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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 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, 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 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, 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, 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, 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, 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, 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 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 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 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 (RFC ) 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... Diesen und andere Vorträge zum Thema ADSL... Information zum ADSL-Pilotprojekt... Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen


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