Digital Subscriber Line

1. Digital Subscriber Line Τεχνολογίες Διαδικτύου και Δικτύων Ευρείας Ζώνης

2. Πρότυπο ADSL Συστήματος G.992.1

3. ADSL – Τεχνικά Χαρακτηριστικά • G.992.1 Χαρακτηριστικά μετάδοσης σήματος • Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (DMT) • Αμφίδρομη Μετάδοση • Πολυπλεξία στη συχνότητα (FDΜ) • Καταστολή της Ηχούς (Echo Cancellation)

4. ADSL – Αμφίδρομη Μετάδοση (1) • Διαθέσιμο εύρος ζώνης • ADSL over POTS: • Το ADSL καλύπτει το φάσμα από 25.875KHz ως 1.104MHz • Το διαθέσιμο εύρος ζώνης χωρίζεται: • Πολυπλεξία στη συχνότητα (Frequency Division Multiplexing) • Kαταστολή της ηχούς (echo cancellation)

5. ADSL – Αμφίδρομη Μετάδοση (2) • FDM • Δεσμεύεται η ζώνη 138KHz έως 1.1MHz για τα δεδομένα λήψης (υποκανάλι 33 με 256) • Δεσμεύεται η ζώνη 25KHz με 138KHz για τα δεδομένα αποστολής (υποκανάλι 7 με 32). • Τα κανάλια 16 (69KHz) και 64 (276KHz) από κάθε ζώνη χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για τη μετάδοση της τονικότητας πιλότου που χρησιμοποιείται για λόγους συγχρονισμού του σήματος. • Παράλληλα τα υποκανάλια 1-6 εξασφαλίζουν την χωρίς σφάλματα μετάδοση της φωνής

6. ADSL – Αμφίδρομη Μετάδοση (3) • Εcho cancellation • Με την καταστολή της ηχούς η ζώνη για τα δεδομένα αποστολής (25KHz με 138KHz) επικαλύπτεται με τη ζώνη για τα δεδομένα λήψης και αυτές στη συνέχεια διαχωρίζονται μέσω τοπικής καταστολής της ηχούς, μια τεχνικής γνωστής στα V.32 και V.34 modems. 

7. ADSL – Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (1) • Συνδυάζει την Quadrature Amplitude Modulation και την Frequency Division Μultiplexing. • Τεχνική διαμόρφωσης πολλαπλού φέροντος (multicarrier modulation) • Το φάσμα συχνοτήτων (0 – 1,104MHz) της δισύρματης γραμμής διαχωρίζεται σε 256 υπο-κανάλια στενής ζώνης (4,3125KHz) • Σε κάθε υπο-κανάλι το σήμα διαμορφώνεται με συχνότητα φέροντος την κεντρική συχνότητα του εύρους συχνοτήτων που αντιστοιχεί σε αυτό, με τη χρήση QAM Quadrature Amplitude Modulation)

8. ADSL – Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (2)

9. ADSL – Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (4) • Στα δισύρματα καλώδια το επίπεδο εξασθένησης του υπο-καναλιού αυξάνει συναρτήσει της συχνότητας με αποτέλεσμα η ανάθεση bit ανά υποκανάλι να είναι μη γραμμική. • Τυπικά τα υποκανάλια με χαμηλές συχνότητες φέροντος, διαμορφώνονται με τη χρήση πολλών bits (πχ 256-QAM, ενώ τα υψίσυχνα χρησιμοποιούν προοδευτικά λιγότερα bits έως και δυο(PSK). • Τα bits μοιράζονται σε κάθε κανάλι με δυναμικό τρόπο, αν ένα κανάλιυφίσταται παρεμβολή ή μεγαλύτερη εξασθένηση η πληροφορία του θα μοιραστεί στα υπόλοιπα κανάλια

10. ADSL – Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (5) • Κάθε υποκανάλι μπορεί να πάρει μέχρι 15 bits/sec/Hz • Άρα ένας ιδανικός διαύλος ADSL θα μπορούσε να σηκώσει 256 κανάλια x 15 bits/Hz x 4ΚΗz=15.36Mbps • Το καλώδιο χαλκού μπορεί να σηκώσει κατα μέσο όρο 8 bits/Hz δίνοντας μέγιστο ρυθμό 256 κανάλια x 8 bits/Hz x 4ΚΗz = 8.192Mbps

11. ADSL – Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (6)

12. Αρχιτεκτονικήκαναλιών ADSL (1) • As defined in ANSI T1.413-1998, DMT supports asynchronous (ATM) or synchronous (STM) based bearer services, throughthe use of bearer channels. • Bearer services, “the transport of data at a certain rate without regard to its content, structure, or protocol,” between communicating entities via defining lower layer capabilities, through the use of bearer channels • A bearer channel is a user data stream of a specified data rate that is transported transparently by an ADSL system in ASx or LSx, and carries a bearer service.” • Bearer channels deal strictly with data rates and services and are logical channels that use the underlying sub-carriers as a transport mechanism.

13. Αρχιτεκτονικήκαναλιών ADSL (2) • ANSI T1.413-1998 provides for the simultaneous transport of seven bearer channels, with up to four dedicated downstream bearer channels, denoted as ASx, where x = 0,1 2, 3, and up to three upstream bearer channels, denoted as LSx, where x = 0,1, 2.

14. Αρχιτεκτονικήκαναλιών ADSL (4) • Kύριο ρεύμα ATM κελιών (ATM0) το οποίο είναι υποχρεωτικό και αντιστοιχεί στο AS0 • Δευτερεύον ρεύμα ATM κελιών (ATM1) το οποίο αντιστοιχεί στο AS1 • Τόσο στη σύγχρονη όσο και στην ασύγχρονη μετάδοση, υποστηρίζεται ένα κανάλι χρόνου αναφοράς (NetworkTimingReference) καθώς και ένα κανάλι για την επικοινωνία ATU-C με ATU-R και άλλες λειτουργίες (OperationAdministration & Maintenance)

15. ADSL – Δεδομένα (1) • Τα δεδομένα στο φυσικό στρώμα του ADSL ομαδοποιούνται σε: • Πλαίσια: Το μέγεθος τους είναι μεταβλητό. Επαναλαμβάνονται κάθε 25microsec. • Υπεπλαίσια: Περιλαμβάνουν 69 Adsl frames και επαναλαμβάνονται κάθε 17millisec. • 68 πλαίσια δεδομένων • 69οσύμβολο συγχρονισμού (DMT διαμορφωτή)

16. ADSL – Δεδομένα (2) • Τέσσερις διαφορετικές δομές πλαισίου με διαφορετική επιβάρυνση (overhead) • 0 κύρια δομή • ADSL χρησιμοποιεί δύο «δρόμους» με διαφορετική καθυστέρηση για τη μετάδοση δεδομένων • Γρήγορο (Fast) • low latency (2ms) • Realtime traffic • Διαστρωματωμένο (Interleaved) • low error rate • Reed-Solomon encoding

17. ADSL - Δομή superframe

18. Fast Byte (1) • Fast Byte: 1οByte σε Fast Data χρησιμοποιείται για • Πλαίσιο 0: κυκλικό ελέγχο πλεονασμού στα δεδομένα του γρήγορου ενταμιευτή • Πλαίσια 1,34,35: 24 bit ένδειξης τα οποία χρησιμοποιούνται για λειτουργικούς και διαχειριστικούς (OAM) σκοπούς π.χ. έλεγχος της ζεύξης

19. Fast Byte (3) • Fast Byte: 1οByte σε Fast Data buffer χρησιμοποιείται για • Πλαίσιο 2-33,36-66: Η λειτουργία τους καθορίζεται από το LSB. • LSB = 0 σε 4n+2 και σε 4n+3 => SC bits • LSB = 1 σε 4n+2 και σε 4n+3 => EOC bits • Συγχρονισμός του γρήγορου ενταμιευτή δεδομένων • Ενσωματωμένους ελέγχους λειτουργίας (Embedded operations control): εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες για την επικοινωνία Modem συνδρομητή με Modem CO

20. Fast Byte (2)

21. Sync byte(1) • Το byte συγχρονισμού (sync byte): 1οByte για κάθε πλαίσιο δεδομένων πολυπλεξίας στον ενταμιευτή διαστρωματωμένων δεδομένων • Πλαίσιο 0: κυκλικό ελέγχο πλεονασμού στα δεδομένα του ενταμιευτή διαστρωματωμένων δεδομένων • Στα υπόλοιπα χρησιμοποιείται είτε για συγχρονισμό των καναλιών μετάδοσης δεδομένων που χρησιμοποιεί ο ενταμιευτής, είτε μεταφέρει επιβάρυνση (ADSL Overhead Control)

22. Sync byte(2)

23. ΑΤU-x

24. ΑΤU-x

25. ADSL – Δεδομένα (1) • Πολυπλεξία & Συγχρονισμός • Στη πρώτη μονάδα του ATU-x πραγματοποιείται η πολυπλεξία και ο συγχρονισμός των καναλιών μεταφοράς των δεδομένων.

26. ATU-x

27. ADSL – Δεδομένα (2) • Κυκλικός έλεγχος πλεονασμού • Πραγματοποιεί ανίχνευση λαθών • Εισάγει 1 byte για κάθε ενταμιευτή (frame 0)

28. ATU-x

29. ADSL – Δεδομένα (3) • Περίπλεξη • Οι δυαδικές ροές δεδομένων σε κάθε ενταμιευτή περιπλέκονται ξεχωριστά (scrambling) με τη χρήση του αλγόριθμου:

30. ADSL – Δεδομένα (5) • Εμπρόσθια διόρθωση λαθών • Η μονάδα που πραγματοποίει FEC προσθέτει πλεονάζουσα πληροφορία η οποία χρησιμοποιείται για διόρθωση σφαλμάτων σε μετάδοση • Μέθοδοι FEC • Read Solomon Coding

31. ADSL – Δεδομένα (6) • Reed Solomon Κωδικοποίηση • Κωδικές λέξεις μεγέθους Ν με καθορισμένοαριθμό bytes δεδομένων Κ και αριθμό bytes ελέγχου R Read Solomon Codeword

32. ATU-x

33. ADSL – Δεδομένα (7) • Διαστρωμάτωση • Κατάλληλό για εφαρμογές όπως VoD με απαιτήσεις για χαμηλό ρυθμό λαθών αλλά χωρίς ευαισθησία σε χρονική καθυστέρηση • Η ακολουθία των bit διαμοιράζεται σε διαφορετικές ζώνες μετάδοσης ώστε να μην υπάρχει πιθανότητα δημιουργίας string λαθών τα οποία δε μπορούν να διορθωθούν από FEC • Αποφυγή εκρήξεων λαθών

34. ADSL – Δεδομένα (8) • Διαστρωμάτωση • Υλοποιείται μεταξύ FEC και μονάδας διαμόρφωσης • Τεχνικές Interleaving • Block Interleaving • Convolutional Interleaving • Αποδοτικός αναφορικά με καθυστέρηση από άκρο σε άκρο και ανάγκες σε μνήμη

35. ADSL – Δεδομένα (9) • Διαστρωμάτωση - Block Interleaving • Το μπλοκ του Interleaver με βάθος D=3 και μήκος N=7 (η delay) γεμίζει σειριακά, ενώ τα δεδομένα διαβάζονται κατά στήλες. • Μια γραμμή αποτελεί συνήθως μία κωδική λέξη

36. ADSL – Δεδομένα (10) • Διαστρωμάτωση - Block Interleaving • Το μπλοκ του de - Interleaver με βάθος D=3 και μήκος N=7 γεμίζει κατά στήλες, ενώ τα δεδομένα διαβάζονται σειριακά.

37. ATU-x

38. ADSL – Δεδομένα (13) • Διευθέτηση Τόνου • Αποφυγή φαινόμενων ψαλιδισμού του DMT σήματος από ψηφιαναλογικό μετατροπέα • Πιθανότερο να συμβεί σε τόνους στους οποίους έχουν ανατεθεί μεγάλος αριθμός Bit (μεγαλύτερο SNR) • Ο αριθμός των bit που θα ανατεθεί σε κάθε υποκανάλι υπολογίζεται στη μονάδα διευθέτησης τόνου του ATU-R. • Τα NF bytes του γρήγορου ενταμιευτή σε τόνους στους οποίους έχει ανατεθεί μικρός αριθμός bit • Τα NI bytes του ενταμιευτή διαστρωμάτωσης σε τόνους στους οποίους έχει ανατεθεί μεγαλυτερος αριθμός bit (FEC)

39. ADSL – Δεδομένα (14) • Διευθέτηση Τόνου

40. ATU-x

41. ADSL – Δεδομένα (15) • Μονάδα Constellation κωδικοποίησης και Διαβάθμισης Κέρδους • Εξαγωγή Bit • Με βάση τον πίνακα ανάθεσης bit • Τα bit από κάθε γραμμή του πίνακα φτιάχνουν την δυαδική λέξη u • Τα bit από δύο διαδοχικά γραμμές του πίνακα φτιάχνουν την δυαδική λέξηu* • Μετατροπή bit • H δυαδική λέξη u μετατρέπεται σε v και w • Constellation κωδικοποίηση • Κάθε υποκανάλι αντιστοιχίζεται σε σημείο στο μιγαδικό επίπεδο με βάση τα Bit του • Τα δυαδικά δεδομένα μετατρέπονται σε μιγαδικό αριθμό • Διαβάθμιση Κέρδους • Εφαρμόζεται σε όλα τα υποκανάλια με πολλαπλασιασμό του μιγαδικού με κάποιο κέρδος μεταξύ 0.19 και 1.33 *Trellis κώδικα 16 καταστάσεων και 4 διαστάσεων

42. ADSLDMT ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ