Datakommunikasjon Høsten 2001 Forelesning nr september 2001 Chapter 8, Multiplexing

Øvingsoppgaver zOppgave 8. 6, 8.13, 8.15 og 8.17

Bit stuffing (ny gjennomgang) Avsenderside: Send en bit Hvis det var en ”1” bit Hvis dette var femte ”1” bit på rad Send en ekstra ”0” bit Start på nytt inntil vi er ferdig Eksempler:   

Bit stuffing Mottaker: Les bit Hvis dette er femte bit i en rekke La b1 = neste bit (etter de fem enere) Hvis b1= ”0” Fjern b1 b1 var satt inn (stuffed) og start på nytt Ellers hvis b1 er ”1” (kan være start eller slutt på ramme) La b2 = bit etter b1 Hvis b2 = 0 Dette er begynnelsen eller slutten på rammen Hvis b2 = 1 7 enere på rad, dvs en feil Forkast rammen

Bit stuffing Flere eksempler:  ( =  (tilde)) 

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) : * ABCDEF 0 NULNUL SOHSOH STXSTX ETXETX EOTEOT ENQENQ ACKACK BELBEL BSBS TABTAB LFLF VTVTF CRCR SOSO SI 1 DLEDLE DC1DC1 DC2DC2 DC3DC3 DC4DC4 NAKNAK SYNSYN ETBETB CANCAN EMEM SUBSUB ESCESC FSFS GSGS RSRS USUS 2!"#$%&'()*+,-./ :;<=>? 5PQRSTUVWXYZ[\]^_ 6`abcdefghijklmno 7pqrstuvwxyz{|} ~

Multiplexing zFDM – Frequency Division Multiplexing zTDM – Time Division Multiplexing zSTDM – Statistical Time Division Multiplexing zInverse Multiplexing

Multiplexing

Frequency Division Multiplexing zFDM zUseful bandwidth of medium exceeds required bandwidth of channel zEach signal is modulated to a different carrier frequency zCarrier frequencies separated so signals do not overlap (guard bands) zRadio og kabel TV er eksempler på bruk av FDM zChannel allocated even if no data

Frequency Division Multiplexing Diagram

FDM System

To hovedtyper av TDM zStatiske multipleksere yDet går en kontinuerlig bitstrøm fra sender til mottaker, uansett om den inneholder nyttig informasjon eller ikke. z Statistiske multipleksere (eller dynamiske) yDet overføres kun data mellom sender og mottaker når det sendes nytteinformasjon. Eksempel ASCII karakter fra en terminal.

Synchronous Time Division Multiplexing zData rate of medium exceeds data rate of digital signal to be transmitted zMultiple digital signals interleaved in time zMay be at bit level of blocks (bitflettet eller ordflettet) zTime slots preassigned to sources and fixed zTime slots allocated even if no data zTime slots do not have to be evenly distributed amongst sources

Time Division Multiplexing

TDM System

TDM Link Control zNo headers and tailers zData link control protocols not needed zFlow control yData rate of multiplexed line is fixed yIf one channel receiver can not receive data, the others must carry on yThe corresponding source must be quenched yThis leaves empty slots zError control yErrors are detected and handled by individual channel systems

Data Link Control on TDM 1 oktett/byte

Rammelåseord (Framing) zBenytter IKKE start og stopp flagg zDemultipleksere må gjenkjenne hvilke bit i multipleksrammen som tilhører de forskjellige kanalene. zFor dette må det legges inn ekstra informasjon i rammen for rammesynkronisering. zSlik informasjon kalles gjerne et rammelåseord. zEksempel på rammelåseord: (lite sannsynlig at dette går igjen i data som overføres)

Rammelåseord Kan 1Kan 2Kan 3Kan 4 RAMMELÅSEORD F1F2F1F2 Samlet rammelåseord Kan 1Kan 2Kan 3Kan 4F1F2F1 Distribuert rammelåseord Kan 1

Pulse Stuffing zProblem - Synchronizing data sources zClocks in different sources drifting zData rates from different sources not related by simple rational number zSolution - Pulse Stuffing yOutgoing data rate (excluding framing bits) higher than sum of incoming rates yStuff extra dummy bits or pulses into each incoming signal until it matches local clock yStuffed pulses inserted at fixed locations in frame and removed at demultiplexer

TDM of Analog and Digital Sources

Invers multiplexing zSammenslåing av flere kanaler til en kanal zF. eks sammenslåing av to B-kanaler til en kanal zMedfører at en får en hastighet på 2x64kbit/s dvs. 128 kbit/s

Digtalisering av tale zNyquist samplingsteorem: yEt analogt signal kan gjenskapes ut fra sampler (punktprøver) tatt med jevn tidsavstand og tilstrekkelig ofte. ySamplingsfrekvens må være > 2 x f (f er høyeste frekvenskomponent i signalet zPCM – Pulsekodemodulasjon Analog til digital omforming av talesignalet zFrekvensområde tale 300 – 3400 Hz zSamplingsfrekvens 8000 Hz z8 bit for å kode et sampel zDvs 64 kbit/s er nødvendig overføringshatighet for tale

Europeisk første ordens multiplekser z”30/32-multipleks” y30 kanaler til tale og 2 til kontroll og signalering z32 tidsluker a 8 bit zHver enkeltkanal har kapasitet på 64 kbit/s zDette gir en bitrate på 2,048 Mbit/s zFor telefoni inneholder hver kanaltidsluke et talesampel.

G.702 (gir oversikt over hierarkier) x 30 x 4 2,048 Mbit/s 64 kbit/s 8,448 Mbit/s 34,368 Mbit/s 139,264 Mbit/s 565,148 Mbit/s 4 kanaler

ISDN User Network Interface zISDN allows multiplexing of devices over single ISDN line zTwo interfaces yBasic ISDN Interface yPrimary ISDN Interface

Basic ISDN Interface (1) zDigital data exchanged between subscriber and NTE - Full Duplex zSeparate physical line for each direction zPseudoternary coding scheme y1=no voltage, 0=positive or negative 750mV +/- 10% zData rate 192kbps zBasic access is two 64kbps B channels and one 16kbps D channel zThis gives 144kbps multiplexed over 192kbps zRemaining capacity used for framing and sync

Basic ISDN Interface (2) zB channel is basic user channel yData yPCM voice zSeparate logical 64kbps connections to different destinations zD channel used for control or data yLAPD frames zHver ramme er 48 bits lang z192 kbit/s / 48 bit = 4000 rammer pr sekund zEn ramme hvert 250  s

Ramme struktur

ISDN Utvidet aksess (30B+D) zPunkt til punkt zBenyttes ofte for å knytte en PABX til det offentlige telefonnettet z2.048Mbps i Europa y30 B plus one D channel yLine coding is AMI using HDB3 z1.544Mbps i USA yUsed on T1 services y23 B plus one D channel

Primary ISDN Frame Formats USA Europa

Statistical TDM zIn Synchronous TDM many slots are wasted zStatistical TDM allocates time slots dynamically based on demand zMultiplexer scans input lines and collects data until frame full zData rate on line lower than aggregate rates of input lines

Statistical TDM Frame Formats

Performance zOutput data rate less than aggregate input rates zMay cause problems during peak periods yBuffer inputs yKeep buffer size to minimum to reduce delay

Buffer Size and Delay Data sendes i rammer på 1000 bit. Utnyttelse uttrykkes i prosent av total linjekapasitet. M = effektiv kapasitet til den multipleksede linjen

ADSL – Assymetric Digital Subscriber Line  Telenor tilbyr (h astighet inn/ut): y384 / 128 Kb/s laste ned lyd og bilde, samt gjøre flere ting på en gang (kostnad pr. måned 450,- kr) y 704 / 128 Kb/s laste ned filmklipp, programvare og andre store filer (kostnad pr. måned 550,- kr) y 1024 / 256 Kb/s laste ned og sende ut store filer raskt og effektivt (kostnad pr. måned 750,- kr)

Asymmetrical Digital Subscriber Line zADSL zLink between subscriber and network yLocal loop zUses currently installed twisted pair cable yCan carry broader spectrum y1 MHz or more

ADSL Design zAsymmetric yGreater capacity downstream than upstream zFrequency division multiplexing yLowest 25kHz for voice xPlain old telephone service (POTS) yUse echo cancellation or FDM to give two bands yUse FDM within bands zRekkevidde 5.5km

ADSL kanal konfigurasjon