Systemy i Sieci

Telekomunikacyjne

Wykład 9

Sieci realizujące dostęp do

internetu

Podłączenie modemu

Generacje modemów

Modemy



V.32 bis

14.4 kb/s



V.34

28.8 kb/s/33.6 kb/s



V.90

56.6 kb/s



V.92

56.6 kb/s (+ dodatkowe udogodnienia)

Faxmodemy



V.14

14.4 kb/s



V.29

9,600 b/s

V.92

cechy

i udoskonalenia

Wprowadza nowe udoskonalenia:



Quick Connect - pomija część sekwencji

szkoleniowej, w celu szybszego dostępu do

internetu



Modem on Hold – modem może przyjąć

przychodzące połączenie głosowe bez rozłączenia

połączenia internetowego



V.PCM Upstream – umożliwia dostosowanie

prędkości strumieni upstream i downstream w

zależności od sposobu korzystania z Internetu

Mechanizmy kompresji oraz

detekcji i korekcji błędów



Standardy

ITU-



V.42

Detekcja i korekcja błędów



V.42 bis

Kompresja danych

(

4:1)



V.44

Kompresja danych

(20

120%

wyższa niż

V.42 bis)

Mechanizmy niezależne od standardu

(V.44

używany jedynie w standardzie

V.92)

Protokół V.42



Określa korekcję błędów. Norma V.42 przewiduje dwa protokoły:

LAPM (Link Access Protocol for Modems) i MNP-4 jako dodatkowy.

LAPM dzieli dane na bloki o wielkości zależnej od szybkości

przesyłania danych i jakości linii oraz szybkości portu szeregowego.

Każdy blok uzupełniany jest o tzw. sumę kontrolną CRC. W

modemie odległym odbierane są bity danych, a na ich podstawie

obliczany według tej samej funkcji ten sam CRC i porównywany z

odbieranym. Wynik porównania jest transmitowany do nadajnika, a

ten, w wypadku wystąpienia błędu, retransmituje cały blok.

Warstwa przygotowania danych usuwa, z napływającego portem

szeregowym strumienia danych, bity startu i stopu, ale dodaje bity

CRC, co ostatecznie spowalnia transmisję danych około 10 %. Im

krótszy jest CRC w stosunku do odległości bloku tym transmisja jest

szybsza, ale skuteczność korekcji mniejsza. MNP-4 działa na

podobnej zasadzie: uzupełnianie bloków o CRC, potwierdzanie i

retransmitowanie.

Protokół V.42 bis



W normie tej zawarto opis procedur kompresji

danych. Przewiduje się stosowanie dwóch

algorytmów BLTZ (British Telecom Lempe Ziv) i

MNP-5. Metoda BLTZ polega na wielokrotnym

stosowaniu procedury RLE. Metoda RLE przewiduje

zastępowanie ciągów znaków innym ciągiem

zgodnym ze słownikiem, który jest ciągle tworzony.

W przypadku braku efektów kompresji procedura

jest przerywana. W przypadku większości danych

efektywność kompresji wynosi 4:1. Metoda MNP-5

to też procedura RLE, inny jest nieco sposób

kodowania. Znak koduje się różną ilością bitów,

zależną od częstości występowania znaku.

Efektywność kompresji średnio wynosi 2:1.

Protokół MNP

(ang. Microcom Networking Protokol)



zestaw protokołów komunikacyjnych firmy Microcom,

uznany za standard w kompresji danych oraz

wykrywaniu i poprawianiu błędów. Zawiera 10 klas

protokołów, w których klasy 1-4 definiują

kontrolowanie błędów sprzętowych, klasy MNP5 i

MNP7 opisują ogólnie akceptowane metody kompresji

danych (klasa 5 z kompresją 2:1, klasa 7 z kompresją

3:1), klasa MNP10 zawiera rygorystyczny protokół

kontroli błędów (z kompresją MNP7).



algorytmy kompresji są bezstratne - przeznaczone

głównie do kompresowania plików transmisji danych.

Konstelacja sygnału

(jednak. odległość) 4 bity/bod 5bitów/bod

4-punkt PSK 3 ampl.12 faz extra bit do

korekcji

błędów (4*2400)

Trellis Code Modulation

Ograniczenia prędkości



pasmo telefoniczne (300-3400Hz)



maksymalna szybkość transmisji zależna od

pasma (prawo Shannona)



maksymalna szybkość transmisji dla linii

telefonicznej wynosi nieco ponad 30kb/s

Kompresja danych



Przy kompresji

4:1,

modem

V.34

może odbierać

dane z PC z prędkością

115.2 kb



Jakkolwiek limit

~30 kb

linii telefonicznej nie

został przekroczony

Transmisja modemowa dalej

odbywa się z prędkością

33.6 kb

115.2 kb/s

33.6 kb/s

~35 kb/s

Maximum

Kompresja

w modemie

Transmisja „w górę”

Na wyjściu konwerter analogowo cyfrowy

(ADC)



filtracja sygnału do pasma telefonicznego o

pasmie

~3.1 kHz



to limituje szybkość transmisji w górę do wartości

33.6 kb

Sieć

telefoniczna

Sieć

telefoniczna

ADC

V.34

modem

33.6 kbps

Transmisja „w dół”

Centrala może posiadać wejście cyfrowe



pygnał przesyłany przez sieć telefoniczną z prędkością



po stronie modemowej

konwerter cyfrowo/analogowy

(DAC)



przesyła sygnał do modemu analogowego z szerszym

pasmem



modem może odbierać z prędkością

56 kb

Sieć

telefoniczna

Sieć

telefoniczna

DAC

56 kbps

modem

ISP

Łącze

cyfrowe

Komendy sterujące AT



za pomocą komend można sterować modemem,



komendy składają się z przedrostka "AT", ciała

komendy oraz znaku kończącego,



postać ciała komendy zależy od rodzaju komendy

- w komendach podstawowych jest to po prostu

ciąg znaków za przedrostkiem, w komendach

rozszerzonych jest to ciąg znaków oddzielony od

przedrostka znakiem '+', '^' lub '%‘,



Domyślnym znakiem kończącym jest znak

powrotu karetki <CR> (0x0D),

Komendy sterujące AT



na odebrane komendy modem odpowiada

ciągiem znaków "OK" (w przypadku poprawnie

odebranej i wykonanej komendy) lub "ERROR" (w

przypadku odebrania błędnej/nieobsługiwanej

komendy lub nieobsługiwanych parametrów),



istnieje jeszcze kilka komunikatów wysyłanych

przez modem głównie w odpowiedzi na

realizowanie połączeń (CONNECT, RING, NO

CARRIER, NO DIAL TONE, BUSY, NO ANSWER).

Postać komendy AT



AT+<comm> -żądanie wykonania konkretnej

czynności lub ustawień konkretnych parametrów

(parametrem jest tutaj samo ciało komendy)



AT+<comm>=xxxx -żądanie ustawienia

konkretnych parametrów (parametry podawane są

po znaku '=', jeśli jest ich kilka to oddzielane są

przecinkami)



AT+<comm>? -żądanie przesłania aktualnie

ustawionych parametrów komendy



AT+<comm>=? -żądanie przesłania parametrów

komendy obsługiwanych przez modem

Przykład ciekawszych

komend



ATE -włączenie/wyłaczenie echa interfejsu

szeregoweg



ATD -wywołanie numeru abonenta



ATH -przerwanie połączenia (odłożenie słuchawki)



ATI -żądanie przesłania informacji o aparacie



AT+CGSN -żądanie przesłania numeru IMEI



AT+CPIN? -sprawdzenie czy wymagany jest kod PIN



AT+CPIN="xxxx" -przesłanie kodu PIN



AT+CREG? -odczyt statusu logowania do sieci

Przykład ciekawszych

komend



AT+COPS? -zapytanie o operatora, do którego

zalogowany jest telefon



AT+CSQ -zapytanie o jakość sygnału

docierającego do anteny telefonu



AT+CGMM -żądanie przesłania identyfikatora

modelu telefonu



AT+CIMI -żądanie przesłania numeru IMSI



AT+CMGS -wysłanie wiadomości SMS, treść

wpisywana po otrzymaniu znaku zachęty



AT+CBC -żądanie przesłania informacji o baterii i

jej stanie naładowania

Interfejs RS232C



start - 1 bit, logiczne „0”



pole danych - 5,6,7,8 bitów



bit kontroli parzystości – parzystość (even) lub

nieparzystość (odd)



bity stopu – 1 lub 2, logiczne „1”

Interfejs RS232C

- parametry sygnału



przejście przez zakres –3V do 3V powinno być

monotoniczne i krótsze niż 1ms,



czas przejścia powinien być krótszy od 3% trwania bitu,



dla ograniczenia przesłuchów szybkość zmian powinna

być mniejsza 30V/us,



obciążenie dopuszczalne 3kom <= R

<= 7 kom



składowa reaktancyjna obciążenia nie może być typu

indukcyjnego (dla uniknięcia przepięć),



parametry nadajnika: zwarcie do masy lub innego

wyjścia nie może spowodować uszkodzenia obwodu i

prąd zwarcia I < 0,5 A

Wyprowadzenia złącza

RS232C

Numer wyprowadzenia

Oznaczenie i funkcja wyprowadzenia

Złącze DB25

Złącze DB9

PG – Masa ochronna (obudowa)

TxD – dane nadawane

RxD – dane odbierane

RTS – żądanie nadawania

CTS – gotowość do nadawania

DSR – gotowość DCE

SG – masa sygnałowa

DCD – poziom sygnału odbieranego

DTR – gotowość DTE

RI – wskaźnik wywołania

Komunikacja pomiędzy dwoma urządzeniami

DTE

- kabel modemu zerowego (null modem)

Podstawowy układ

Technologia

DSL

Digital Subscriber Line



DSL – cyfrowa linia abonencka, rodzina technologii

szerokopasmowego dostępu do Internetu.

Standardowa prędkość odbierania danych waha

się od 128 kb/s do 50000 kb/s (w zależności od

zastosowanej technologii DSL). Dla technologii

ADSL prędkość wysyłania danych jest niższa od

prędkości ich odbierania, natomiast prędkości te

są symetryczne w technologii SDSL. Wynalazcą

modemów DSL był Joseph W. Lechleitter,, który

zademonstrował projekt budowy tych urządzeń w

latach 80.

Rodzina systemów xDSL



HDSL (ang.

High bit rate Digital Subscriber Line



SDSL (ang.

Single line Digital Subscriber Line



SHDSL (ang.

Single pair High speed Digital

Subscriber Line



ADSL (ang.

Asymmetric Digital Subscriber Line



VDSL (ang.

Very high speed Digital Subscriber

Line

Systemy HDSL



HDSL czyli „cyfrowa linia abonencka o wysokiej

przepustowości”

powstała w wyniku kilkuletnich

prac

nad standardem, który dawałby zwiększenie

zasięgu transmisji bez używania kłopotliwych w

instalacji i eksploatacji regeneratorów.



standard HDSL został przyjęty w roku 1995 przez

Europejski Instytut Standardów

Telekomunikacyjnych ETSI.



Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna ITU-T i

ANSI (Amerykański Narodowy Instytut

Standaryzacyjny) przyjęła go dopiero 1998 roku.

Przykład zastosowania

systemów HDSL

Standard HDSL



Dla uzyskania dwukierunkowej przepływności 2048 kb/s

lub 1544 kb/s w systemach HDSL początkowo używano

trzech par przewodów miedzianych (linii

telefonicznych).



z czasem, tą samą przepływności danych uzyskano za

pomocą dwóch symetrycznych par przewodów i tym

samym stworzono dwukierunkowy sposób przesyłania

strumieni cyfrowych T1/E1 na niewielkich odległościach.



maksymalny zasięg zwykle nie przekraczał przy

przekroju kabli 0,4 mm – 4 kilometrów, a przy przekroju

0,8 mm – 10 kilometrów.

Przepływności binarne sygnału

liniowego HDSL przesyłanego w jednej

parze

Maksymalna

przepływność

binarna sygnału

zewnętrznego

(aplikacji) [kb/s]

Rodzaj systemu

1-Parowy

2-Parowy

3-parowy

2048

2320

1168

784

1544

784

Systemy HDSL2



HDSL2 jednoparowy, umożliwił usługodawcom poszerzenie

oferty

o nowe usługi wymagające wyższych szybkości transmisji, bez

zbędnych nakładów w wymianę infrastruktury miedzianej.



Nastąpiło to dzięki zmianie w sposobie kodowania informacji

transmisyjnych sygnałów cyfrowych, ze schematu kodu

liniowego 2B1Q z czteropoziomową modulacją amplitudy

impulsów PAM (ang.

Pulse Amplitude Modulation

) zastąpiono

modulacją TC PAM (ang.

Trellis Coded PAM

) lub CAP

(ang.

Carrierless Amplitude Phase Modulation

) – dla której

zakres częstotliwości, dla systemu pracującego na jednej parze

wynosi od 33 kHz do 420 kHz, a dla systemu dwuparowego od

21,5 kHz do 255 kHz pamiętając, że dla tych systemów

tłumienność asymetrii nie może być mniejsza od 50 dB.

Systemy HDSL2 pracujące na dwóch parach przewodów

oznacza się symbolem HDSL4. Zasięg tych systemów jest o

około 25% większy niż systemów HDSL2.

Systemy SHDSL



SHDSL jest to technologia łącza symetrycznego.

Umożliwia przesyłanie w liniach abonenckich

sygnałów zewnętrznych z szybkościami od 200 kb/s

do 2328 kb/s ze skokiem co 8 kb/s.



Przy wykorzystaniu dwóch par przewodów,

szybkości te zostają podwojone i wynoszą od 400

kb/s do 4656 kb/s, ze skokiem 16 kb/s.



W SHDSL dozwolona jest transmisja asymetryczna

jako jedna z opcji lub transmisja w liniach w

przypadku konieczności zainstalowania

regeneratorów (maksymalnie do ośmiu w linii).

Systemy SHDSL



Najnowsze systemy SHDSL zostały wyróżnione

dodatkowym członem - systemy SHDSL.bis.

Szybkość transmisji w tych systemach nie może być

mniejsza niż 200 kb/s i większa od 5704 kb/s.



W odróżnieniu od technologii asynchronicznych,

sygnał przesyłany jest w całym spektrum długości

fali,

co uniemożliwia

stosowanie go równolegle z

transmisją telefonii tradycyjnej POTS.



Zaletą przesunięcia sygnału w dół jest zwiększona

odporność na zakłócenia, co umożliwia

zmniejszenie mocy sygnału przy zachowanym

zasięgu usługi.

Maska widmowej gęstości

mocy sygnałów SHDSL

Orientacyjny zasięg transmisji

systemów SHDSL

Średnica żył [mm]

Szybkość transmisji[kb/s]

272

1040

2312

4624

0,4

8 km

5 km

4 km

2,2 km

0,6

12 km

7,5 km

5,5 km

3 km

W nowszych systemach SHDSL.bis, przy

zastosowaniu modulacji 32 TC-PAM, uzyskiwany

zasięg transmisji może być nawet o 30%

większy

Systemy ADSL



ADSL jest technologią o asymetrycznej przepływności

kanałowej. Sieci asymetryczne świadczone przez

operatorów są przeznaczone do tworzenia usług

multimedialnych i interakcyjnych mających dać

dostęp do Internetu, VoD (ang.

Video on Demand

obrazów telewizyjnych, teleinformacji, teleedukacji

itp. Sygnały przesyłane w dół, DS (ang.

DownStream

)

w kierunku do abonenta mają o wiele większą

przepływność binarną od sygnałów przesyłanych w

górę, UP (ang.

UpStream

) czyli w kierunku od

abonenta do centrali. Technologia ADSL powstała w

latach 90-tych, po przygotowaniu odpowiednich

systemów i standardów przez ITU-T.

Graficzna ilustracja

przepływności w liniach ADSL

Standardy ADSL

Nazwa standardu

Nazwa systemu

Downstrea

m rate

Upstrea

m rate

ITU G.992.1

ADSL (G.DMT)

8 Mbit/s

1.0 Mbit/s

ITU G.992.2

ADSL Lite (G.Lite)

1.5 Mbit/s

0.5 Mbit/s

ITU G.992.3/4

ADSL2

12 Mbit/s

1.0 Mbit/s

ITU G.992.3/4 Annex J

ADSL2

12 Mbit/s

3.5 Mbit/s

ITU G.992.3/4 Annex L

RE-ADSL2

5 Mbit/s

0.8 Mbit/s

ITU G.992.5

ADSL2+

24 Mbit/s

1.0 Mbit/s

ITU G.992.5 Annex L

RE-ADSL2+

24 Mbit/s

1.0 Mbit/s

ITU G.992.5 Annex M

ADSL2+

28 Mbit/s

3.5 Mbit/s

Podział pasma w systemach

ADSL

Szybkości transmisji sygnałów

ADSL

Szybkość

transmisji

Kategoria

systemu

W górę

W dół

Całkowita

w linii 32

(NF + NL)

FDM

800 kb/s

7200 kb/s

800 kb/s

8000 kb/s

Formowanie sygnału QAM

 

))

(

cos(

)

(

)

(

)

sin(

)

(

)

cos(

)

(

QAM





















)

(

)

(

)

(





Konstelacja punktów

sygnału 8QAM

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39
Slide 40
Slide 41
Slide 42
Slide 43

Systemy i Sieci Tele W9

Document Outline