy olyan DFT-t használó rendszer, amely számos különálló vivõt alkalmaz. A DMT rendszer 256 vivõt és vivõnként 4 kHz sávszéleségû egyedi csatornákat használ. Mindegyik vivõ egymástól független AM modulált jelet hordoz. A csatornakapacitás 0-15 bit/sec/Hz. Az átvitel során figyelembe veszi a vonalon rendelkezésre álló sávszélességet, meghatározza a vonal átviteli karakterisztikáját,

12

Szabó János


csillapítás menetét, majd ennek függvényében meghatározza és kiosztja az egyes alcsatornák között a csatornánként átvihetõ adatbitek számát (0-15 bit). Ennek a mûveletnek bitkiosztás (Bitallocation) a neve. Így érhetõ el, hogy mindig a legnagyobb kapacitás álljon a felhasználó rendelkezésére. A vételi oldalon az egyes alcsatornákat a vivõjük alapján egyértelmûen azonosítják és visszaállítják a bitblokkokat, majd a blokkokból az eredeti jelfolyamot.

X0

p0

p’0

×

×

p1

X1

XN-1

×

Σ

Ciklikus prefix

csatorna

zaj

p’1

+

×

p N-1

p’N-1

×

×

x ’0

x’1

x’N-1

11. Ábra: A DMT adóvevõ egyszerûsített elvi modellje

A lefelé irány minden esetben egyirányú (simplex, 6-8 Mbit/s ), míg az ún. felfelé irány kétirányú (duplex, 64-640 kbit/s). Az ADSL-modemben végzett FFT- illetve IFFT-mûveleteket 512 értékkel számolják. Az alapul vett algoritmus szerint a kiszámított spektrumnak 255 támaszhelye van a pozitív frekvenciatartományban. Tehát elvileg 255 vivõ használható a QAM-modulációhoz, levonva a POTS vagy ISDN frekvenciatartományában lévõ vivõt. Továbbá két vivõt arra használnak, hogy olyan “vezérlõhangokat” bocsássanak ki, amelyek az adó és vevõ szinkronizálására szolgálnak. A vivõtávolság 4,3125 kHz, az idõjel letapogatási frekvenciája 2,208 MHz. Ebbõl 231,884 µs szimbólum-idõtartam adódik.

13

Szabó János


3.5. Keretszervezés a DMT kódolású ADSL rendszerekben

AS0

Fast (Not-Interleaved ) Data Buffer

AS1 Szkrembler ni

crc ni

AS2 AS3

FEC ni

Mux /Sync

Trellis

Control

Encoder

LS0

Modulator

LS1 Szkrembler i

crc i

LS2

Interleaver

FEC i

Interleaved Data Buffer

Reference points :

(A)

(B)

(C)

MUX

FEC Output

Trellis Imput

Data Frane

Data Frame

Data Frame

12. Ábra: Az ADSL adóvevõ funkcionális felépítése

CRC:

Ciklikus redundancia kódolás, egy paritás ellenõrzõ kód, hiba jelzésére szolgál

Szkrembler:

a “bitkeverõ” a bináris jelfolyam bitjeit egy álvéletlen generátor jelfolyamával keveri össze (logikai XOR), így a bináris jelfolyam spektruma a véletlenszerû jel spektrumának megfelelõ lesz: egyenáramú komponenstõl mentes (hosszúidejû átlagolás során), s egyenletes eloszlású lesz, spektruma kis teljesítmény sûrûségû.

FEC:

A FEC (Forward Error Correction) hibajavító kód az impulzus zajok ellen nyújt védelmet.

Interleaver:

Az interleaver (átszövõ) az eredeti kódszavakat felosztja, és az így képzett átszõtt (interleaved) kódszavakat küldi a vonalra. A vétel helyén visszaosztással elõállítható az eredeti kódszó. Ennek a folyamatnak köszönhetõen az átvitel során fellépõ hibák nem egy teljes kódszó elvesztéséhez vezetnek, hanem csak a kódszavak egy-egy bitje fog sérülni.

A

B

C

D

E

F

G

1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7

Eredeti kódszó 1

2

3

4

5

6

7

ABCDE F GABCDE F GABCDE F GABCDE F GABCDE F GABCDE F GABCDE F G

Átszõtt kódszó

XXXXXXX

13. Ábra: Interleaving

14

Szabó János


A kódolóban az egyes hordozó csatornákból érkezõ jelfolyamot két alcsatornára osztják. Az alcsatornák jelfolyamát keretekre bontják és különbözõ hibajavító kódokkal látják el õket, majd a modulátorból kerülnek ki a vonalra. Egy DMT alapú ADSL rendszerben a keretbe szervezett információt multikeret strukúrában továbbítják. Minden egyes multikeret 68 ADSL adatkeretbõl áll, melyeket 0-tól 67-ig számoznak. Az egyes keretek tartalmát többvivõs szimbólumokká kódolják. Ezeket a kereteket követi a szinkron szimbólum, melyet a modulátor illeszt a multikeretbe, ezáltal határozva meg a multikeret határait. A szinkron szimbólum nem visz sem használói, sem pedig vezérlési szint adatot. A DMT szimbólumok névleges ismétlõdési sebessége 250 µs (4 kHz). A multikereten belül minden adatkeret egy gyors (fast) és egy átszõtt (interleaved) adat tárolót (data buffer) tartalmaz. A tárolók mérete az inicializálási folyamatban meghatározott hordozócsatornák kiosztásától függ.

Frame Frame Frame 0 1 2 crc 0-7 i.b.'s 0-7 in fast in fast sync byte byte

Frame 3

Frame 34

Frame 35

Frame 65

i.b.'s 8-15

i.b.'s 16-23

in fast byte

in fast byte

Frame 66

Frame Sync 67 symbol

No user or bit level data Frame (68/69 * 250 us) INTERLEAVED DATA BUFFER

FAST DATA BUFFER

FAST BYTE 1 byte

FAST DATA

N bytes m,f (Mux data frame, point (A))

(Interleaved Data)

FEC PARITY P dsf Bytes

N bytes s,i (Trellis Input data frame, points (C))

N bytes s,f (FEC output or trellis Input data frame, points (B), (C))

14. Ábra: ADSL lefelé irányú jelfolyamának keretszervezése

Mutikeretenként 8 bitet tartanak fenn a gyors adattárolókban a CRC-re (Ciklikus Redundancia Kódolás) (crc0-crc7) és 24 jelzõbitet (ib0-ib23) OAM feladatokra.

15

Szabó János


páros számu keretek

páratlan számú keretek

Keret 0, 1

crc7 crc6 crc5 crc4 crc3 crc2

Keret 34,35

ib15 ib14 ib13 ib12 ib11 ib10 ib9

Keret 2-33, 36-67 eoc

eoc5 eoc4 eoc3 eoc2 eoc1 r2

Keret 2-33, 36-67 Synch. Control

sc7

sc6

sc5

sc4

sc3

sc2

crc1 crc0

ib7

ib6

ib5

ib4

ib3

ib2

ib1

ib0

ib8

ib23

ib22

ib21

ib20

ib19

ib18

ib17

ib16

r1

1

eoc13 eoc12 eoc11 eoc10 eoc9 eoc8 eoc7 eoc6

sc1

0

sc7

sc6

sc5

sc4

sc3

sc2

sc1

0

15. Ábra: A vezérlési ill. eoc információt tartalmazó keretek felépítése A gyors adattároló bájtjai viszik át a crc ellenõrzõ biteket a 0. keretben, míg a rögzített vezérlési biteket az 1-es 34-es és 35-ös keretekben. A gyors bájtokat a többi keretben páros/páratlan keretpárokban viszik át, úgy hogy vagy eoc bájtokat vagy pedig s hordozócsatorna szinkron vezérlés bájtokat visznek át. Az 13-as ábrán látható adóvevõ A referencia pontjában a gyors adattároló (fast data buffer) mindig tartalmaz legalább egy gyors bitet. Ezt követik a gyors adattárolóban a következõ bitek: AS0 bitek, AS1 bitek, AS2 bitek, AS3 bitek. Ezeket követik a duplex csatorna bitjei (LSx), valamint az AEX és LEX bitek végül a FEC paritás bitek. Ha valamelyik ASx nem nulla, akkor az AEX és az LEX is jelen van a tárolóban. Ha bármelyik LSx nem nulla a LEx-t tartalmazza az adattároló. Az ADSL keretstruktúrába beszúrt AEX és LEX bitek, szinkronizálási képességet biztosítanak az ASx és LSx csatornák számára. Ns,f bytes FAST BYTE

AS0 AS1 AS2 AS3 LS0 LS1 LS2 AEX

16. Ábra: A gyors adatbuffer felépítése

16

LEX

FEC PARITY

Az aszimmetrikus digitális elõfizetõi hurok (Asymmetric Digital Subscriber Line ADSL)

Recommend Documents