De infrastructuur
Klantlokatie (CPE)
De PC
De PC verbindt met een PPP protocol met het internet. Afhankelijk van de implementatie gaat dit over Ethernet (PPPoE) of over ATM
(PPPoA). KPN en BBNed werken met PPPoA. AAA (authenticatie, autorisatie en accounting) vindt vervolgens plaats doordat de user via een Network Access Server (NAS) kontakt over het proxynetwerk van KPN met onze Radius server maakt, die de gegevens controleert en vervolgens evt. autorisatie verleent. In geval van MxStream wordt de verbinding nog eens op laag 3 getunneld (op IP-adres). Enerzijds is dit om meer veiligheid te bieden, anderzijds zorgt het samen met de eenweg-routering (alleen naar buiten toe) ervoor dat er geen direkt onderling verkeer kan plaatsvinden en de ISP zo voor alle verkeer betaalt. Direkte onderlinge verbindingen tussen klanten (zonder eerst over internet te
moeten) zijn technisch onmogelijk gemaakt.
Splitters
Vanaf huis, vanaf de telefoonaansluiting om precies te zijn, gaat verkeer via een splitter met aan het ene uiteinde een telefoonsnoer
(UTP cat 1 of 2) naar een ADSL-modem dat het spraak- en/of datasignaal omzet op ADSL. Deze splitter zorgt middels frequentiefilters voor een scheiding van inkomend verkeer in spraak en in data. Door een Low Pass Filter (LPF) dat scheidt op 4kHz wordt alleen spraak doorgegeven aan de telefoon; de rest wordt geëlimineerd. Het spectrumgedeelte van 25kHZ tot 138 kHz wordt gebruikt voor de upstream, vanaf 156 kHz tot 1 MHz is bedoeld voor downstream dataverkeer. Hiertoe gebruikt de splitter een High Pass Filter (HPF) en elimineert op zijn beurt de lagere frequenties. Dit is de spectrumverdeling van een POTS-aansluiting.
Bij een ISDN-aansluiting loopt het initiële spectrum tot 80kHz. Normaal wordt dat voor spraak en data gebruikt, dus moet de eerste grens komen op 80kHz. Op de lijn zit net als
bij telefoon een aantal stuurtonen; bij telefonie geven deze bijv. aan dat er een verbinding mogelijk is, of dat de lijn bezet is. Een ISDN-aansluiting gebruikt verder dezelfde indeling:
een stuurtoon voor de upstream op 138kHZ en een op 156kHz voor de downstream.
Het grote verschil tussen PSTN en ISDN-gebaseerd ADSL ligt in de splitter. Vanwege genoemde frequentieverschillen moeten de splitters ook verschillen. De modem is ook anders vanwege het verschil tussen een analoge en een isdn-interface.
Modem
|
|
|
Aan de modem hangt een UTP5-netwerkkabel naar de pc toe. In geval van een USB-modem heeft, gaat er een USB-kabel naar de USB-poort toe en komt er geen netwerkkabel aan te pas. Aan de andere uitgang van de modem hangt de telefoonlijn. De modem is verantwoordelijk voor het omzetten van bits naar signalen op een hogere frequentie en voor de codering van de gegevens zodat ze over ADSL getransporteerd kunnen worden. Ook spraaksignalen worden gecodeerd (in de telefoon zelf). Spraak en data kunnen niet direkt, ongemoduleerd vervoerd worden over het netwerk.
Spraak wordt getransformeerd van luchttrillingen (20Hz -8kHz) naar een elektrisch signaal met frequenties tussen 300 en 3400 Hz, de data komen binnen op een frequentie van 156kHz. Ook andersom, uitgaand worden frequenties gefilterd. Dat is om tegen te gaan dat je een middengebied met ruis krijgt. Ruis in het bovengebied heeft tot gevolg dat de modem zich continu opnieuw gaat instellen (retrainen) en je dus geen dataverkeer krijgt. Mocht er in het lage gebied ruis hoorbaar zijn (als dataruis die je hoort wanneer je de telefoonhoorn opneemt terwijl je internet) dan is de splitter overduidelijk kapot. Hoge ruis en daardoor modem-retrainen kan ook een modem-firmware kwestie zijn.
|
In plaats van een modem (dat over USB, ATM25 , FireWire of Ethernet kan gaan), kan men ook een routermodem gebruiken. Dit zorgt
voor routering het netwerk en heeft ook een adsl/atm-interface om de connectie met de adsl te kunnen onderhouden. Bij nieuwe FastADSL-klanten bood XS4ALL een tijdje een NAT-router te koop ter compensatie voor de drie verdwenen IP-adressen, zodat men wel vier aansluitingen heeft (de ST-Home heeft er maar een) en daar vervolgens RFC-1918 (niet-routeerbare) adressen aan kan geven. Oude klanten die drie IP-adressen moeten inleveren, krijgen van KPN vanaf 2002 een dergelijke router in bruikleen. Dit is een Draytek Vigor 2200e met ingebouwde 4 poorts 10/100 Mbps switch geworden.
Het verkeer van de pc naar de (standaard geconfigureerde) modem is PPTP. Behalve bij een USB-modem, daar is het direkt PPP. Vanaf het ISRA-punt naar de DSLAM loopt PPPoA, zelfs tot aan de NRP. Dat is het terminatiepunt voor PPPoA.
Toegangsnetwerk
Local loop
Om in aanmerking te komen voor ADSL moet men aan een aantal praktische voorwaarden voldoen. Zo mag er slechts een bepaalde
afstand zijn tussen de centrale het NT-punt (ATU-R
in telecom-termen) en mag er geen kostenteller of ODA (Openbare DoorschakelApparatuur, een kastje) aanwezig zijn. De abonnee moet ook een BelBasis- of BelPlus-abonnement hebben. Al deze factoren worden gecontroleerd enerzijds in de administratie, anderzijds technisch met
een zgn. "4-telmeting" (zie bij de fabrikant). De hoeveelheid weerstand in kOhms maakt duidelijk wat er evt. op de lijn staat. Of er een centale op de lijn staat, of er gebruik wordt gemaakt van een kostenteller ....
Het stuk tussen aansluiting bij klant en de centrale) (de local loop) mag in principe niet langer dan 5,5 km zijn, vanwege de min of meer overal voorkomende lijndikte van 0,5 mm op de lokale trajecten ("local loop"). Vanaf het ISRA-punt gaat de kabel dan naar de nummercentrale van de telco. Daar wordt de koperkabel geplitst, afgemonteerd in een SIP-kast en doorgezet naar een modemkaart in de DSLAM geleid. In deze DSLAM worden losse aansluitingen gemultiplexed en na de NAS over het ATM netwerk verstuurd naar de ISP. Die heeft ook weer routers
staan om de TCP/IP-data verder het Internet over te sturen. Deze local loop, ook wel last mile genoemd, is het
stuk netwerk dat loopt tussen de Customer Premises Equipment
(CPE, combinatie van splitter en router/modem bij de klant) en
de Central Office (CO), in Nederland meestal de wijkcentrale
(officieel "nummercentrale")
van KPN.
4-telmeting is niet de enige beperkende factor. Niet alle lijnen in een centrale kunnen gebruikt worden voor ADSL. Dit komt omdat
doordat de dicht naast elkaar liggende koperdraden gevoelig zijn voor overspraak, demping en storing. Overspraak is het ongewenst elkaar
beïnvloeden van twee naast elkaar liggende aderparen in één kabelbundel. Hoeveel procent van de aansluitingen in een
centrale gebruikt kunnen worden is nog immer onderwerp van discussie.
Doordat ADSL hogere frequenties gebruikt, kan er ook makkelijker overspraak optreden. Storingen kunnen optreden door radiozenders of schakelstoringen van elektrische apparaten . Dit zijn alles beperkende factoren voor de afstand die ADSL onversterkt kan afleggen (in theorie tot 8 km) en voor de hoeveelheid aansluitingen die in een nummercentrale mogelijk zijn.
De centrale en de hoofdverdeler
|
Dit is het stuk waarop de telco (KPN) volgens de wet concurrenten moet toelaten. In de wijkcentrales mogen concurrenten hun apparatuur en aansluitingen plaatsen op de hoofdverdeler. Daar wordt toegang gebundeld en ontbundeld. De wijkcentrale kan bestaan uit een flink gebouw vol kabelgoten en kabelbundels, maar kan ook een kast zijn langs de weg. Al spelen die verder in ons verhaal geen rol. Bij de grotere centrales staan apparaten met meerdere funkties. Niet alleen het telefoonnetwerk komt er binnen, daar staan ook de ATU-C splitters en DSLAMs. Vanuit de hoofdverdeler, gaan verbindingen naar de DSLAM of de Class 5 Voice Switch. Momenteel biedt KPN als dienst "Shared Access/ Gedeelde Toegang" aan verscheidene telco's voor standaardtelefonie, ADSL en HDSL. Binnenkort komen daar lijnen voor andere diensten bij. Zie hiervoor en voor andere speciale diensten bijvoorbeeld dit PDF-document
dat publiek toegankelijk is. Daar KPN erg traag is in het openstellen van haar centrales, komt daar in de praktijk nog niet veel van. Zie bijv. een klaagschrift van Eager Telecom aan de OPTA.
DSL-diensten van andere telco's (CLECs), beginnen in hun SIP-kast. Het stuk tussen hoofdverdeler en SIP-kast is KPN, vanaf de SIP-kast het DSL-netwerk in is dus van de andere provider. Optredende fouten zitten vaak in een slechte afmontering van de lijn of een discutabele 4telmeting.
Centrale en verder
DSLAM
In de nummercentrales komen alle binnenkomende ADSL-aansluitingen binnnen op een ADSL-modembank met splitters en dan in een DSLAM gemultiplexed: Digital Subscriber Line Access Multiplexer waar ze per lijnkaartmodule van 12-64 lijnen gemonteerd zitten. Een DSLAM is een chassis met ADSL-modems die alle signalen aggregeert in een ATM-uplink. KPN noemt hun DSLAMS ook wel ASAMs, naar het type dat ze voornamelijk gebruiken: Alcatel 7300 ASAM (Advanced Services Access Manager).
Meerdere aansluitingen delen een modemkaart die via een DSLAM de gebruiker het ATM-netwerk gaat. KPN hanteert voor MxStream een overboeking van meer dan 25:1 per WAN-interface hanteert. Andere ADSL-leveranciers gebruiken gemiddeld 1:25. In de DSLAM komen de data binnen van daaruit gaan ze naar een CIsco 6400, een ATM-switch met NRP die ze na verdere bewerking weer doorstuurt naar servers in het netwerk of het Internet op. Tussen de DSLAM en 6400 wordt het verkeer met PPPoA vervoerd. Een kleine afstand
slechts: ze staan naast elkaar en de kabels worden in een "glasla" aan elkaar gekoppeld |
|
In de DSLAM wordt via het AWS-netwerkbeheersysteem alles wat met de configuratie te maken heeft vastgesteld in modemprofielen. Zo ook de snelheid. Als men bij de access provider nieuwe diensten wil aanbieden hoeft men alleen het softwareprofiel te wijzigen om bijv. een hogere snelheid te krijgen.
ATM-switches en core-netwerk
Na de DSLAM gaan de data naar een NRP toe., ook wel gateway router genoemd. Een NRP, Node Route Processor, is een kaart in een Cisco 6400 ATM-switch. Dat is een Universal Access Concentrator met routing processoren die voor in het netwerk staat. Zodra data de
DSLAM uit zijn, komen ze voor de routering eerst op een NRP uit. In het KPN-netwerk zijn dat Cisco 6400 Universal Access Concentrators.
Deze hebben een ATM switching kern en redundante routing engines. De ATM switch (gebaseerd op Cisco 8500 Catalyst switch) kan afhankelijk van het type tot 64.000 MAC-adressen per interface aan en hebben tot acht "OC-48"
ATM-poorten (2428 Mbps). Met de routerkaarten kan de service provider schaalbare laag 3 (netwerklaag) diensten aanbieden. De ATM-kaarten
verbinden de 6400 zowel met DSLAMs als met ATM of IP-core-netwerken.
In geval KPN ADSL zijn de NRPs van de telco, bij BBNed heeft de ISP een eigen NRP voor alle klanten, en vindt evt. traffic shaping plaats aan de kant van de ISP; BBNed levert rauwe ATM-cellen aan.
|
|
|
DSLAM en 6400 breedband aggregator; copyright: XS4ALL
|
Zodra een klant een PPP verbinding probeert te maken wordt z'n authenticatie m.b.v. RADIUS door de NRP over het KPN
Radius-proxynetwerk (dus een aparte verbinding) naar de ISP gestuurd. De radiusserver checkt loginnaam en wachtwoord en geeft vervolgens
configuratie-gegevens en een IP-adres terug waarna de NRP vervolgens de PPP-sessie kan opbrengen. Na de NRP gaan de data het IP-core
netwerk in en komen na nog een enkele keer geschakeld te zijn op de IP-core router van KPN uit en gaan van daar naar de Home Gateway van
de ISP. Voor iedereen behalve de KPN-afdeling die onderhoud pleegt aan het core-netwerk is het praktisch alleen van belang om te weten
dat het IP-verkeer is en blijft. Dat het in ATM verpakt zit, is niet zo belangrijk. Ook de servicedesk van MxStream hoeft dat niet te
weten. Voor details hoe het precies werkt, in de standaard uitvoering althans, zie bijv. op de site van Cisco
DSL-netwerk in het klein
Netwerkschema
Bovenstaand plaatje is een grafische weergave van de weg die verkeer aflegt vanaf de abonnee met een vaste VPI/VCI combinatie via
de DSLAM naar de aggregator. Daar vinden een aantal bewerkingen plaats. In een centrale staan meerdere 6400's met meerdere NRPs per
apparaat in een rack. Via een NLC (Node Line Card) gaat de data over de switchprocessor (ook een kaart, een NSP, Node Switch Processor) . Dan komen de gegevens op een van de NRP's terecht. De NRP checkt de RADIUS ter authenticatie en gooit ze dan door naar de homegateway
van de provider.
Het "gr14-3" gedeelte (bijv.) in de string zoals die in de radiuslogs voorkomt en die in de bevestigingsbrief van de ISP staat, is hier het nummer van de NRP, de gateway router, waarop de verbinding is aangesloten. Per service worden ze hierover doorgerouteerd naar een service provider. In dit geval naar xs4all als Internetprovider.
De Service Selection Gateway (SSG) is nog steeds in dienst (als essentieel onderdeel van het Cisco-idee). De opzet is dat er meerdere service providers kunnen zijn (bijv. voor privé en voor werk) en dat je ook voor MxStream-videodiensten zou kunnen kiezen. Het dashboard, waar je de keuze tussen verschillende diensten kunt maken, is er echter op verzoek van de ISPs ruim een jaar geleden tussenuit gehaald. Destijds gaf dit nl. enorm veel klachten.
Routering: MPLS
Voor de routering van het verkeer wordt wereldwijd meer en meer gebruik gemaakt van MPLS, MultiProtocol Label Switching. Het kan
routering versnellen doordat het een bron- en bestemmingslabel aan de data hangt. Door kleine binaire (20 byte) labels te gebruiken, kan er
nog sneller geschakeld worden. Er zijn wel speciale MPLS-capabele ATM-switches voor nodig, die men Label Switch Routers noemt. Het is
echter niet voldoende om alleen de core routers MPLS geschikt te maken. De verwerking van verkeer gaat alleen echt sneller wanneer het
ook door voorliggende routers gedaan is; daar haalt men de informatie vandaan. Weliswaar wordt de grootste winst gehaald op de
multigigabit-glasvezelleidingen van de carrriers, maar ook de tussenliggende links tussen bijv. hosters en grotere ISPs en carriers
moeten vernieuwd worden. Uiteindelijk is snelheid niet het maatgevende kriterium om MPLS te gaan gebruiken: routing tabellen
groeien niet exponentieel (zoals dataverkeer i.h.a. wel en zoals de wet van Moore doet vermoeden) maar lineair en een speciale
routingprocessor met Pentiumsnelheid kan het verkeer makkelijk aan in de vereiste tijd van milliseconden. De grootste voordelen van MPLS
liggen in de volgende elementen:
zonder problemen met IPv6 om kunnen gaan en daarmee in de nabije toekomst zeer nuttig
goede mogelijkheden voor beleidsmatige routering,
structureren van verkeer (traffic shaping, verkeersprioritering)
isoleren van interne routering (binnen een netwerk) uit de grilligheden van interdomeinroutering.
Sinds een aantal maanden wordt in het MxStreamnetwerk MPLS toegepast als routeringsmechanisme. Vanwege de betere
schaalbaarheid van het netwerk en de mogelijkheid meer verkeersprioritering voor klanten toe te passen door goud/zilver/brons-abonnementen uit te geven, zal het vooral handig zijn voor klanten voor wie én snelheid én permanente bereikbaarheid belangrijk zijn.
Verder is het netwerk makkelijker te ontwerpen en leveren grote wijzigingen (in dienst nemen nieuwe centrales) veel minder problemen.
De technische truuk achter deze gradaties is dat je in MPLS-labels ook verschillende prioriteiten kunt aangeven. Zo kan verkeer voor een
belangrijke klant met een Goud-abonnement sneller doorgerouteerd worden dan voor een minder dure klant. Over niet al te lange tijd zal
dit waarschijnlijk worden aangeboden. De commerciële naam hiervoor is bij xs4all "Busines DSL". Dit houdt in dat er verschillende ADSL en SDSL-diensten worden aangeboden, waarbij bandbreedtegaranties en lage overboekingswaarden een kenmerkend onderscheid zijn, onderling en in vergelijking met met particulere ADSL-diensten.
Op het niveau van de infrastructuur is het van belang, dat het netwerk verder verglaasd wordt. Er wordt over gedacht om IP direkt over SDH
te vervoeren. Zeker wanneer de aanbieders ook eigen multimedia-aanbod willen distribueren is een snel en betrouwbaar netwerk met minder lag van belang.
De nabije toekomst
Over niet al te lange tijd is ADSL niet zo boeiend meer. Zeker niet voor bedrijven. Op dit moment bieden in
Nederland de meeste providers al ADSL aan op verschillende snelheden; sommige providers bieden al ADSL met meer dan twee snelheden aan.
Euronet biedt ADSL met vanaf 512/64 kbps tot 2048/512 kbps. DDS biedt ook ADSL met 2-8 Mbps. Cistron, fors in de problemen gekomen door de tarifering van KPN, bood zelfs standaard 6 Mbps aan. Op http://www.adsl-infocenter.com/providers.htm is te vinden welke providers allemaal ADSL aanbieden.
Binnenkort is ADSL genoeg ingeburgerd en hebben de providers hun eerste generatie apparatuur afbetaald en gaan ze over op geïntegreerd spraak/datanetwerk met universele DSLAMs en kan men overgaan op G.shdsl of VDSL.
G.shdsl wordt ook wel HDSL2 genoemd.
HDSL2 (2de generatie HDSL) levert 1.5 Mbps service per richting met ondersteuning voor spraak, data en multimedia over ATM, huurlijn
(SDSL) of frame-relay. Er is een ANSI standaard voor symmetrische dienst met een snelheid tot 1,5 Mbps HDSL2 ondersteunt geen spraak op
het zelfde draadpaar als data. Twee belangrijke verschillen met HSDL1 zijn:
HDSL2 gebruikt één
draadpaar om 1.5 Mbps te bereiken, terwijl HDSL1 twee paar nodig
heeft.
HDSL2 is gestandardiseerd (ANSI,
ITU
standaard ook net gereed)
De andere optie is VDSL. Waar ADSL juist moeite heeft met volledig verglaasde netwerken omdat de
vertaalslag Analoog-Digitaal-Analoog niet goed gemaakt kan worden, profiteert VDSL juist van "fibre to the curb" (FTTC) of van
"fiber to the neighbourhood" (FTTN). Volgens het ADSL-forum valt op een afstand van 300 m van de centrale een snelheid van 53
Mbps te halen, en op 1500m een snelheid van 13Mbps. Zie o.m. http://www.adsl.com/vdsl_tutorial.html
of http://www.howstuffworks.com/vdsl.htm.
De afstandsbeperking wordt overkomen door in de verdeelkast in de buurt een VDSL-gateway te plaatsen en
een transceiver ("modem") op de klantlokatie. Deze gateway is wel in staat tot ADA conversie en heft daarmee het probleem op.
In Groot-Brittannië biedt BT (Britsh Telecom) inmiddels Video on Demand aan over DSL, onder de
naam "BT videostream". Dit heeft een downloadsnelheid van 2,3 Mbps plus een extra 160kbps bidirectioneel stuurkanaal. Ook biedt
BT ADSL aan speciaal voor thuiswerkers en voor verbindingen tussen kantoren, vanuit het hoofdkantoor van een organisatie. Meer info is
te vinden op de breedbandsite van BT. Inmiddels bieden ook diverse telco's en ISP'
s in Nederland zulke diensten aan. KPN geeft aan dat ze met Epacity v.2 dit ook ondesteunen, zelfs als hoofdtaak bieden
Voor meer gedetailleerde informatie over MPLS op het Internet:
Binnenkort te vervolgen met meer details over: