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Index: 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de

Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen xDSL-Technologie: 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de

Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen xDSL Technologien: 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de

HDSL und SDSL: Schnelle Datenübertragung auf alten Kupferleitungen 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de

ADSL-Technik: 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de

VDSL-Technik: 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen, eMail: aislei@gwdg.de

Überblick: Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

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

Übertragungsraten im Labortest, Meßverfahren Sniffer DA-30 Ethernet- Empfänger Paketsender Ethernetpakete von 151 ...1514 Byte Isoliertes Ethernet ADSL ADSL 100 m Doppelader 0,6mm² Es wurden Ethernetpakete unterschiedlicher Paketlänge über die ADSL-Strecke geschickt. Kollisionen (CSMA/CD) waren dabei ausgeschlossen (isoliertes Ethernet) Die Ethernetpaketgröße wurde im Bereich zwischen 64....1514 Byte variiert Der Ethernetpaketabstand (Interframe Gap) wurde auf 20µs eingestellt 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

Modulationsverfahren DMT und CAP Das für ADSL zur Verfügung stehende Frequenzband von ca. 30...1100 KHz wird in verschiedene Bereich aufgeteilt: CAP POTS-Splitter (analoge Telefonie) Upstreamband Downstreamband DMT und CAP arbeiten mit sog. „Rate Adaption“ und können sich an die Qualität der Kupfer-Leitung anpassen f DMT 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 f DMT unterteilt die Frequenzbereiche in 4 KHz-Schritte 32 x 4 khz (Upstream) und 256 x 4 khz (Downstream) Die Anzahl der Bits, die bei DMT über einen Teilkanal gesendet werden, können je nach Qualität der Leitung in diesem Frequenzbereich des Teilkanals, variieren 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

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

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

Aufbau des ADSL-Systems von Ericsson Ethernet NT Eine SUN Sparcstation als Control Processor (CP), übernimmt das Management der einzelnen Verbindungen über POTS-Splitter 8 Mbit/s 0,8 Mbit/s Eine weitere SUN Sparcstation dient als Managementsystem, das auf HP-Openview aufsetzt Ein zentrales Rack (ANxDSL) nimmt die 30 ADSL-Kanäle auf 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 SUN Sparc 5 Vom ANxDSL-System wird die Verbindung via STM1 über einen ATM-Switch (RFC14831) zum Ethernet hergestellt, wodurch sich neben IP auch anderen Protokolle (z.B. IPX/SPX) übertragen lassen Zu jedem ADSL-Teilnehmer wird eine „PVC“ eingerichtet Hinter dem ADSL-NT (Network Terminal), kann ein gesamtes Netzwerk angeschlossen werden 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

Integration in das bestehende GöNET (Universitätsnetz) Die Universität Göttingen verfügt über ein eigenes weitreichendes Telefonnetz, was eine ideale Voraussetzung für den Einsatz eines ADSL-Systems ist Eine Reihe von Instituten waren, aus finanziellen Gründen, über andere Medien (LWL, Funk, Laser) nicht erreichbar 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 Für den Anschluß an ADSL muß eine Standleitung (ohne Vermittlungsstellen) eingerichtet werden 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) 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 Andreas Ißleiber, Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung Göttingen

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

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

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