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DSL 1 Montag, 25. Oktober 2021 17:58 DSL Die maximale Datenrate von Telefon-Modems beträgt 48 kbit/s im Upstream, damit arbeiten sie an der Kapazitätsgrenze eines analogen Telefonkanals. Die Modems sind deshalb so langsam, weil das Telefonsystem für die Breitbandübertragung von vielen Sprachsign...

DSL 1 Montag, 25. Oktober 2021 17:58 DSL Die maximale Datenrate von Telefon-Modems beträgt 48 kbit/s im Upstream, damit arbeiten sie an der Kapazitätsgrenze eines analogen Telefonkanals. Die Modems sind deshalb so langsam, weil das Telefonsystem für die Breitbandübertragung von vielen Sprachsignalen über ein Koaxialkabel entwickelt wurde. An dem Punkt, an dem die Teilnehmeranschlussleitung in der Ortsvermittlungsstelle endet läuft das Signal durch einen Filter (Tiefpass) der alle Frequenzen über 3400 Hz stark dämpft. Bei menschlichen Stimmen ist das zu verschmerzen. Wenn ein Teilnehmer DSL nutzt, wird vor dem Filter eine Frequenzweiche angeschlossen. Dieser Splitter trennt die Frequenzbereiche für Sprachübertragung und Datenübertragung auf, so dass insgesamt die gesamte analoge Bandbreite der Teilnehmeranschlussleitung verfügbar ist. Zum einschränkende Faktor für die Datenrate wird dadurch die Länge der Telefonleitung (gestrichelte Verbindung). Abb.: DSL-Anschluss mit Splitter Modulation Modulation ist das Aufprägen eines Signals auf eine Trägerschwingung. Bei Amplitudenmodulation (AM) wird die Amplitude (Größe) des Trägers zur Informationsübertragung genutzt, bei Frequenzmodulation (FM) ist es die Frequenz. 1. DSL Page 1 Frequenzmodulation (FM) ist es die Frequenz. Das Gerät, das ein Signal als Eingabe entgegen nimmt und einen modulierten Träger ausgibt und umgekehrt heißt Modem für Modulator-Demodulator. Will man möglichst hohe Übertragungsraten erreichen, dann müssen so viele Bits wie möglich in einem Schritt übertragen werden. Besonders geringe Bitfehlerraten werden erreicht, indem man den Träger gleichzeitig in der Amplitude und in der Phasen modulieren. Dazu wird der digitale Datenstrom in zwei Signale aufgeteilt, die dann getrennt moduliert werden. Dieses Verfahren wird Quadraturamplitudenmodulation (QAM ) genannt. ADSL2+ Für ADSL2+ benötigt die Telefonleitung eine Bandbreite von 2,2 MHz. Damit eine typische Datenrate auf 16 MBit/s in Empfangsrichtung und bei Annex B auf 1 Mbit/s in Senderichtung ermöglicht. Bei Annex J, also splitterlosem DSL erhöht sich die Datenrate auf 2 Mbit/s. Dazu wird dieser Frequenzbereich im DMT-Verfahren in 1024 Kanäle aufgeteilt. Dadurch wird die Übertragungsrate des Downloads von 1 Mbit/s stabiler. Generell ist ADSL2+ das robustere Übertragungsverfahren. Unbrauchbare Träger können dynamisch ausgeblendet werden, die Verbindung bleibt dabei bestehen. Aufgrund der Netzverträglichkeit wird die Bandbreite auf 16 MBit/s beschränkt. Selbst diese Datenrate wird selten erreicht, Werte von 14 Mbit/s sind aber realistisch. Die Carrier setzten jedoch nicht nur auf ADSL2+, sondern auch auf VDSL. Die Kunden sollen im Downstream 25 MBit/s erhalten und im Upstream bis zu 5 MBit/s. Abb.: ADSL mit Annex B und Annex J Rate Adaptive Mode (RAM) bedeutet, dass sich Ihr DSL-Router zusammen mit der Vermittlungsstelle automatisch auf die individuellen Eigenschaften der Anschlussleitung einstellt und dadurch die bestmögliche Übertragungsgeschwindigkeit innerhalb der im Produkt definierten Geschwindigkeitsgrenzen verwendet. Annex-J Bei ADSL-Neuanschlüssen handelt es sich in der Regel um All-IP-Ausführungen mit Annex-J- Spezifikation (auch "entbündelter Zugang" oder "DSL ohne Splitter"). Auf der Kupferdoppelader gibt es nur noch einen einzigen Frequenzbereich für eine Datenverbindung und die Telefonie läuft über das Internet-Protokoll, was dann Voice over IP heisst (VoIP). Splitter dürfen an solchen Anschlüssen nicht eingekoppelt werden, weil sie das DSL-Frequenzband schmälern und den Verbindungsaufbau verhindern können. 1. DSL Page 2 VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line ( VDSL) ist eine DSL-Technik, die wesentlich höhere Datenübertragungsraten über gebräuchliche Telefonleitungen liefert als ADSL oder ADSL2+. Wie alle DSL-Techniken benutzt auch VDSL für das letzte Stück der Übertragungsstrecke zum Kunden die (verdrillte) Kupferleitung. Die VDSL-Übertragung läuft dann nur einige Hundert Meter vom Teilnehmer bis zu einem Outdor-DSLAM. VDSL2 basiert auf dem Übertragungsverfahren Discrete Multitone (DMT) und bietet bei einer Grenzfrequenz von 30 MHz erreichbare Datenübertragungsraten von bis zu 50 Mbit/s im Downstreamn und 10 Mbit im Upstream. Der Standard selbst basiert auf dem bewährten ADSL2+- Standard und ist zu diesem vollständig abwärtskompatibel. Anders als bei ADSL wechseln bei VDSL2 die Frequenzbänder für Up- und Downstream mehrfach ab VDSL-Vectoring Mittels VDSL-Vectoring gelingt es, die alten Kupferleitungen noch weiter auszureizen und so den flächendeckenden Glasfaserausbau etwas hinauszuschieben. Bei dem als G.vector standardisierten Verfahren werden die Kupferadern eines Verzweigungskabels auf der letzten Meile vom Kabelverzweiger (Kvz) mit Outdoor-DSLAM zum Kundenanschluss zusammen genutzt. Das Verfahren reduziert das Übersprechen der einzelnen Adern und ermöglicht so wie bei VDSL2 höhere Bandbreiten auf einer Leitungslänge von etwa 300 Metern. Dabei werden einzelne Übertragungskanäle im Rahmen der Discrete Multitone-Modulation zur laufenden Störsignalmessung mit bekannten Pilotdatensequenzen verwendet. Die Gesamtheit der Kupferdoppeladern im Kabelbündel werden bei Vectoring zu einem von den 1. DSL Page 3 Die Gesamtheit der Kupferdoppeladern im Kabelbündel werden bei Vectoring zu einem von den Teilnehmern gemeinsam genutzten Medium. Auf diese Weise ermöglicht G.vector VDSL2- Geschwindigkeiten von 200 Mbit/s über Entfernungen von mehr als 200 Metern. Die meisten Angeboten bieten 100Mbit/s im Downstream und 40Mbit/s im Upstream. Allerdings gibt es dadurch auch regulatorische Probleme: Die Technik erfordert, dass ein Unternehmen die Kontrolle über das ganze Leitungsbündel hat, sonst lassen sich die Störungen nicht ausreichend kompensieren. SDSL SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) ist eine DSL-Zugangstechnik zu einem öffentlichen digitalen Netzwerk wie beispielsweise dem Telefonnetz üb er eine Telefonleitung. Im Gegensatz zu ADSL lassen sich Daten mit der gleichen Geschwindigkeit in beide Richtungen übertragen. Bisher wird vorwiegend eine SDSL-Variante eingesetzt, die eine Kupfer-Doppelader gegenüber ADSL eine deutlich höheren Reichweite von bis zu 8 km ermöglicht. SDSL wird nur von Geschäftskunden verwendet und ist im Vergleich zu VDSL deutlich teurer. Es sind Datenraten von 2 Mbit/s bis max. 20 Mbit/s erhältlich. Dafür sind wie bei den meisten Geschäftskundentarifen kurze Endstörfristen Garantiert und feste IP-Adressen verfügbar. Internet über TV-Kabel Die Übertragungsrate eines Koaxialkabels ist für Kabelfernsehen ist 500 bis 1000 mal höher als die für CAT-3-Telefonkabel. Es ist aber nicht die ganze Kapazität des Kabels verfügbar, weil ein Großteil der Bandbreite für unnütze Dinge wie Fernsehprogramme verschwendet wird ;-). Die TV-Frequenzen reichen bis 550 MHz, ein modernes Kabel kann aber Frequenzen bis mindestens 750 MHz übertragen. Dieser Bereich kann für den Downstream genutzt werden. Die Frequenzen von ca. 5 bis ca. 64 MHz können für den Rückkanal eingesetzt werden. Wir erhalten eine Asymmetrie zwischen Up- und Downstream, die im Gegensatz zu ADSL technisch begründet ist. Dazu müssen die alle Einwegverstärker durch bidirektionale Verstärker ersetzt werden. Zusätzlich muss der Betreiber auch die Kopfstellen (CMTS – Cable Modem Termination System) von unidirektionale Verstärkern zu digitalen Computersystemen mit einer Glasfaserverbindung zum ISP aufrüsten. Beim Kunden erfordert der Internetzugang ein Kabelmodem. Diese Kabelmodem arbeitet mit analoger QAM. Beim Fernsehen spielt es keine Rolle wie viele Benutzer an einem Kabel hängen, es ist eine typische Broadcastübertragung. Beim Internetzugang ist natürlich anders. Je mehr Teilnehmer aktiv sind, umso geringer ist die Bandbreite jedes Einzelnen. Auf dem Empfangskanal gibt es nur die Kopfstation, womit klar ist wer senden darf. Auf dem Rückkanal konkurrieren aber viele Kabelmodems miteinander. Dazu werden die Upstreamkanäle in Minizeitschlitze eingeteilt. Diese werden durch Slotted-ALOHA mit binärem Backoff-Algorithmus an die Modems vergeben. Kabelanschlüsse sind als Privatkundenanschlüsse oder für Geschäftskunden erhältlich. Die Downloadraten sind hoch aber die Uploadraten sind gering (z. B. 200 MBit/s Download und 20 MBit/s Upload). 1. DSL Page 4 MBit/s Upload). Aufgaben Aufgabe 1 a) Gas, Wasser, S*, Röhrich möchte sein Kontor in ein modernes SOHO umwandeln. Dafür verwendet er einen Web-Server, einen PC und einen netzwerkfähigen Drucker. Neben ADSL betreibt er über die Annex-J- Zugangsleitung ein IP-Telefon und ein G3-Faxgerät. Skizzieren Sie den Aufbau des Telekommunikationsanschlusses! b) Welches Gerät ist hier der Registarserver für das VoIP-Telefon? Aufgabe 2 a) Welches Modulationsverfahren wird bei einem DSL-Modem zur Übertragung verwendet? b) Was bedeutet die Bezeichnung DSLAM? c) Welche Kanalaufteilung wird bei splitterlosem ADSL2+ verwendet? Annex A Annex B Annex D Annex J Annex K d) Wie lautet die Bezeichnung der Schnittstelle, an die ein analoges Telefon angeschlossen wird? a/b-Port s0-Port ETH-Port Internet-Port Switch-Port Aufgabe 3 Eine 2,00 MiByte große Datei soll über den Upstream eines ADSL2+-Anschlusses mit Annex B hochgeladen werden. Wie lange dauert das? (Hinweis: Datenrate siehe Abschnitt ADSL2+) 1. DSL Page 5 1. DSL Page 6 Lösung Aufgabe 3 Dienstag, 3. Oktober 2023 13:13 1. DSL Page 7