Datakommunikasjon Høsten 2001

Forelesning nr 517. september 2001 Chapter 8, Multiplexing

ØvingsoppgaverOppgave 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

radSend en ekstra ”0” bit

Start på nytt inntil vi er ferdig

Eksempler:0111110 01111100

011111110 0111110110

01111111111 0111110111110

Bit stuffingMottaker: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 stuffingFlere eksempler:

01111110 011111010 (01111110 = (tilde))

011111010 0111110010

ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

:

* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

0NUL

SOH

STX

ETX

EOT

ENQ

ACK

BEL

BS

TAB

LF

VT

FF

CR

SO

SI

1DLE

DC1

DC2

DC3

DC4

NAK

SYN

ETB

CAN

EM

SUB

ESC

FS

GS

RS

US

2 ! " # $ % & ' ( ) * + , - . /

3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ?

4 @ A B C D E F G H I J K L M N O

5 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _

6 ` a b c d e f g h i j k l m n o

7 p q r s t u v w x y z { | } ~

MultiplexingFDM – Frequency Division Multiplexing

TDM – Time Division Multiplexing

STDM – Statistical Time Division Multiplexing

Inverse Multiplexing

Multiplexing

Frequency Division MultiplexingFDMUseful bandwidth of medium exceeds

required bandwidth of channelEach signal is modulated to a different

carrier frequencyCarrier frequencies separated so signals

do not overlap (guard bands)Radio og kabel TV er eksempler på bruk

av FDMChannel allocated even if no data

Frequency Division MultiplexingDiagram

FDM System

To hovedtyper av TDMStatiske multipleksere

Det går en kontinuerlig bitstrøm fra sender til mottaker, uansett om den inneholder nyttig informasjon eller ikke.

Statistiske multipleksere (eller dynamiske) Det overføres kun data mellom sender og

mottaker når det sendes nytteinformasjon. Eksempel ASCII karakter fra en terminal.

Synchronous Time Division MultiplexingData rate of medium exceeds data rate of

digital signal to be transmittedMultiple digital signals interleaved in timeMay be at bit level of blocks (bitflettet

eller ordflettet)Time slots preassigned to sources and

fixedTime slots allocated even if no dataTime slots do not have to be evenly

distributed amongst sources

Time Division Multiplexing

TDM System

TDM Link ControlNo headers and tailersData link control protocols not neededFlow control

Data rate of multiplexed line is fixed If one channel receiver can not receive data, the

others must carry on The corresponding source must be quenched This leaves empty slots

Error control Errors are detected and handled by individual

channel systems

Data Link Control on TDM

1 oktett/byte

Rammelåseord (Framing)Benytter IKKE start og stopp flaggDemultipleksere må gjenkjenne hvilke bit i

multipleksrammen som tilhører de forskjellige kanalene.

For dette må det legges inn ekstra informasjon i rammen for rammesynkronisering.

Slik informasjon kalles gjerne et rammelåseord.

Eksempel på rammelåseord: 10101010 (lite sannsynlig at dette går igjen i data som overføres)

Rammelåseord

Kan 1 Kan 2 Kan 3 Kan 4

RAMMELÅSEORD

F1 F2 F1 F2

Samlet rammelåseord

Kan 1 Kan 2 Kan 3 Kan 4F1 F2 F1

Distribuert rammelåseord

Kan 1

Pulse StuffingProblem - Synchronizing data sourcesClocks in different sources driftingData rates from different sources not

related by simple rational numberSolution - Pulse Stuffing

Outgoing data rate (excluding framing bits) higher than sum of incoming rates

Stuff extra dummy bits or pulses into each incoming signal until it matches local clock

Stuffed pulses inserted at fixed locations in frame and removed at demultiplexer

TDM of Analog and Digital Sources

Invers multiplexingSammenslåing av flere kanaler til en kanal

F. eks sammenslåing av to B-kanaler til en kanal

Medfører at en får en hastighet på 2x64kbit/sdvs. 128 kbit/s

Digtalisering av tale Nyquist samplingsteorem:

Et analogt signal kan gjenskapes ut fra sampler (punktprøver) tatt med jevn tidsavstand og tilstrekkelig ofte.

Samplingsfrekvens må være > 2 x f (f er høyeste frekvenskomponent i signalet

PCM – Pulsekodemodulasjon Analog til digital omforming av talesignalet

Frekvensområde tale 300 – 3400 Hz Samplingsfrekvens 8000 Hz 8 bit for å kode et sampel Dvs 64 kbit/s er nødvendig overføringshatighet for

tale

Europeisk første ordens multiplekser”30/32-multipleks”

30 kanaler til tale og 2 til kontroll og signalering

32 tidsluker a 8 bitHver enkeltkanal har kapasitet på 64 kbit/s

Dette gir en bitrate på 2,048 Mbit/s

For telefoni inneholder hver kanaltidsluke et talesampel.

G.702 (gir oversikt over hierarkier)

x 30

x 30

x 30

x 30

x 4 x 4 x 4 x 4

2,048 Mbit/s64 kbit/s

8,448 Mbit/s

34,368 Mbit/s

139,264 Mbit/s

565,148 Mbit/s

4 kanaler

ISDN User Network InterfaceISDN allows multiplexing of devices over

single ISDN lineTwo interfaces

Basic ISDN Interface Primary ISDN Interface

Basic ISDN Interface (1)Digital data exchanged between subscriber

and NTE - Full DuplexSeparate physical line for each directionPseudoternary coding scheme

1=no voltage, 0=positive or negative 750mV +/-10%

Data rate 192kbpsBasic access is two 64kbps B channels and

one 16kbps D channelThis gives 144kbps multiplexed over 192kbpsRemaining capacity used for framing and sync

Basic ISDN Interface (2)B channel is basic user channel

Data PCM voice

Separate logical 64kbps connections to different destinations

D channel used for control or data LAPD frames

Hver ramme er 48 bits lang192 kbit/s / 48 bit = 4000 rammer pr

sekundEn ramme hvert 250s

Ramme struktur

ISDN Utvidet aksess (30B+D)Punkt til punktBenyttes ofte for å knytte en PABX til det

offentlige telefonnettet2.048Mbps i Europa

30 B plus one D channel Line coding is AMI using HDB3

1.544Mbps i USA Used on T1 services 23 B plus one D channel

Primary ISDN Frame Formats

USA

Europa

Statistical TDMIn Synchronous TDM many slots are

wastedStatistical TDM allocates time slots

dynamically based on demandMultiplexer scans input lines and collects

data until frame fullData rate on line lower than aggregate

rates of input lines

Statistical TDM Frame Formats

PerformanceOutput data rate less than aggregate

input ratesMay cause problems during peak periods

Buffer inputs Keep buffer size to minimum to reduce delay

Buffer Size and Delay

Data sendes i rammer på1000 bit.

Utnyttelse uttrykkes i prosent av total linjekapasitet.

M = effektiv kapasitet tilden multipleksede linjen

ADSL – Assymetric Digital Subscriber LineTelenor tilbyr (hastighet inn/ut):

  384 / 128 Kb/s

laste ned lyd og bilde, samt gjøre flere ting på en gang (kostnad pr. måned 450,- kr)

 704 / 128 Kb/slaste ned filmklipp, programvare og andre store filer (kostnad pr. måned 550,- kr)

 1024 / 256 Kb/slaste ned og sende ut store filer raskt og effektivt (kostnad pr. måned 750,- kr)

Asymmetrical Digital Subscriber LineADSLLink between subscriber and network

Local loop

Uses currently installed twisted pair cable Can carry broader spectrum 1 MHz or more

ADSL DesignAsymmetric

Greater capacity downstream than upstream

Frequency division multiplexing Lowest 25kHz for voice

Plain old telephone service (POTS)

Use echo cancellation or FDM to give two bands

Use FDM within bands

Rekkevidde 5.5km

ADSL kanal konfigurasjon