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1 Andreas Ißleiber Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen.

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Präsentation zum Thema: "1 Andreas Ißleiber Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen."—  Präsentation transkript:

1 1 Andreas Ißleiber aisslei@gwdg.de Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

2 2 Ergebnisse und Daten aus dem ADSL-Feldversuch in Göttingen  Eigenschaften der xDSL Technologien  Überblick über die verschiedenen xDSL Verfahren  Kriterien für die Auswahl geeigneter ADSL-Geräte  Bandbreitenmessung im Labortest, Meßverfahren  Modulationsverfahren DMT und CAP  Aufbau des ADSL-Systems  Integration in das bestehende GöNET (Universitätsnetz)  Anschluß der Institute und Studentenwohnheime über ADSL  Ausblicke, Ergebnisse, Interoperabilität, weiterer Ausbau Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de Index: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

3 3 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen  DSL-Technologie wurde erstmals Ende der 80er Jahre durch Bellcore in den USA eingeführt  Bislang wurde lediglich der Frequenzbereich bis 3-4Khz im Telefonnetz genutzt  Aufgrund des Signal/Rauschverhältnisses (S/N) ergibt sich eine im Telefonnetz nutzbare Bandbreite von ca. 30-35 Kbit/s (siehe V.34 Modems)  Durch Reduktion des (S/N) kann dieser Wert noch in einer Richtung verbessert werden (siehe 56 Kbit/s Modemtechnologie).  Die Idee damals war, den höheren Frequenzbereich für die digitale Datenübertragung zu nutzen  Kupferleitung, wie dieses heutzutage im Telefonbereich installiert sind, erlauben deutlich höhere Bandbreiten  Insbesondere Vermittlungsstellen reduzieren erheblich die Bandbreite  Voraussetzung für einen xDSL-Betrieb ist deshalb eine direkte Verbindung zwischen den Teilnehmern (durchgehenden Kupferleitung, keine bandbreitenbegrenzenden Vermittlungsstellen)  Durch ausgeklügelte Modulationsverfahren und aufgrund der Nutzung des höheren Frequenzbereiches, sind deutlich höhere Datenraten, im Vergleich zur analogen Modemtechnik, realisierbar Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de xDSL-Technologie: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

4 4 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen  xDSL ist ein Sammelbegriff für verschiedene DSL-Techniken  Die xDSL-Technologien unterscheiden sich in... Übertragungsfrequenz Systemimpedanzen Signalpegeln Modulationsverfahren Erreichbarer Übertragungsrate Überbrückbare Entfernungen  xDSL-Endgeräte werden auch häufig als Modem bezeichnet Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de xDSL Technologien: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

5 5 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen  HDSL... Gehörte zu den ersten xDSL-Technologien Benötigt 2 bzw. 3 Doppeladern erlaubt eine symmetrische Übertragung in Send- u. Empfangsrichtung Übertragungsleistung: 1,544 Mbit/s bzw. 2,048 Mbit/s  SDSL ist im Modulationsverfahren vergleichbar mit HDSL benutzt allerdings nur ein Leitungspaar (Doppelader) besitzt eine deutlich geringere Rechweite im Vgl.zu HDSL Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de HDSL und SDSL: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

6 6 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen  (A)synchronus (D)igital (S)ubscriber (L)ine  ADSL, als Weiterentwicklung der HDSL Technik  Vielversprechendste Technik, da es ein gutes Verhältnis zwischen Bandbreite und überbrückbarer Entfernung darstellt  Als Standard etabliert (ANSI: T1.413)  Benutzt lediglich eine Doppelader  Charakterisiert durch die asynchrone Übertragungsraten  Kommt dem Anwenderverhalten im Internet sehr entgegen, da..  bis zu 8 Mbit/s in Richtung Benutzer (Downstream)  bis zu 0,8Mbit/s in Richtung Internet (Upstream) übertragen werden.  Adaptives Modulations-Verfahren, welches sich dynamisch an die Leitungsqualität anpaßt Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de ADSL-Technik: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

7 7 Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen  (V)ery-High-Data-Rate (D)igital (S)ubscriber (L)ine  ADSL-ähnliche Technologie  Asynchrone Übertragungsraten  Benutzt lediglich eine Doppelader  Erlaubt, je nach Leitungslänge, Übertragungsraten bis zu 52MBit/s (Downstream)  Ist noch nicht verfügbar (Laborstadium)  Benutzt den Frequenzbereich bis zu 30MHz, weshalb die Reichweite geringer ist, als bei ADSL  Leitungsqualitäten und Patchstellen wirken stark bandbreitenbegrenzend  Geeignet, innerhalb von Gebäuden schnelle Netze aufzubauen Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de VDSL-Technik: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

8 8 Überblick:

9 9 Kriterien für die Auswahl geeigneter ADSL-Geräte  Hohe erzielbare Bandbreite ADSL-Modulationsverfahren DMT, Discrete MultiTone CAP, Carrierless Amplitude/Phase Modulation  Große Reichweite (Leitungslänge)  Geringe Störanfälligkeit (hohe Stabilität)  Fähigkeit, gesamte Netzwerke über ADSL anzuschließen  Einfache Integration in die bestehende Netzinfrastruktur  ADSL-Management (SNMP)  Kosten Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

10 10 Übertragungsraten im Labortest, Meßverfahren ADSL Sniffer Ethernet- Paketsender DA-30 Empfänger 100 m Doppelader 0,6mm² IsoliertesEthernet Ethernetpakete von 151...1514 Byte  Es wurden Ethernetpakete unterschiedlicher Paketlänge über die ADSL-Strecke geschickt. Kollisionen (CSMA/CD) waren dabei ausgeschlossen (isoliertes Ethernet)  Der Empfänger zählte die eingehenden Pakete pro Zeiteinheit  Die Messung wurde in UP- und DOWN-Streamrichtung vorgenommen  Das Ergebnis ist ein Maß für die max. Übertragungsrate  Die Ethernetpaketgröße wurde im Bereich zwischen 64....1514 Byte variiert  Der Ethernetpaketabstand (Interframe Gap) wurde auf 20µs eingestellt Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

11 11  DMT ist im Vergleich zu CAP stabiler, da es sich dem Übertragungsverhalten des Kupferkabel besser anpaßt, erreicht deshalb höhere Bandbreiten und ermöglicht den ADSL- Betrieb in der Praxis über längere Leitungen  DMT und CAP arbeiten mit sog. „Rate Adaption“ und können sich an die Qualität der Kupfer-Leitung anpassen  DMT benutzt im Vergleich zu CAP kleinere Abstufungen (32 KBit/s bei DMT) (300 KBit/s bei CAP) und kann deshalb besser auf sich verändernde Leitungsqualitäten reagieren Modulationsverfahren DMT und CAP  Das für ADSL zur Verfügung stehende Frequenzband von ca. 30...1100 KHz wird in verschiedene Bereich aufgeteilt:  Die Anzahl der Bits, die bei DMT über einen Teilkanal gesendet werden, können je nach Qualität der Leitung in diesem Frequenzbereich des Teilkanals, variieren – POTS-Splitter (analoge Telefonie) – Upstreamband – Downstreamband  DMT unterteilt die Frequenzbereiche in 4 KHz-Schritte 32 x 4 khz (Upstream) und 256 x 4 khz (Downstream) CAP DMT f f Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

12 12 Übertragungsrate des 3COM TCH (Total Control Hub)  Aufgrund des Modulationsverfahrens (CAP) erreichte der TCH im Laborversuch eine max. Übertragungsrate von 3 MBit/s (downstream).  Die Ethernet-Paketgröße hat einen entscheidenen Einfluß auf die Übertragungsrate (geringe Prozessorleistung)  Das Verhältnis zwischen Ethernet-Overhead und Nutzdaten ist bei kleineren Paketen ungünstiger, hat jedoch keinen wesentlichen Einfluß auf die erreichbare Brutto-Bandbreite  Bei kleiner Paketgröße werden pro Zeiteinheit mehr Pakete übertragen, was den Prozessor des ADSL- Systems mehr beansprucht 3COM TCH und Viper DSL Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

13 13 Übertragungsrate des Ericsson ANxDSL  Das Verhältnis zwischen UP/DOWN-Stream wird automatisch eingestellt  Durch manuelle Einstellung des UP/DOWN- Verhältnisses kann die Upstreamrate noch erhöht werden, aber zu Ungunsten der Downstreamrate  Bereits bei kleineren Ethernetpaketen werden Übertragungraten von > 7MBit/s erreicht  Die Upstreamrate ist konstant und unabhängig von der Ethernetpaketgröße  Durch DMT als Modulationsverfahren ist auch in der Praxis eine höhere Übertragungsrate erreichbar downstream upstream ANxDSL Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

14 14 Aufbau des ADSL-Systems von Ericsson SUN Sparc 5 über POTS-Splitter Ethernet  Hinter dem ADSL-NT (Network Terminal), kann ein gesamtes Netzwerk angeschlossen werden  Eine SUN Sparcstation als Control Processor (CP), übernimmt das Management der einzelnen Verbindungen  Eine weitere SUN Sparcstation dient als Managementsystem, das auf HP-Openview aufsetzt  Vom ANxDSL-System wird die Verbindung via STM1 über einen ATM- Switch (RFC1483 1 ) zum Ethernet hergestellt, wodurch sich neben IP auch anderen Protokolle (z.B. IPX/SPX) übertragen lassen  Zu jedem ADSL-Teilnehmer wird eine „PVC“ eingerichtet  In diesem Fall ist der Anschluß des NT´s über ein Ethernet-Switch oder Bridge zur Abtrennung der lokalen Last sinnvoll 1. RFC 1483: Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaption Layer 5  Auf der Benutzerseite wird ein ADSL-NT (Network Terminal) angeschlossen. Dieser besitzt eine ATM-Schnittstelle, einen Ethernetanschluß (RJ45), sowie einen analogen Telefonanschluß, der über einen POTS-Splitter getrennt ist NT 8 Mbit/s0,8 Mbit/s  Ein zentrales Rack (ANxDSL) nimmt die 30 ADSL-Kanäle auf Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

15 15 Integration in das bestehende GöNET (Universitätsnetz)  Bisher wurden 31 Gebäude (Institute und Studentenwohnheime) über ADSL angeschlossen, die vorher entweder garnicht, oder nur sehr unzureichend (z.B. über Wählmodem) am Netzwerk angebunden waren  Die erreichbare Bandbreite ist für einen Internetzugang ausreichend  Die Institute empfinden den ADSL-Zugang in der Praxis als stabil und ausreichend schnell  Der Anschluß eines Instituts über ADSL kann innerhalb von 10 Minuten erfolgen (Einrichtungszeit für das ADSL-Management)  Die Universität Göttingen verfügt über ein eigenes weitreichendes Telefonnetz, was eine ideale Voraussetzung für den Einsatz eines ADSL-Systems ist  Für den Anschluß an ADSL muß eine Standleitung (ohne Vermittlungsstellen) eingerichtet werden  Eine Reihe von Instituten waren, aus finanziellen Gründen, über andere Medien (LWL, Funk, Laser) nicht erreichbar Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen  Einige Institute und Wohnheime sind über gemietete Telekom-Leitungen angeschlossen  Die Datenraten über die Telekom-Leitungen sind, unter Berücksichtigung der jeweiligen Kabellängen, im Vergleich zu den UNI-Internen Leitungen etwas geringer, aber dennoch ausreichend

16 16 Anschluß der Institute und Studentenwohnheime über ADSL  Bandbreitenreduzierende Faktoren: –Leitungsquerschnitt –Verjüngungen –Übergänge v. Leitungen untersch. Querschnitts –Patchstellen –Isolationsdefekte  Ein linearer Zusammenhang zwischen Leitungslänge und Übertragungsrate ist nach unseren Werten nicht erkennbar, was auf die unterschiedlichen Leitungsqualitäten der Leitungen zurückzuführen ist  In Göttingen wurdenTelefonleitungen mit Leitungsquerschnitten von 0.4 bzw. 0.6 mm² verlegt Leitung mit mehreren Patchstellen und 0,4mm² Querschnitt Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen  In zwei Fällen sind, aufgrund des Nebensprechen, Störungen zu beobachten, wenn mehrere ADSL-Teilnehmer in einem Kabelbündel geführt werden

17 17 - Interoperabilität : ADSL-Geräte der von uns getesteten Hersteller sind nicht zueinander kompatibel +/- ADSL kann trotz großer Bandbreite von 8 Mbit/s eine Hochleistungsverbindung (ATM, Fastethernet, Gigabit) nicht immer ersetzen, aber die zeitliche Lücke dahin schließen Ausblicke, Ergebnisse, weiterer Ausbau + ADSL ist günstiger als vergleichbare Funk- oder Laserstrecken und kann diese in der Regel ersetzen + Aufgrund der positiven Erfahrungen und der Nachfrage der Institute, wurde das ADSL-System in Göttingen um weitere 30 (ggf. 60) Kanäle erweitert +/- Eine Standardisierung hinsichtlich der Protokolle und Modulationsverfahren ist noch nicht vollständig abgeschlossen, wird aber von einigen Herstellern weiterhin angestrebt + Die Bitraten, die das ADSL-Management anzeigte, konnten auch in der Praxis erreicht werden. Dateitübetragungen z.B. mit FTP lagen in der Regel 5%..10% unterhalb der angegebenen Brutto-Werte des Managements - Für Institute, die große Datenmengen in Richtung Rechenzentrum übertragen müssen (Upstream), ist eine Anbindung als ADSL unzureichend (Bsp. In Göttingen -> Geophysik) Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen - Aufgrund der Störungen (Nebensprechen) die ein ADSL-Betrieb in Telefon-Kabelbündeln erzeugt, können nur begrenzt viele gleichzeitige ADSL-Anschlüsse über ein Kabelbündel betrieben werden

18 18 Weitere Informationen... http://www.gwdg.de/adsl/vortraege Diesen und andere Vorträge zum Thema ADSL... Information zum ADSL-Pilotprojekt... http://www.gwdg.de/adsl Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aisslei@gwdgde eMail: aisslei@gwdg.de Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen


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