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Datenübertragung im Kabelnetz - DOCSIS über Hybrid-Fibre-Coax
Andres Keller
Verlag Springer-Verlag, 2005
ISBN 9783540267928 , 180 Seiten
Format PDF, OL
Kopierschutz Wasserzeichen
Geräte
Vorwort
5
Inhalt
7
1 Einleitung
12
1.1 Besonderheit Kabelnetz
12
1.2 Begriff der Bandbreite
13
1.3 Rauschen bei analoger und digitaler Übertragung
14
2 Qualitätsanforderungen an das HFC-Kabelnetz
16
2.1 Einführung
16
2.2 Pegelrechnung
16
2.2.1 Definitionen
16
2.2.2 Absoluter Pegel
17
2.2.3 Pegeltoleranz
18
2.2.4 Pegelunterschied
18
2.3 Rauschen
19
2.3.1 Widerstandsrauschen
19
2.3.2 Andere Arten des Rauschens
20
2.4 Intermodulation CSO, CTB
21
2.5 Normen und Spezifikationen
21
2.5.1 Gesetz und Verordnung (Sammlung am Bsp. der Schweiz)
21
2.5.2 Fremde Gesetzgebung (informativ von Bedeutung)
22
2.5.3 Normen
22
2.6 Elektromagnetische Verträglichkeit EMV
24
2.6.1 Einstrahlung und Abstrahlung
24
2.6.2 Ingress
24
2.6.3 Radiowellen
24
3 Technischer Aufbau des Kabelnetzes
30
3.1 Technisches Konzept
30
3.2 Aufbau des Kabelnetzes
31
3.2.1 Glasfaserübertragung Kopfstation - Hub - Node
31
3.2.2 Koaxiales Verteilnetz
33
4 Analoge Modulation
42
4.1 Frequenzbänder
42
4.2 Amplitudenmodulation
43
4.3 Spezielle Formen der Amplitudenmodulation
44
4.4 Restseitenband-Modulation (Vestigial Sideband)
45
4.5 Frequenzmodulation und Phasenmodulation
47
5 Digitale Modulation
50
5.1 Einführung
50
5.1.1 Digitale Zahlendarstellung
50
5.1.2 Datenrate
51
5.2 Konstellationsdiagramm
52
5.3 Wirkung von Störungen auf QAM
53
5.4 Modulation Error Ratio MER
54
5.4.1 Definition
54
5.4.2 Ursachen
56
5.5 Bitfehlerrate BER
57
5.6 Zusammenhang MER und BER
58
5.7 Umrechnung Eb/No in C/N
58
6 Abriss der Informationstheorie
60
6.1 Einführung
60
6.2 Beispiele und Definitionen
62
6.3 Zum Informationsgehalt digitaler Signale
62
6.4 Informationsgehalt analoger Signale
63
6.5 Codierungstheorie
63
6.5.1 Definitionen und Begriffe
63
6.5.2 Informationsübertragung
67
6.6 Fehlerschutz
71
6.6.1 Einführung
71
6.6.2 Fehlererkennung
72
6.6.3 Fehlerkorrektur
72
7 Analoge Übertragung im Kabelnetz
82
7.1 Rauschen
82
7.2 Frequenzgang (lineare Verzerrungen)
83
7.3 Intermodulation (nichtlineare Verzerrungen)
83
7.4 Gruppenlaufzeit
84
7.5 Brumm
84
7.6 Reflexionen
84
8 Protokolle
86
8.1 Zweck von Protokollen
86
8.2 Das OSI-Schichtenmodell
86
8.3 Ethernet
88
8.4 IP Protokoll Version IPv4
89
8.5 TCP Protokoll
90
8.6 Internet Protokoll Architektur
91
9 Unterscheidung von Netzen nach Zugriffsart
94
9.1 Allgemeine Zugriffsverfahren
94
9.1.1 Zeitmultiplex
95
9.1.2 Frequenzmultiplex
95
9.1.3 Spread Spectrum
95
9.2 Spezielle Zugriffsverfahren
99
9.3 Unterscheidung von Netzen nach Vermittlungsart
100
9.3.1 Leitungsvermittlung
100
9.3.2 Speichervermittlung
101
10 Basisspezifikation für das Kabelnetz
102
10.1 Frequenzbandbelegung
102
10.2 DOCSIS Qualitätsanforderungen
102
10.2.1 Auszug aus DOCSIS 1.1 Spezifikation
102
10.2.2 Auszug aus EuroDOCSIS3 1.1 Spezifikation
103
10.2.3 Zusatzanforderungen bei DOCSIS 2.0
104
10.3 Definition Rauschabstand für DOCSIS im Upstream
104
10.4 Spektrum-Überwachungssystem
104
10.5 DOCSIS Betriebs-Geräuschabstand im Upstream
105
10.6 Zielkriterien für den logischen Layer
106
10.7 Weitere Entwicklung von DOCSIS
107
11 DOCSIS Versionen
108
11.1 Einführung
108
11.2 DOCSIS 1.0
108
11.3 DOCSIS 1.1
109
11.4 DOCSIS 2.0
109
11.4.1 Störungsunterdrückung durch Filter (ICF)
110
11.4.2 Verbesserte Entzerrung für A-TDMA
111
11.4.3 Verbesserte Burst-Acqusition für A-TDMA
111
11.4.4 Verbesserte Fehlerkorrektur für Impulsstörungen
111
11.4.5 S-CDMA
111
11.5 Belegung des physischen DOCSIS Layers
112
11.5.1 Varianten der DOCSIS-Kanalcodierung
112
11.5.2 Übersicht DOCSIS Netz
113
11.6 DOCSIS Referenz-Schema
115
12 Verbindung zwischen Modem und CMTS
118
12.1 Übersicht
118
12.2 Erstmalige Anmeldung eines Modems beim CMTS
120
12.2.1 Installation
120
12.2.2 Downstream Kanalsuche
120
12.2.3 Das Kabelmodem wartet auf SYNC Message
120
12.2.4 Das Kabelmodem beschafft die Upstream Parameter
121
12.2.5 Initial Ranging
121
12.2.6 Automatische Modemeinstellung
121
12.2.7 Zulassungsprozess
122
12.2.8 Bandbreitenanforderung
122
12.2.9 Bandbreiten-Zuweisungstabelle MAP
122
12.2.10 IP-Verbindungsfähigkeit
122
12.2.11 Time of Day
123
12.2.12 Übertragung der Betriebsparameter
123
12.2.13 Registrierung
123
12.2.14 Baseline Privacy
123
12.3 Einzelheiten zum Ranging
126
12.3.1 Ranging-Ablauf
126
12.3.2 Einstellen der Sendeleistung am Kabelmodem
127
12.3.3 Contention Resolution
128
12.4 Zusammenhang Ticks, Mini-Slots und Symbole
128
12.5 Zugriffsverfahren im Rückweg
130
12.6 Timeout Zähler
131
12.7 Grenzen des Datendurchsatzes
132
12.7.1 Im Downstream
132
12.7.2 Im Upstream
133
12.8 Aufbauen des IP-Layers
134
12.9 Registrierung
134
12.10 Data Link Encryption
134
12.11 Quality of Service
135
12.12 MAC Layer Fragmentation
135
12.13 MAC Layer Concatenation
135
12.14 Präambel
135
12.15 Forward Error Correction
136
12.15.1 Fehlerschutz im Downstream
136
12.15.2 Fehlerschutz im Upstream
137
12.16 Interleaving
137
12.16.1 Aufgabe des Interleavings
137
12.16.2 Interleaving im Downstream
138
12.16.3 Interleaving im Upstream
139
12.17 Scrambling
139
12.18 Upstream Vergleich DOCSIS 1.x und 2.0
139
12.19 Zusammenfassung der Modem Zustände
140
13 Gestörte DOCSIS-Übertragung
142
13.1 Ungenaue Pegelung im Vorwärtsweg
142
13.2 Pegelfehler Im Downstream
142
13.3 Schlechter Geräuschabstand
142
13.4 Schlechtes Carrier-to-Junk-Ratio
143
13.5 Headend Zusammenschaltung
144
13.6 Zuviele Nodes auf einem Upstream Port
145
13.7 Zuviele Kabelmodems an einem Upstream Port
145
13.8 Mikroreflexionen
145
13.9 Gruppenlaufzeit
145
13.10 Common Path Distortion
145
13.11 Laser Clipping
148
13.12 Störungen durch Schwachstellen
152
13.12.1 Material und Installation
152
13.12.2 Planung, Material und Einstellungen
152
13.12.3 Materialmängel und Alterung
152
13.12.4 Äussere Ursachen für Ingress (Man Made Noise)
154
14 Auswertungen aus CMTS und Kabelmodem
156
14.1 Rauschabstand Downstream SNR
156
14.2 Rauschabstand Upstream SNR
158
14.3 Ermittlung der Codeword Error Rate CER
163
14.4 Flap-List
167
14.4.1 Insertions
168
14.4.2 Hits and Misses
168
14.4.3 Power Adjustments
169
14.4.4 Auswertung
169
14.4.5 Show Cable Abfrage Show cable Hop
171
14.4.6 CPU Auslastung im CMTS
172
14.5 Ausgewertete technische Informationen von CISCO
173
15 Erhöhte Anforderungen an den Netzunterhalt
176
15.1 Störungsbehebung
176
15.2 Präventiv-Unterhalt
176
15.3 Modifikationen
176
15.4 Netz Upgrade
176
15.5 Mitarbeiterschulung
177
15.6 Die Besonderheit im Zweiwegnetz
177
15.7 Fehlersuche durch Korrelation von Informationen
178
15.8 Fehlersuche durch geografische Darstellung
178
15.9 Flankierende Massnahmen
180
15.9.1 Abfiltern von Liegenschaften ohne Zweiwegdienste
180
15.9.2 Einsatz von Ingressblockern
181
15.10 Objektive Funktionsüberwachung im DOCSIS Netz
183
Literaturverzeichnis
186
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