SDSL/SHDSL
Leitungscode
Bei HDSL/MDSL/MSDSL war unter anderem 2B1Q als Leitungscode für den Einsatz vorgesehen. Bei der 2. Generation von Symmetrical DSL wird eine komplexere Leitungscodierung angewandt. Anstatt zwei Bit werden einem Symbol vier oder fünf Bit zugeordnet. In diesem Fall spricht man in Kombination mit der Pulsamplitudenmodulation von 16-PAM beziehungsweise 4B1H (4 Binary 1 Hexadecimal) und 32-PAM. Dadurch beträgt die Frequenz des übertragenen Signals nur noch ein Viertel beziehungsweise ein Fünftel des uncodierten Signals. Mit
dieser redundanzfreien Codierung ist es aber nicht möglich, eine Vorwärts-Fehler-Korrektur (Forward Error Correction, FEC) im Empfänger durchzuführen. Dazu wird zusätzlich das Verfahren der trelliscodierten Modulation (TCM) angewandt.
Die TCM wurde 1982 von Gottfried Ungerböck entwickelt. In Abhängigkeit von der Anzahl der möglichen Zustände spricht man zum Beispiel von der 16-TCPAM oder 32-TCPAM. Die TCM kombiniert nicht nur, sondern verschmilzt Codierung und Modulation zur so genannten „codierten Modulation“. Das Verfahren basiert darauf, dem Datenstrom zusätzlich Redundanz hinzuzufügen, die mit Hilfe eines Faltungsoders generiert wird. Dadurch wird eine Fehlererkennung möglich. Da bei der Übertragung der Informationen nur ein Teil der möglichen Sequenzen verwendet wird, erhöht sich der Abstand zwischen den gültigen Codefolgen. Diesen Effekt nennt man Codiergewinn, der das Sendesignal „verstärkt“, ohne dass die Sendeleistung erhöht werden muss. Am Beispiel einer 16-TCPAM bedeutet das, dass drei Nutzbit und ein redundantes Trellisbit einem Symbol mit 16 Zuständen zugeordnet werden. Der Codiergewinn beträgt dabei etwa 5 dB. Bei ETSI wird die TCPAM zu Ehren von Gottfried Ungerböck als UCPAM bezeichnet.
Kaum bekannt ist der Sachverhalt, dass die TCM bereits im Zusammenhang mit dem ISDN-BRA zur Reichweiteerhöhung vorgeschlagen wurde.
Rahmenaufbau
Der Aufbau eines SHDSL-Rahmens kann wie folgt beschrieben werden. Zur Synchronisation der Rahmen kennzeichnet ein festgelegtes Synchronisationswort (Douple Barker Code) den Anfang eines Rahmens. Anschließend folgt ein Overhead-Block (OH) mit zwei Bit. Diese festen Indikatoren zeigen einen eventuellen Verlust des Datenstromes auf der Anwendungsseite an und signalisieren einen CRC-Fehler.
Dem folgt der erste Block mit Nutzdaten (Payload P01 … P48). Die Größe k dieser Blöcke richtet sich nach der ausgehandelten Bitrate. Dabei berechnet sich k aus: k = 12 (i + n · 8) Bit mit 3 ≤ n ≤ 36 und 0 ≤ i ≤ 7 (für n = 36 ist i auf die Werte 0 und 1 beschränkt). Die Anzahl n entspricht der Anzahl der B-Kanäle (je 64 KBit/s), und i der Anzahl der Z-Bit (8 KBit/s). Es ist einfach zu erkennen, dass sich ein Nutzdatenblock in zwölf Unterblöcke gliedert. Diese sind nochmals in n Timeslots zu je 1 Byte aufgeteilt, siehe dazu auch Bild D 32.1. Der SHDSL-Rahmen wird durch einen Platzhalter (Spare-Bit), der für Stopfbits reserviert ist, abgeschlossen. Die anderen drei Overhead-Blöcke haben jeweils die Größe von zehn Bit. Darin sind neben sechs CRC-Bit insgesamt 20 Bit für den Embedded Operations Channel (EOC) enthalten, in dem Managementinformationen übertragen werden. Außerdem signalisieren zwei Bit, ob die vier Stopfbit am Ende des
Rahmens verwendet werden, und zwei weitere feste Indikatorbit zeigen einen eventuellen Synchronisationsverlust und den Power Status an. Die mit Spare bezeichneten Reservebit dienen dem Bitstopfen und zeigen die durchschnittliche Rahmenlänge. Ohne Bitstopfen entfallen diese. Ist das Bitstopfen aktiv, werden hier vier Bit eingefügt.
Bild D 32.1: SHDSL-Rahmenstruktur
Spektrale Leistungsdichte
Eine Besonderheit der 2. Generation von Symmetrical DSL besteht in der Nutzung spektraler Asymmetrie (Verwendung unterschiedlicher spektraler Leistungsdichten in US und DS, auch OPTIS (Overlapped PAM Transmission with Interlocking Spectra) genannt) (siehe Bild D 32.2).Im Vorfeld zu HDSL2 durchgeführte umfangreiche Untersuchungen haben die Vorteile unsymmetrischer spektraler Leistungsdichten gezeigt. Im Ergebnis ist die spektrale Leistungsdichte in DS breiter und in US schmaler. Im Bereich von etwa 200 KHz bis 300 KHz wird die spektrale Leistungsdichte in DS-Richtung gesenkt und in US-Richtung erhöht.
Die Verwendung unsymmetrischer spektraler Leistungsdichten ist auch bei ETSI-SDSL und SHDSL möglich. Allerdings wird in der Praxis die symmetrische Variante, die ebenfalls möglich ist, bevorzugt angewendet. Mit unsymmetrischer spektraler Leistungsdichte sind geringfügige Reichweiteerhöhungen möglich. In [D 32.1] heißt es dazu, dass mit dem so genannten Enhanced Performance Asymmetrical Power (EPAP) Spectral-density Mode ein Reichweitegewinn von 1 kft erzielt werden kann und dadurch ansonsten kritische CSA-Randteilnehmer erreichbar sind.
Im Bild D 32.3 sind die spektralen Leistungsdichten für SHDSL bei 784 KBit/s im Vergleich zu 2B1Q-basierendem HDSL/MDSL/MSDSL aufgeführt.
Bild D 32.2: Spektrale Leistungsdichte für HDSL2 Bild D 32.3: Spektrale Leistungsdichten für SHDSL und HDSL/MDSL/MSDSL bei 784 KBit/s
Literatur
[D 32.1] Mindspeed Expands ZipWire Family with G.shdsl Modem Devices that are Industry's First DSL Solutions to Include Built-In Line-Testing Techno. http://www.findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2001_April_2/ai_72614955
