02 - tecnologie xdsl

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 1

1

Tecnologie xDSL

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 2

2

Le nuove tendenze competizione nel mercato delle telecomunicazioni

aumento della capacit richiesta dalle applicazioni

nuovi servizi (Video interattivo, Web)

personalizzazione dei servizi

Le tecnologie abilitanti tecniche di compressione delle informazioni: MPEG

tecniche di trasporto e commutazione ad elevata velocit

accesso ad alta velocit

Evoluzione dei servizi di TLC:dalla fonia al multimedia

NN--ISDNISDN BB--ISDNISDN NGNNGN

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 3

3

I fattori chiave

Multimedialit

Interattivit

Integrazione dei servizi

Convergenza

Banda larga

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 4

4

Servizi mulitmediali

Intrattenimento

Transazioni

Comunicazioni

Unidirezionali

Diffusivi

Bidirezionale

Asimmetrico

Bidirezionali

Simmetrici

TV diffusivaPay Per ViewPay TV

VideotelefoniaVideoconferenzaVideoassistenzaTelelavoroComunicazioni personaliASP

Home-shoppingHome-bankingTelemedicinae-learningAccesso a banche dati

Web-TVAccesso IPGaming On-LinePersonal TV VBlog

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 5

5

Struttura della rete telefonica

Rete di trasporto

Rete di giunzione

Rete daccesso

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 6

6

Il trasporto delle informazioni

Rete ATMRete ATM Rete IPRete IPRete di commutazione telefonica

Rete di commutazione telefonica

Rete trasmissivaPDH-SDH

Rete trasmissivaPDH-SDH

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 7

7

Mezzi trasmissivi nel rilegamento dutente

Doppino telefonico

Cavo coassiale

Fibra ottica

Ponte radio

Accesso radiomobile

Esistono diversi mezzi trasmissivi per interconnettere lutente alla centrale di raccolta del traffico: il pi economico e diffuso il doppino telefonico ossia un cavo bipolare non schermato con sezione dei conduttori pari a 0,4mm. La sua presenza sul territorio tale da giustificare lo sviluppo di tecniche xDSL per utilizzarlo non solo per il servizio telefonico ma anche per trasmissione dati a larga banda.Altri portanti trasmissivi possono essere cavi coassiali (es. RG 59), fibre ottiche monomodali o multimodali, ponti radio (radio local loop) spesso con frequenze portanti a 13-20 GHz.Tutti questi tipi di collegamenti non permettono la mobilit dellutente. Al contrario laccesso radiomobile (ETACS, GSM, UMTS) consente anche di muoversi nel territorio senza perdere il collegamento.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 8

8

La rete daccesso in rame

Box

Armadio

Centrale di commutazione

Cavo100-2400 cp

Impianto utente Impianto di rete

Rete di distribuzionesecondaria primaria

Abitazione

Note:

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 9

BoxChiostrina

armadiodi distribuzione

Centrale locale

Struttura della rete di distribuzione

La parte terminale della rete di distribuzione secondaria pu essere realizzata su palificazione utilizzando cavi di piccola potenzialit (alcune decine di coppie).

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 10

10

AREA DI CENTRALE

AREA CAVO

CENTRALELOCALE

Cavo da2400 cp

400 cp

400 cp

Borchia Passiva

doppino dUtente

Box

Cavo da100 cp

Cavo da 400cp

AREA ARMADIO

800 cp1600

cp

2400 cp

2000cp

La rete di distribuzione

AREA DI REPARTO

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 11

coppia di

cond

uttori

gu

aina este

rna

settori

del

ca

vo

mate

riale is

olante

Armadio ripartilinea

primaria

400 (300) 400100

S

4

S

2

S

3

S

1

S

5

P

1

P

2

P

3

S

6

P

4

P

5

P

6

secondariaraccordo

Larmadio di distribuzione consente di collegare, grazie ad una serie di contatti, le coppie del cavo che arrivano dalla centrale con coppie che ripartono verso gli utenti. I collegamenti sono realizzati con trecciole di conduttori che si collegano sui contatti metallici corrispondenti alle coppie da collegare.Un cavo , di solito, strutturato in settori; ciascun settore contiene un certo numero di coppie isolate tra loro con materiale plastico.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 12

12

Casadellutente

Armadioripartilinea

Distributore

Retesecondaria

(cavi bassa capacit

Rete primaria(cavi bassacapacit.)

Pozzetto/Camerettadarmadio

Chiusino

SfioccamentoGiunto

Centrale

Sala muffole

Commutatore

Sala AFRipartitore

Rete primaria(cavi alta capacit.)

Cunicolo

PoliforaSala compressori(pressurizzazione

InserzionePressurizzazione

Permutatore

Orizzontale

Verti

cale

muffole

Borchia

Altri sistemidi linea

RilevazionePressurizzazione

La rete di distribuzione in rame: dettaglio

La struttura della rete in rame esistente, pur con diverse varianti e peculiarit di carattere locale, quella rappresentata in figura.Dalla centrale telefonica si dipartono a stella verso larea servita un certo numero di cavi a coppie simmetriche di grande potenzialit (al massimo 2400 coppie). Il punto di interfaccia tra il mondo interno alla centrale e lesterno il permutatore urbano dove - nel caso telefonico - si realizza la permuta tra la coppia di utente ed il relativo attacco allautocommutatore. La sede di posa del cavo quasi sempre sotterranea in canalizzazione e il cavo pressurizzato (viene pompata aria secca con leggera sovrapressione rispetto allambiente per prevenire i guasti dovuti a rottura dellisolamento esterno).Penetrando nellarea di distribuzione il cavo viene sfioccato, nel senso che si derivano cavi di potenzialit minore che vanno ad alimentare gli armadi di distribuzione. La parte di rete compresa tra la centrale e larmadio di distribuzione detta rete primaria.Larmadio raggiunto da un cavo a 400 coppie, mentre distribuisce nellarea di armadio -tipicamente - 600 coppie (di cui, evidentemente, solo 400 possono essere effettivamente occupate).I cavi a bassa capacit che dallarmadio raggiungono i distributori costituiscono la rete secondaria. Dal distributore si raggiunge finalmente la borchia in casa dellutente, attraverso il cavetto di abbonato realizzato con una coppia bianco-rosso.

In rete secondaria possibili anche cavi aerei da 10-200 coppie.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 13

13

Tecnologie xDSL

HDSL 2,3Mb/sHighHigh

bitbit--raterate

AsymmetricAsymmetric ADSL 8Mb/s

VeryVery highhighbitbit--raterate VDSL 52Mb/s

SDSL 2,3Mb/sSingle Single pairpair

CDSL 1,5Mb/sConsumerConsumero ADSL liteo ADSL lite

AsymmetricAsymmetric ADSL2ADSL2+

15Mb/s20Mb/s

IDSL 160Kb/sIntegratedIntegrated

La tecnologia DSL (Digital Subscriber Line) una tecnologia di trasmissione sul doppino dabbonato che offre una soluzione al problema noto come last mile, per la connessione fra gli Utenti dei Servizi di Rete e i Provider dei Servizi di rete. Rispetto ad altre soluzioni, i sistemi DSL consentono un notevole aumento del bit-rate.Attualmente sono disponibili diverse tecnologie DSL alternative per la struttura della rete di accesso: HDSL (High speed Digital Subscriber Line), SDSL (Single pair High Digital Subscriber Line), CDSL (Consumer DSL- o ADSL-lite), ADSL (Asymmetrical DSL), VDSL (Very high speed DSL).A parte la tecnologia HDSL, che ancora basata sul codice 2B1Q impiegato su ISDN, e quindi su trasmissione in banda-base, gli altri sistemi sono tutti basati su modulazioni a banda passante ed applicano il principio della tecnica QAM. In questo modo viene ridotta la banda occupata dal segnale e quindi lattenuazione di tratta alla frequenza di Nyquist del segnale. Inoltre la riduzione di banda consente una maggiore tolleranza ai rumori indotti. Uno dei vantaggi principali, che consente la trasmissione anche su linee a diafonia elevata, rappresentato dalla trasmissione asimmetrica, che elimina gli effetti della paradiafonia.Tutte le tecnologie DSL adottano principi analoghi allADSL e sono impiegate per risolvere il problema del trasporto di dati veloci sulla linea di utente.LADSL, con velocit fino ad 8 Mb/s, pu essere vista come una evoluzione delle linee HDSL a 2 Mb/s ed al contempo pu essere considerato come uno step intermedio verso i sistemi VDSL, con velocit fino a 52Mb/s.Secondo alcuni Operatori la soluzione ottimale limpiego di sistemi VDSL, i quali consentono il trasporto di un flusso fino a velocit di 52Mb/s.Gli operatori che gestiscono le reti di telecomunicazione non hanno ancora fatto una scelta precisa sul tipo di architettura di rete di accesso, probabilmente a causa della rapidit con cui si evolvono le tecniche e dellincertezza legata alle richieste di nuovi servizi.Attualmente si stanno implementando sistemi che adottano ADSL2 ed ADSL2+ che consentono, mantenendo pressoch invariata la rete di distribuzione secondaria, di aumentare sia la banda disponibile in download che la massima distanza tra ATU-R e ATU-C.In particolare lADSL2 dichiara una velocit massima in download di 15Mb/s e una distanza massima di 6Km, grazie allutilizzo di un nuovo algoritmo di codifica.La tecnologia ADSL2+ consente invece una velocit massima di 20Mb/s su una distanza massima di 2,5Km, grazie allutilizzo di una banda di 2,2MHz.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 14

14

I sistemi xDSL simmetrici

DSL Digital Subscriber LineCapacit 160kbit/s simmetrici su 1cp,Portata fino a circa 4 km,Codifica di linea 2B1Q (4B3T) a cancellazione deco.

HDSL High bit-rate DSLCapacit di oltre 2Mbit/s equamente suddivisa su due 2 coppie (soluzioni disponibili anche a 1 e 3 coppie) Portata di circa 2.5 km ,Codifica di linea 2B1Q e CAP a cancellazione deco.

S(H)DSL Single Pair DSLCapacit fino a 2.3 Mbit/s su 1 cp; Portata variabile tra circa 2.5 km e 4 km,Codifica di linea modulazione 16-PAM con codice a traliccio (TCM) e cancellazione deco.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 15

15

ADSL Asymmetric DSLCapacit lorda di circa 8Mbit/s downstream e circa 1 Mbit/s upstream su una coppia; Compatibile con il segnale analogico in banda 4 kHz (POTS) (o ISDN-BRA) sulla stessa coppia;Codifica di linea DMT

VDSL Very high bit-rate DSLCapacit (52), 26 o 13Mbit/s downstream, oltre 2Mbit/s up su una coppia (disponibile anche in versione simmetrica 13+13 o 25+25);Compatibile con il segnale analogico in banda 4 kHz (POTS) (o ISDN-BRA) sulla stessa coppia;Codifica di linea DMT/CAP(QAM)

I sistemi xDSL asimmetrici

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 16

16

HDSL

Il sistema HDSL trasmette flussi binari su doppino in rame con velocit pari al primo livello della gerarchia plesiocrona(E1/T1, 2048,1544 Mbit/s)

Prevede lutilizzo di 1, 2 o 3 coppie simmetriche in rame, potenza inviata in linea circa 13.5 dBm

Usa equalizzatori adattativi per recuperare le disequalizzazioni introdotte dalla linea e dalle derivazioni

Sulla stessa coppia la trasmissione avviene in entrambe le direzioni, uso della cancellazione adattativa delleco (ECM)

Sistema di trasmissione basato su due codici di linea alternativi: 2B1Q e CAP (Carrierless Amplitude/Phasemodulation)

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 17

17

Terminale di centrale Terminale remoto

HDSL: terminali

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 18

18

HDSL senza rigenerazione

Box Armadioripartilinea

2,5 Km

Distanza max dal primo nodo di commutazione2,5Km (senza rigeneratori)

Capacit trasmissiva: 2048Kb/s simmetrici

2048Kb/s

Codifica di linea: 2B1Q con soppressore deco

Portante fisico: 2 doppini telefonici

HDSL: portante fisico 2-3 TP, simmetrica con EC, codifica 2B1Q o CAP, velocit fissa fino a 2,3Mb/s.HDSL 2: portante fisico 1 TP, simmetrica con EC, codifica 2B1Q o CAP, velocit fissa fino a 2,3Mb/s.SHDSL o SDSL: variazione adattativa della HDSL 2, codifica TCPAM.MSDSL: variazione adattativa in tempo reale della HDSL,portante fisico 2 TP.I sistemi HDSL, HDSL 2, SHDSL, MSDSL utilizzano tutta la banda del portante fisico per cui non permettono la multiplazione con il canale telefonico di 4KHz sul portante.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 19

19

HDSL con rigenerazione


4,8 Km

Distanza max dal primo nodo di commutazione4,8Km (con rigeneratori)


2048Kb/s

Codifica di linea: 2B1Q con soppressore deco

Portante fisico: 2 doppini telefonici

rigeneratore

Il sistema in tecnologia HDSL permette la trasmissione di un segnale numerico a 2,048 Mbit/s su due coppie, utilizzando ognuna delle due coppie con un sistema di trasmissione a 1168 Kbit/s lordi di tipo full-duplex a cancellazione di eco. La frequenza di riferimento per il calcolo della attenuazione di 150 kHz.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 20

20

Spettro segnale HDSL su una coppia

Confronto fra lo spettro generato da un segnale a 2048Kb/s con codifica AMI o HDB3 (conforme G.703) e quello di un segnale HDSL con codifica 2B1Q a 4 livelli.

CaratteristicheCaratteristiche 2Mb/s G.7032Mb/s G.703 HDSLHDSL

Ncoppie per senso di trasmissione 1 2Coppia condivisa per Tx ed Rx NO SIUtilizzo di coppie 2 2Bit rate in linea per coppia 2048Kb/s 1168Kb/sCodifica di linea AMI-HDB3 2B1QBaud in linea per coppia 2048 baud 584 baudSoppressore deco NO SI

Si noti come il primo lobo dello spettro HDSL occupi una banda di 584 KHz per coppia mentre il segnale a 2048Kb/s occupi una banda di 2048 kHz sulla coppia

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 21

21

Codifica di linea 2B1Q

1100

11

0

0

-1+1

-3

+3

Codificabinaria

Codifica2B1Q

Codifica binaria

Codifica 2B1Q+3

-3-1

+1

0

1

Questa codifica trasforma una coppia di simboli binari in un simbolo quaternario dimezzando la frequenza di cifra

Questa codifica di linea viene introdotta per contenere la banda del segnale al fine di minimizzare luso di rigeneratori nella tratta utente-centrale mantenendo invariata la bit rate netta trasportata (2048Kb/s).

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 22

22

Confronto delle prestazioni tra sistemi 2Mb/s tradizionali e HDSL

LAN DCE3DCE3 DCE3DCE3

Collegamento a 2048Kb/s classicoRete

Pubblica

La lunghezza della tratta senza rigenerazione triplica con lLa lunghezza della tratta senza rigenerazione triplica con luso della tecnica uso della tecnica HDSLHDSL

Collegamento a 2Mb/s conforme G.703

Tx

Rx Tx

Rx

Prestazioni HDSL in termini di tratta utente centrale:

Distanza max LTU-NTU 2,5 Km (senza rigenerazione)Distanza max LTU-NTU 5 Km (con rigenerazione)LTU: Line Terminal UnitNTU: Network Terminal Unit

Prestazioni Collegamento a 2Mb/s conforme G.703 (classico) in termini di tratta utente centrale:

Distanza max DCE3 DCE3 tratta senza rigenerazione 800 m su doppino 4/10

In figura viene mostrato un collegamento a 2048 Kb/s classico (conforme G.703) e si confrontano le prestazioni in termini di distanza massima tra lutente e la centrale nel caso classico e nel caso di utilizzo di sistemi HDSL.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 23

23

Tx RxG.703G.703

Topologia di un sistema HDSL

LAN DCE3DCE3 DCE3DCE3

Collegamento a 2048Kb/s su linea HDSLCollegamento a 2048Kb/s su linea HDSL

RetePubblica

NTUNTU LTULTU

Tx RxG.703G.703

LTU: Line Terminal UnitNTU: Network Terminal Unit

Tx & Rx

ISDNRete

Pubblica

Tx & Rx

Modem HDSL Modem HDSL

Tx RxG.703G.703LTLT

LTULTU

Tx RxG.703G.703NT1NT1

NTUNTU

Il collegamento su linea HDSL avviene attraverso 2 apparati di trascodifica di linea NTU ed LTU (da AMI o HDB3 conforme G.703 a 2B1Q per HDSL e viceversa). Il segnale HDSL viene trasportato da 2 doppini telefonici per entrambe le vie di comunicazione.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 24

24

La tecnologia SDSL


3 Km

Distanza max dal primo nodo di commutazione3 Km (con rigeneratori)


2304Kb/s

Codifica di linea: Trellis Code Pam a 16 livelli

Portante fisico: 1 doppino telefonico

rigeneratore

SDSL: Symmetric single pair high bit rate Digital Subscriber Line

Il sistema di trasmissione SHDSL Symmetric single pair high bit rate Digital SubscriberLine consente il trasporto su una singola coppia in rame di flussi con velocit variabile da 192 kbit/s a 2304 kbit/s con granularit di velocit di 64 Kbit/s. La possibilit di far variare la velocit fisica di linea detta Multirate. Il codice di linea utilizzato il Trellis Code Pam a 16 livelli. Anche l'SDSL supporta le trasmissioni simmetriche TI/E1 ma differisce dall'HDSL in due punti importanti: usa un solo doppino e ha una portata massima del segnale che arriva fino a circa 3 Km (mentre l'HDSL arriva a coprire distanze di 4,8 Km).

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 25

25

Tecnologia daccesso che consente di inviare segnali

digitali su coppie in rame (doppino telefonico) :

Ad alta velocit e in modalit simmetrica (i flussi downstream ed

upstream hanno lo stesso bit rate)

Utilizza una singola coppia di rame

Non permette la contemporaneit in FDD del segnale POTS

(300-3400 kHz) sullo stesso doppino

Configurazioni

Stand-alone per traffico TDM (flussi a 2 Mbit/s o nx 64 kbit/s)

DSLAM per traffico ATM

SDSL

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 26

26

Velocit consentite

Il bit rate del payload possibile settarlo a tutti quei valori descritti dalla seguente formula:

n x 64 + i x 8 kbit/s

con 3 n35 e 0 i 7 oppure n=36 e i=0 o 1 Per cui:

La velocit minima la si ha per n= 3 e i=0 192 kbit/s

La velocit massima la si ha per n=36 e i=1 2312 kbit/s

La granularit di 8 kbit/s

Loverhead da aggiungere per avere la velocit lorda della trama SDSL di 8 kbit/s

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 27

27

Utilizzo della banda in SDSL

f (kHz)

PSD

(dB

m/H

z)

ADSL Downstream

ADSL

Up

stre

am

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 28

28

SDSL multicoppia

Possibilit di incrementare la portata dei collegamenti a parit di velocit

Possibilit di incrementare la velocit di trasmissione a parit di lunghezza del collegamento

Ridurre o evitare lutilizzo dei ripetitori

ProposteIMA (Inverse Multiplexing on ATM)

Ethernet over SDSL

Multiplazione di livello fisico

I ripetitori producono molta diafonia sui sistemi ADSL presenti sullo stesso cavo, poichilsegnale in uscita da un ripetitore molto forte rispetto a quello ADSL di un cavo adiacente che ha subito attenuazione.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 29

29

IMA (Inverse Multiplexing on ATM)

LETSI riprende lo standard dellATM Forum applicandolo ai link SDSL

Teoricamente possibile aggregare un numero arbitrario di collegamenti

Nella pratica proposte a max 4 link

Richiede incapsulamento dei pacchetti in ATM

Poco efficiente per traffico Ethernet e IP

SDSL SDSLATM ATM

MultiplexingLivelli superiori

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 30

30

La tecnologia ADSL


2 - 4,5 Km

Distanza max dal primo nodo di commutazione: 2 - 4,5Km


Codifica di linea: DMTf

A(f)Banda1

Banda3 4

Banda5 6

BandaN

f2f1 f4f3 f6f5 fN

Capacit trasmissiva: 8192Kb/s downstream - 800Kb/s upstream

8192Kb/s

800Kb/s

Il sistema in tecnologia ADSL permette la trasmissione dei seguenti canali sulla stessa coppia: un canale tradizionale in banda fonica a 3003400 Hz; un canale numerico in direzione cliente-centrale (upstream); un canale numerico in direzione centrale-cliente (downstream).ADSL: portante fisico 1 TP, asimmetrica con o senza EC, codifica DMT, velocit fissa fino a 8,1Mb/s.RADSL: variazione adattativa in tempo reale della ADSL.CDSL (UADSL): portante fisico 1 TP, asimmetrica senza EC, codifica DMT, velocit fissa fino a 1,5Mb/s.I sistemi CDSL, ADSL, RADSL e VDSL, essendo con modulazione passabanda, permettono la coesistenza sul portante del canale telefonico analogico a 4KHz.La frequenza di riferimento per il calcolo della attenuazione di 300 kHz.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 31

31

Spettro del segnale trasmesso

4 261104

F (kHz)

POTS DOWNSTREAM

UPSTREAM

12

Teletax

4 261104

F (kHz)

POTS DOWNSTREAM

UPSTREAM

12

Teletax

Caso in cui presenteil cancellatoredeco

ADSL cat 1

ADSL cat 2

Analizzando lo spettro del segnale trasmesso si pu osservare che nella banda 0-1104 KHz sono collocabili 256 sottoportanti ciascuna con una sottobanda di modulazione di 4,3125 KHz.Tuttavia occorre ricordare che la banda 0-26 KHz non viene utilizzata dal sistema ADSL, ma viene lasiata come banda di guardia per la trasmissione della fonia che avviene sullo stesso doppino (POTS). Il margine previsto notevole poich la presenza di selezioni decadiche (10 Hz e relative armoniche) introducono notevoli disturbi.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 32

32

Analisi del canale: Bits & Gain Allocation

Number of Bits per

Sub-carrier (DMT)

Gain per Sub-carrier

(DMT)

1. Bits & Gain Allocation:

Esempio di allocazione dei bit sulle sottoportanti.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 33

33

La tecnologia ADSL2 (ITU-T G.992.3)


2 - 6 Km

Distanza max dal primo nodo di commutazione: 2 - 6Km


Codifica di linea: DMTf

A(f)Banda1

Banda3 4

Banda5 6

BandaN

f2f1 f4f3 f6f5 fN

Capacit trasmissiva: 15Mb/s downstream 1,5Mb/s upstream

15Mb/s

1,5Mb/s

Principali miglioramenti rispetto allo standard ITU-T G.992.1:Improved initialization: Receiver allocated pilot (avoid bridged taps & RFI), Enabling RFI cancellation techniques, Better equalization with spectrum shaped init signals, Receiver chooses configuration (no longer 4 options), Receiver determined duriation of init signalsFast start-up: 3 seconds: As error recovery in Showtime, From stand-by/sleep state, Uses data rate fine tuning in Showtime (SRA)On-Line Reconfiguration (OLR): Track application and BER requirements, Bitswap (improved protocol robustness), Dynamic Rate Repartitioning (e.g., for CVoDSL), Seamless Rate Adaptation (change data rate)Power Management (PM): Statistical powersave based on user activity, Low data rate state (service keep-alive data only), Low delay return to full rate Showtime (0.5 msec), Stand-by/sleep state (user asleep, modem asleep)Framing: Up to 4 frame bearers and up to 4 latency paths, Delay and BER configurable per frame bearer, Scales to support high data rates (no S=1/2 trick), Scales for better coding and long loop performance, Overhead rate of 4 to 64 kbit/s for OAM/OLR/PMAll Digital Mode (no underlying service): Extending ADSL band to DC , 32 (Annex I) or 64 (Annex J) upstream tones, Additional 256 kbit/s upstream data rateHigher Layer Adaptation: Support of IMA for ATM based ADSL (bonding), Support of Packet based ADSL (e.g., Ethernet)Home Installation: Architecture includes in-line filters (splitterless), Multiple ATU-R connected to the line (Hi-Z state)Fonte: ADSL Forum

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 34

34

Modulazione DMT: Adattamento delle portanti

La modulazione DMT consente di adattare lo spettro del segnaleLa modulazione DMT consente di adattare lo spettro del segnalealle caratteristiche fisiche del mezzoalle caratteristiche fisiche del mezzo

Risposta infrequenza

del doppino

f

A(f)

f

A(f)

Notch causatoda Bridged Tap

fc

Disturbi che alteranola risposta del canale

Portantiutilizzatedal DMT

fa fb

Il vantaggio della tecnica DMT quella di poter adattare lo spettro del segnale alla risposta del canale.Se ad esempio presente un Bridged Tap (derivazione aperta) che crea un notch alla frequanza Fx, quella frequanza non verr utilizzata.Allo stesso modo, se in una porzione di banda sono presenti disturbi, quella porzione non verr utilizzata e le informazioni verranno concentrate sul resto della banda disponibile, dove la qualit della trasmissione migliore.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 35

35

Caratteristiche del DMT usato per ADSL

Sottobanda

1

A(f)

Sottobanda

2

Sottobanda256

f

Sottobanda

3

Sottobanda

4

Sottobanda

5

Sottobanda

6

Portante(Pe jt )

f

f = 4.3125 KHzSpaziatura

tra le portanti

fSB=4.3125 KHz

Larghezzadi banda

B

SBEfficienza Spettrale

2-15 bit/s/Hz

SpettroQASK

Banda occupata dallADSL4.3125KHz x 256 = 1.104 MHz 4.3125KHz x 32 = 138 KHz

Suddivisione della Banda 256 Sotto-bande per Downlink centrale-utente32 Sotto-bande per Uplink utente-centrale

Downstream Upstream

Capacit trasmissiva teorica 16.56 Mb/s 2.07 Mb/s

Densit spettrale di Potenza -40 dBm/Hz -38 dBm/Hz

Bit rate max15 bit/s/Hz x 1.104 MHz = 16.56 Mb/s 15 bit/s/Hz x 138 KHz = 2.07 Mb/s

La modulazione Discrete Multi Tone basata su uno schema di modulazione multiportante in cui la banda di trasmissione suddivisa in un insieme di sottoportanti, o toni, ciascuna utilizzata come canale indipendente per trasmettere una frazione dell'informazione. Le caratteristiche peculiari del sistema DMT usato per realizzare sistemi ADSL sono:- trasmissione in tecnica QAM su ogni sottobanda con efficienza spettrale massima di 14-15 bit/s/Hz;- sottoportanti (o toni) di eguale ampiezza spettrale ed equispaziate tra loro; la larghezza di banda sufficientemente piccola in modo da permettere un impiego quasi ottimo della capacit del canale compatibilmente con valori accettabili di complessit e di ritardo;- realizzazione completamente numerica della mo/demodulazione tramite algoritmi di trasformata veloce inversa (IFFT) e diretta (FFT) di Fourier;- livello nominale uniforme, della densit spettrale di potenza trasmessa, pari a -40 dBm/Hz in downstream e -38 dBm/Hz in upstream;- distribuzione della capacit di trasporto del sistema non uniforme nelle sottoportanti, in funzione delle specifiche condizioni di rapporto segnale rumore nella banda di ciascuna sottoportante.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 36

36

Allocazione dei bit alle sottoportanti

f

Risposta in banda del doppino

NEXT

DistrurbiRF

BridgedTap

f

f

f

fRisposta del doppino

Valutazione delle condizioni in fase di attivazione Monitoraggio durante il normale funzionamento

La suddivisione del flusso informativo di ingresso fra i vari sottocanali viene realizzata mediante delle procedure automatiche operative sia durante la fase di attivazione del sistema, sia periodicamente durante il normale funzionamento.Durante la fase di attivazione il sistema valuta il rapporto segnale-rumore su ciascuna sottobanda e, in base a tali indicazioni, decide come allocare in modo ottimale i bit nelle sottobande stesse.Durante il normale funzionamento il ricevitore ADSL osserva continuamente il rapporto segnale-rumore su ciascuna sottobanda e, quando questo cade sotto una soglia prefissata, il ricevitore segnala al trasmettitore di spostare alcuni bit da una sottoportante ad unaltra.Occorre comunque notare che durante il funzionamento normale la procedura di allocazione dei bit non cos sofisticata come durante lattivazione del sistema.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 37

37

Selezione del numero di bit per portante

ffi fN-1

Zi ZN-1

f

Numero bitper portante

0

15

f0 fi f N-1

1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1

bi bN-1

1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 10 0 1 1 0 1 1 0 1 00 1

Blocco BK (250 s)

0 0 1 1

Allocazione di banda secondo la risposta del canale

Il flusso numerico in ingresso, avente frequenza di cifra R b/s viene suddiviso in blocchi BK. Il numero di bit per blocco dipende dalla velocit del segnale poich fissa la durata del blocco che pari a 250 s.Il K-esimo blocco viene quindi suddiviso a sua volta in N sottoblocchi di dimensioni variabili in funzione dello spettro del canale. La suddivisione del flusso informativo di ingresso fra i vari sottocanali viene realizzata mediante delle procedure automatiche operative sia durante la fase di attivazione del sistema, sia periodicamente durante il normale funzionamento.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 38

38

Sincronizzazione delle portanti

ATU-C ATU-R

Pilot

Upstream

Downstream

Sincronismo(Loop Timing)

276 KHz

69 KHz

fn

Zn Zn+1

fn+1

Possibili interferenze nei lobi laterali dovute a non perfetto sincronismo tra ricevitore e trasmettitore

Upstream

Downstream

f (KHz)69

276

Nei sistemi ADSL occorre mantenere una perfetta sincronizzazione fra trasmettitore e ricevitore per garantire condizioni di ortogonalit tra le portanti, in modo da recuperare l'informazione trasmessa priva di interferenza nei lobi laterali adiacenti alla sottoportante.La specifica prevede al riguardo di avere un tono speciale (pilot) dedicato al sincronismo (loop timing), pari a 276 kHz per il verso downstream ed a 69 kHz per il verso upstream.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 39

39

Bit loading

PRINCIPIO: Viene trasmessa pi capacit (in no di bit) nei punti dello spettro in cui maggiore lSNR. Il numero di bit trasmessi per sottobanda compreso tra 2 e 15

50 100 150 200 250 # portante

SNR

10

20

30

40

50 100 150 200 250

# bit per portante

5

10

15

# portante

ProfilodellSNR in

corrispondenzadelle portanti

utilizzatedallADSL

Numerodi bit

associati aciascunaportante

Si noti come landamento dei bit per portante ricalchi landamento dellSNR

Lassegnazione della capacit di ciascun sottocanale, indicata come Tone Ordering, viene effettuata dalla stazione remota pronta a ricevere (ATU-R). Questo calcola, sulla base delle caratteristiche del sottocanale stesso, il numero di bit e il relativo guadagno da associare a ciascun canale.Lo standard impone che ad ogni canale venga assegnato un numero di bit compreso tra 2 e 15.Le coppie di numeri trovati vengono poi ordinati, al crescere del numero di sottocanale, in una tabella che, oltre ad essere utilizzata dalla ATU-R per decodificare i segnali in arrivo, viene inviata alla stazione centrale (ATU-C) che la utilizzer per trasmettere in ogni sottobanda, la giusta quantit di informazione.Lalgoritmo di ordinamento delle portanti, assegner ai dati di tipo fast le portanti caratterizzate da un basso numero di bits, successivamente ai dati di tipo interleaved le rimanenti portanti. La tabella dellordinamento delle portanti viene costruita seguendo la regola sottoriportata:per k = 0 .. 15 cerca linsieme delle portanti per cui il numero di bits per tono bi = k ordina le portanti per valori crescenti di i.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 40

40

Configurazione del collegamento ADSL

Rete telef

Rete dati

ADSL

DOPPINO TELEFONICO

POTS SPLITTER

BORCHIA TELEFONICA

fonia

DSLAM

SPLITTER

CENTRALE LOCALE

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 41

41

Nel ripiano superiore vengono alloggiati gli splitter

Nel ripiano inferiore le schede ADSL.

Il DSLAM

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 42

42

Unbundling Local Loop: caso Full Unbundling

PHY

ATUC

ATUR

PHY

HPF

LPF

HPF

LPF

SplitterR

SplitterC

loop

U-C U-R

POTS or ISDN-BRIPSTN or ISDN

U-C 2 U-R 2

V-C T-R T/S

NT

PSTN

Packet DataNetwork

OLO

In affitto per tutta la banda

Incu

mbe

nt

Full Unbundling - consente ad un operatore di usufruire dell'accesso alla rete locale, sfruttando tutta la banda passante sul doppino di rame, ed offrire tramite i propri apparati sia i dati che la voce (Internet, Fonia).

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 43

43

Unbundling Local Loop: caso Shared Access

PHY

ATUC

ATUR

PHY

HPF

LPF

HPF

LPF

SplitterR

SplitterC

loop

U-C U-R

POTS or ISDN-BRIPSTN or ISDN

U-C 2 U-R 2

V-C T-R T/S

NT

PSTN

Packet DataNetwork

Incumbent

OLO

In affitto per la banda da 32kHz a 1100 kHz

La ripartizione dello spettro sul doppino ai fini della fornitura del servizio di Shared Access prevede la coesistenza dei servizi POTS e ADSL, in accordo alla specifica ITU-T G.992.1: la parte inferiore dello spettro, che si estende da 0 a 4 kHz, continua ad essere utilizzata dal Local Loop Provider (LLP) per fornire i servizi in banda fonica (voce e tutti gli altri servizi che possono utilizzare tale banda di frequenza); la parte superiore dello spettro, corrispondente allintervallo da 32kHz a 1100 kHz, viene noleggiata allOperatore che ha richiesto Shared Access allo scopo di fornire servizi basati su tecnologie trasmissive ADSL. Non escluso lutilizzo di altre tecnologie xDSL (di cui VDSL un esempio) nella parte superiore dello spettro purch conformi agli standard internazionali e compatibili con il segnale telefonico presente nella parte inferiore dello spettro (POTS/ISDN). E la compatibilit con i servizi di accesso ISDN e ADSL in condivisione sullo stesso doppino in quanto il servizio voce fa parte dei servizi ISDN. Tale approccio oggi tecnicamente possibile grazie alla presenza sul mercato di schede ADSL conformi alla specifica G.992.1 Annex B dell'ITU-T che consentono la trasmissione di ADSL e ISDN su singolo doppino. In tal caso, per evitare interferenze con il segnale ISDN, la banda utilizzata dal sistema ADSL viene ristretta allintervallo che va da circa 138 kHz a 1,1 MHz.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 44

44

Soluzione Splittered

ATU-R

PA

PB

NUOVO CABLAGGIO

POTS

SPLITTER

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 45

45

Soluzione Splitter distribuito

Borchia

telefonica

Prese telefoniche

PB PB

ATU-R

PAPB

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 46

46

ADSL lite

Sono mantenuti gli stessi livelli di segnale in linea per lasciare intatta la massima portata del sistema

Lefficienza di banda diminuita a 8 bit/Hz massimi (256 QAM)

Il numero delle portanti viene ridotto della met (da 256 a128)

Limplementazione della fase di training iniziale semplificata

Procedura di fast retraining and recovery per rendere minimi eventuali buchi di trasmissione durante le situazioni picritiche (attivit e segnalazione POTS) di funzionamento

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 47

47

Collegamento telefonico

borchia telefonica

DSLAMDSLAM

CENTRALE LOCALE

RETE

TELEFONICA

RETE DATI

SPLITTER X

ADSL Lite

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 48

48

ATU-R

PA

ADSL Splitterless

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 49

49

ADSL wireless

Linea ADSL

S

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 50

50

ADSL2

Aggiunta di nuove feature alla versione 1 per rendere pi semplice ed efficace il deployment delle linee

Aumento della velocit fino a: 12 Mbit/s in downstream

Oltre 1 Mbit/s in upstream

Riduzione del tempo di set up

Miglioramento delle prestazioni di Power Management

Funzionamento in modalit all digital mode

Possibilit di funzionamento in modalit estesa Bassi bit-rate (dellordine delle centinaia di kbit/s)

Portata fina a circa 5 km

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 51

51

Novit dellADSL2 (features mandatorie)

Utilizzo della codifica a traliccio (facoltativo nella versione iniziale)Guadagno di codice per S/N di 2 dB

Incremento della portata del collegamento di 200m

Disabilitazione selettiva dei toni da parte delloperatore riduzione dei disturbi egress

DELT (Line Diagnostic) Feedback sulle cause di problemi di inizailizazzione

Tre livelli di power management

Riduzione delloverhead per frameDa 32 kbit/s e 4 kbit/s

Procedura di Bit swapping (facoltativo nella versione iniziale)

Utilizzo di toni con costellazioni a un bit

In ADSL1 il bit swapping non era mandatorioNei sistemi ATM, anche se non ci sono dati dutente, vengono trasmesse sulla linea delle celle idle con la stessa potenza utilizzata per la trasmissione dei dati. Il Power Management consente invece di ridurre la potenza sulla linea alloccorrenza.Il Power Management pu comportare problemi nel caso in cui alcuni sistemi andando in Low Power, generano meno diafonia; cos facendo per potrebbero ingannare altri linkche, nella fase di startup, effettuando la stima del canale, potrebbero rilevare un SNR ottimistico (migliore di quello reale che si avrebbe con tutti le linee a regime). Quando poi le linee in LP riprendono la trasmissione, aumentano la diafonia sulle altre, diminuendo il rapporto segnale rumore e quindi peggiorando le prestazioni delle altre che dovrebbero rivedere i parametri concordati in fase di training.La prima fase di Start Up molto lunga, perch i due ATU devono scambiarsi informazioni sulle loro capability (modalit di funzionamento, cio ADSL1, ADSL2, G.lite, over POTS, over ISDN, bearer ATM o TDM), utilizzando una modulazione molto lenta ma affidabile. Per velocizzare le fasi successive, possibile memorizzare alcuni parametri, senza la necessit di ritrasmetterli ad ogni connessione.In ADSL1 i toni particolarmente degradati, in cui non possibile allocare almeno 4 bit, vengono disabilitati dai due modem, in ADSL2 invece possibile utilizzare anche costellazioni a 1 bit e quindi utilizzare anche quelle sottoportanti particolarmente degradate.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 52

52

Novit dellADSL2 (features facoltative)

DRR (Dynamic Rate Repartitioning)

Seamless Rate adaptation

Modalit all digital mode

ADSL over POTS (annesso I)

ADSL over ISDN (annesso J)

Procedura di start-up veloce

Trasmissione dati a pacchetto mediante incapsulamento su HDLC

Voce su ADSL

In ADSL ciascuna trama pu essere solo ATM o TDM, invece in ADSL2 possibile suddividerla in maniera flessibile fra queste due modalit di trasmissione, inoltre con la Seamless Rate Adapatation possibile modificare separatamente la ripartizione dei bit fra le due parti pu cambiare.In ADSL1 con la DRA la velocit totale del collegamento non varia, cambia solo la ripartizione dei bit e la potenza allocata sulle sottoportanti

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 53

53

ADSL2+

Banda downstream fino a 2,2 MHz(raddoppio dei toni utilizzati)

Velocit fino a 18 Mbit/s in Downstream(servizi fortemente asimmetrici)

Stesse caratteristiche di funzionamento di ADSL2

Chipset dual mode ADSL2/ADSL2+

Possibilit di implementare la feature plus via SW

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 54

54

La tecnologia VDSL

Tecnologia daccesso ancora in fase di

standardizzazione, che consente dinviare segnali digitali

su singola coppia in rame (doppino telefonico) :

Altissime velocit

Possibilit di trasmissione simmetrica ed asimmetrica

Brevi distanze raggiungibili (< 1,5 km)

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 55

55

Prestazioni (ETSI)

Trasmissione simmetrica Trasmissione asimmetrica

Le distanze sono da ritenersi indicative

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 56

56

VDSL Architetture di rete

FTTB/C

building/curb

VDSL

ONU

FTTE

FTTCab

Access Node

OLT

OLT

sito di centrale

OLT

OLT

VDSLsito di armadio

Rete ditrasportoRete di

trasporto

VTU-C

VTU-C

VDSL

ONU

VTU-C

VTU-C

ONU

VTU-C

VTU-C

VDSL

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 57

57

La destinazione dei pacchetti ATM il server del provider che gestisce:

linterfaccia con la rete ATM

linterfaccia verso la rete Internet

le autorizzazioni allaccesso alla rete di internet.

I pacchetti IP generati o ricevuti dal PC vengono inglobati in pacchetti ATM, arrivati al NAS vengono spacchettati in pacchetti IP e inviati sulla rete internet.

I protocolli software di collegamento al server sono di due tipi:

Dial UP PPP (Point to Point Protocol)

Always On EoA (Ethernet on ATM)

Modem ADSL ATM ATM

Eth-USBIP Network

BPX NASMux ADSL

123.123.22.24

223.55.88.214

IP IPATMATM

188.248.62.58234.154.16.114

Trasporto su IP e ATM

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 58

58

Alternative protocollari

NAS

IBSmodemUSB

IP

ATM

NAS

IBSmodemEth

ATM

EthIP

PPPoATM

PPPoEthernet

Il NAS termina il PVC ATMestraendo il pacchetto IP.

Il NAS termina il PVC ATMestraendo il frame Ethernet; conuna seconda elaborazione recuperail pacchetto IP.

IP

IP ATM

IPIPPPPPPPATMATM

Tx ADSLTx ADSL

IPIPPPPPPPATMATM

Tx ADSLTx ADSLATMATM

Tx ADSLTx ADSLATMATM

IPIPPPPPPP

EthernetEthernetATMATM

Tx ADSLTx ADSL

IPIPPPPPPP

EthernetEthernetATMATM

Tx ADSLTx ADSL

ATMATMTx ADSLTx ADSL

ATMATM

DSLAM

DSLAM BPX ATM

BPX ATM

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 59

59

01111111

Trama PPP

Supporto a protocolli multipli sulla stessa linea seriale Campo di controllo errori su ciascuna trama Negoziazione dinamica degli indirizzi prima dello scambio dati, usando lIP

Control Protocol Compressione degli header IP e TCP come nel CSLIP Abbondanza di opzioni, negoziabili dal Link Control Protocol

1. datagram IP 2. dati di controllo link3. dati di controllo rete.

0

Addr

ess

(F

F)Co

ntr

ol (0

3)Pr

oto

collo

Pro

toco

llo

Info(max 1500 byte) FC

S

011111110

Il formato delle trame PPP ricorda quello delle trame ISO HDLC. I primi tre campi, Flag, Indirizzo e Controllo, sono fissi. Il campo Protocollo prevede valori diversi per protocolli diversi, tra cui: datagram IP, dati di controllo link, dati di controllo rete. Il campo CRC un controllo di ridondanza ciclica per il rilevamento degli errori. La trama termina con il carattere di flag con cui iniziata. Comunicazione AsincronaIl flag di guardia alla trama nascosto da un carattere di Escape, che lo precede. Anche tutti i caratteri inferiori al decimale 32 sono preceduti dallEscape, per impedire che vengano interpretati come caratteri di controllo della linea seriale. Nella comunicazione sincrona per garantire la trasparenza dei dati si fa uso di bit di stuffing. Vantaggi di PPP Supporto a protocolli multipli sulla stessa linea seriale Campo di controllo errori su ciascuna trama Negoziazione dinamica degli indirizzi prima dello scambio dati, usando lo IP Network Control Protocol Compressione delle testate IP e TCP con algoritmo di Van Jacobson, simile a CSLIP. Inoltre molte implementazioni negoziano l'omissione dei campi Flag e Indirizzo e la riduzione del campo Protocollo ad un solo byte. Abbondanza di opzioni, negoziabili dal Link Control Protocol

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 60

60

Protocollo PAP

PAP:

Il client invia username e password al server in modo ripetitivo finch non viene accettato e rifiutato

Il server controlla i dati di connessione e decide se accettare la connessione

Username e password viaggiano lungo il link in chiaro

Marco.grimandi ciaociao

Accept/reject

CLIENT

Hostname: marco.grimandiPassword: ciaociao

Hostname: server01Password: ciaociao

NETWORK ACCESS SERVER

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 61

61

Protocollo CHAP

CHAP:Il server genera ed invia una stringa casuale al client insieme al proprio nomeIl client utilizza cifra (tipicamente con lalgoritmo Message Digest 5 (MD5)) la stringa casuale con la propria password ed invia il risultato al server insieme al proprio nome hostIl server opera la stessa elaborazione sulla stringa ricevuta utilizzando la password corrispondente al nome del client e controlla che il risultato sia identico (il server possiede gi tutte le password in chiaro dei propri client)Una sicurezza aggiuntiva viene inserita autenticando il client pi volte durante una sessione di comunicazione con intervalli regolari per verificare che il client non sia rimpiazzato da un impostore.

CLIENT


Hostname: server01Password: ciaociao

challenge

response

Accept/reject


Quando si effettua una connessione con PPP le macchine ai due estremi devono avere un indirizzo IP. Gli indirizzi IP possono essere statici o dinamici, ossia sempre gli stessi ad ogni connessione e quindi prestabiliti oppure attribuiti al momento della connessione. Un indirizzamento dinamico permette a chi fornisce questo servizio di connessioni di utilizzare pochi indirizzi IP attribuiti a molti utenti in tempi diversi. ovvio che tutte le macchine di internet quando vorranno comunicare con quell'indirizzo non troveranno sempre la stessa macchina. Per effettuare questa connessione bisogna conoscere quindi l'indirizzo IP da utilizzare oltre ad altre informazioni come ad esempio quale il risolutore di nomi da utilizzare (DNS). Un altro argomento che bisogna affrontare l'autenticazione: bisogna essere certi che chi tenta di fare la connessione sicuramente chi noi crediamo che sia. possibile effettuare questa operazione attraverso i protocolli PAP e CHAP che prevedono il processo di autenticazione inserito in modo standard a fianco del protocollo PPP.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 62

62

Protocollo MS-CHAP

MicroSoft Challenge Handshake Authentication Protocol

Variante del CHAP che non necessita di una plaintext version (versione in chiaro) della password nel server di autenticazione.

Il client calcola il challenge response attraverso lalgoritmo di cifratura MD4.

CLIENT


Hostname: server01Password: $%$_:;

challenge

response

Accept/reject


Microsoft Challenge Handshake Authentication ProtocolMicrosoft Challenge Handshake Authentication Protocol (MS-CHAP), also known as MS-CHAP v1, is a variant of CHAP that does not require a plaintext version of the password on the authenticating server. In MS-CHAP, the challenge response is calculated with an MD4 hashed version of the password and the NAS challenge. This enables authentication over the Internet to a Windows 2000 domain controller.MS-CHAP passwords are stored more securely at the server but have the same vulnerabilities to dictionary and brute force attacks as CHAP. When using MS-CHAP, it is important to ensure that passwords are well chosen (not found in a standard dictionary) and long enough that they cannot be readily calculated. Many organizations require passwords to be at least six characters long with upper and lower case characters and at least one numeral.(Tratto da: Internet Authentication Service for Windows 2000)

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 63

63

Protocollo MS-CHAP v2

challenge

response

Accept/reject

Il server invia al client un challenge consistente in un identificatore di sessione e una stringa casuale

Il client risponde con il proprio username, una propria stringa casuale e una versione cifrata della stringa di challenge ricevuta, dellidentificatore di sessione e della propria password dutente.Il server controlla e risponde con accettazione o rifiuto, un responso autenticato basato sulla stringa di challenge inviata, su quella ricevuta, sul responso cifrato del client e sulla sua password.Il client verifica infine lautenticazione e utilizza eventualmente la connessione stabilita.

Response / Use

CLIENT


Hostname: server01Password: $%$_:;


Microsoft Challenge Handshake Authentication Protocol Version 2Microsoft Challenge Handshake Authentication Protocol version 2 (MS-CHAP v2) provides mutual authentication, stronger initial data encryption keys, and different encryption keys for sending and receiving. Windows 2000 servers offer MS-CHAP v2 before offering MS-CHAP v1. Additionally, updated Windows clients accept MS-CHAP v2 when it is offered.MS-CHAP v2 is a one-way encrypted password, mutual-authentication process that works as follows:1.The remote access server sends a challenge that consists of a session identifier and an arbitrary challenge string to the remote access client.2.The remote access client sends a response that contains the following:The user name.An arbitrary peer challenge string.A one-way encryption of the received challenge string, the peer challenge string, the session identifier, and the users password.3.The remote access server checks the response from the client and sends back a response containing: An indication of the success or failure of the connection attempt.An authenticated response based on the sent challenge string, the peer challenge string, the encrypted response of the client, and the users password.4.The remote access client verifies the authentication response and, if correct, uses the connection. If the authentication response is not correct, the remote access client ends the connection.If a user authenticates through MS-CHAP v2 and attempts to use an expired password, MS-CHAP v2 prompts the user to change the password while connecting to the server. Other authentication protocols do not support this feature, locking out the user with an expired password.(Tratto da: Internet Authentication Service for Windows 2000)

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 64

64

Remote Authentication Dial-in User Service(RADIUS)

RADIUSSERVERUSER

Access request

NAS(RADIUS client)

user-connection

request

Authentication

database

yes or noresponse

NAS passa le informazioni dutente al server RADIUS ed inoltra la risposta allo userServer RADIUS riceve le richieste di connessioni dello user, lo autentica e ritorna le impostazioni necessarie affinch il client (NAS) possa concedere il servizio allo user

Le informazioni tra il client (NAS) ed il server RADIUS viaggiano in forma criptata con chiavi simmetriche

Tratto da RFC 2138:A Network Access Server (NAS) operates as a client of RADIUS. The client isresponsible for passing user information to designated RADIUS servers, and thenacting on the response which is returned. RADIUS servers are responsible forreceiving user connection requests, authenticating the user, and then returning allconfiguration information necessary for the client to deliver service to the user. Transactions between the client and RADIUS server are authenticated through the useof a shared secret, which is never sent over the network. In addition, any userpasswords are sent encrypted between the client and RADIUS server, to eliminate the possibility that someone snooping on an unsecure network could determine a user's password.

Tecnologie xDSL

Modulo 2 pag 65

65

Stack protocollare per servizio RADIUS

RADIUSSERVER

NAS(RADIUS client)

user-connection

request

Authentication

database

yes or noresponse

Physical Layer Data Link: PPP, ETHERNET

IP

UDP

RADIUS

La scelta del protocollo UDP come trasporto per il servizio RADIUS dovuta a scelte tecniche: si vuole ridurre loverhead ed i tempi di connessione quindi si scarta il TCP.

02 - tecnologie xdsl

Documents