(L

1
(Líneas para redes de acceso sobrePares de
Cobre)Tecnologías xDSL Preparado porJosé
Fernando Sánchez SSistemas de Comunicaciones
AvanzadasUNITEC(Abril-Julio 2009)
2
Referencias

• El contenido, las gráficas e ideas expresadas en
  este documento fueron tomadas de las siguientes
  fuentes
• J. Berrocal, E. Vázquez, F. González, M.
  Alvarez-Campana, J. Vinyes, G. Madinabeitia, V.
  García, " Redes de Acceso de Banda Ancha.
  Arquitectura, Prestaciones, Servicios y Evolución
  ", Ministerio de Ciencia y Tecnología, (ISBN
  84-7474-996-4), 2003.
• Jackson, C. Wired High-Speed Access. In R.W.
  Crandel and J.H.Alleman (Eds.) BROADBAND Should
  We Regulate High-Speed Internet Access?, pp
  83-105. AEI-Brookings Joint Center for Regulatory
  Studies. Washington, D.C. 2002.
• Abe George. Residential Broadband. Second
  edition. Ed. Cisco Press, Indianapolis, U.S. pp
  387. 2000.
• Cablelabs.DOCSIS 2.0. Documento SP-
  OSSIv2-I04-030730. Issued Specification.
  Cablelabs. Julio 30 de 2003. pp 276.
• Campos, J. Acceso de Banda Ancha sobre Bucle de
  Abonado. Informe final para la Comisión de
  Regulación de Telecomunicaciones, República de
  Colombia. Marzo de 2002. pp 6-2 a 6-19.
• Wanichkorn, K. The Role of Fixed Wireless Access
  Networks in the Deployment of Broadband Sservices
  and Competition in Local Telecommunciations
  Markets. Ph.D.Dissertation, Deparment of
  Engineering and Public Policy, Carnegie Mellon
  University, Pittsburgh, PA. 2002.
• Fryxel,D.BroadBand Local Access Networks An
  economic and Public Analisys of Cablemodems and
  ADSL. Ph.D.Dissertation, Deparment of
  Engineering and Public Policy, Carnegie Mellon
  University, Pittsburgh, PA. 2002.
• www.cable-modems.org/standards/DOCSIS/DOCSIS_DVB-C
  _comparison.pdf
• Curso AHCIET. Visión de las Telecomunicaciones
  2003-2006 Evolución Tecnológica e Impacto en el
  negocio.2004.
• CRT. Informe sectorial de Telecomunicaciones.
  Julio 2006. No.7.
• Cárdenas, Ana María. MODELOS PARA ESTABLECER EL
  CRECIMIENTO DE LAS REDES ÓPTICAS DE ACCESO. Tesis
  doctoral. 2003.
• Cárdenas, Ana María y otros. LA REGULACIÓN EN EL
  DESARROLLO DE LA BANDA ANCHA LA EXPERIENCIA
  INTERNACIONAL Y LA EVOLUCIÓN EN COLOMBIA.
  Ponencia en Seminario Servicios Públicos.
  Experiencias Colombianas y Latinoamericanas.
  Bogotá. 2004.

3
Identificación de la red de telecomunicaciones
4
Ejemplo de red de Datos de un operador
Comp B
ISP1
Backbone SONET/ATM
Inalámbrico (GSM, GPRS, UMTS)
POTS
RDSI
Cable
Frame ATM FUNI
IDSL/ SDSL
ADSL
VDSL/ ATM
5
Medios de transmisión de la información digital

• Cables
• Metálicos (de cobre)
• Coaxial CATV (redes de TV por cable)
• Par trenzado ADSL
• Fibra óptica monomodo redes de transporte, FTTC
  (Fibre To The Curb), FTTH (Fibre To The Home)
• Aire (microondas) Satélites, LMDS

6
Problemas de las señales de banda ancha en
cables metálicos

• Atenuación
• Es la reducción de la potencia de la señal con la
  distancia.
• Motivos
• Calor
• Emisión electromagnética al ambiente
• La atenuación es el principal factor limitante de
  la capacidad de transmisión de datos.

7
Problemas de las señales de banda ancha en
cables metálicos

• Factores que influyen en la atenuación
• Grosor del cable menor atenuación cuanto más
  grueso (a menos resistencia menos pérdida por
  calor)
• Frecuencia a mayor frecuencia mayor atenuación
  (proporcional a la raíz cuadrada)
• Tipo de cable menor atenuación en coaxial que en
  par trenzado (menos emisión electromagnética)
• Apantallamiento (solo en coaxial) a mas
  apantallamiento menor atenuación (menos emisión
  electromagnética)

8
Atenuación en función de la frecuencia para un
bucle de abonado típico (cable de pares)
Frecuencia (KHz)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
0
20
40
Atenuación (dB)
3,7 Km
60
5,5 Km
80
100
120
9
Problemas de las señales de banda ancha en cables
metálicos

• Desfase
• Es la variación de la velocidad de propagación de
  la señal en función de la frecuencia. Resulta
  importante cuando se utiliza un gran ancho de
  banda
• Interferencia electromagnética
• Externa (motores, emisiones de radio y TV, etc.).
  Es mucho mayor en cable no apantallado
• De señales paralelasdiafonía o crosstalk (efecto
  de cruce de líneas). El crosstalk también aumenta
  con la frecuencia

10
Problemas de las señales de banda ancha en
cables metálicos

• El FEXT y el NEXT aumentan con la frecuencia.
• El NEXT es más fuerte que el FEXT porque la
  intensidad de la señal es mayor.
• Si se usa una frecuencia distinta para cada
  sentido el NEXT no es problema.
• Si se usa el mismo par para ambos sentidos (ADSL)
  el uso de diferentes frecuencias también evita
  los problemas del eco (señal que rebota en el
  mismo par debido a empalmes e irregularidades en
  el cable).

11
(No Transcript)
12
Distinción entre bit y baudio

• Bit (concepto abstracto) unidad básica de
  almacenamiento de información (0 ó 1)
• Baudio (concepto físico) veces por segundo que
  puede modificarse la característica utilizada en
  la onda electromagnética para transmitir la
  información
• La cantidad de bits transmitidos por baudio
  depende de cuantos valores diferentes pueda tener
  la señal transmitida.
• Ej. fibra óptica, dos posibles valores, luz y
  oscuridad (1 y 0)
• 1 baudio 1bit/s.

13
Distinción entre bit y baudio

• Con tres posibles niveles de intensidad se
  podrían definir cuatro símbolos y transmitir dos
  bits por baudio (destello)
• Símbolo 1 Luz fuerte 11
• Símbolo 2 Luz media 10
• Símbolo 3 Luz baja 01
• Símbolo 4 Oscuridad 00
• Pero esto requiere distinguir entre los tres
  posibles niveles de intensidad de la luz
• En cables de cobre se suele transmitir la
  información en una onda electromagnética
  (corrientes eléctricas). Para transmitir la
  información digital se suele modular usando la
  amplitud, frecuencia o fase de la onda
  transmitida.

14
Modulación de una señal digital
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
Señal binaria
Modulación en amplitud
Modulación en frecuencia
Modulación en fase
Cambios de fase
15
Distinción entre bit y baudio

• En algunos sistemas en que el número de baudios
  esta muy limitado (p. ej. módems telefónicos) se
  intenta aumentar el rendimiento poniendo varios
  bits/s por baudio
• 2 símbolos 1 bit/s por baudio
• 4 símbolos 2 bits/s por baudio
• 8 símbolos 3 bits/s por baudio
• Esto requiere definir 2n símbolos (nNº de bits/s
  por baudio). Cada símbolo representa una
  determinada combinación de amplitud (voltaje) y
  fase de la onda.
• La representación de todos los símbolos posibles
  de un sistema de modulación se denomina
  constelación

16
(No Transcript)
17
Modulaciones más utilizadas servicios de difusión
de Radio y Televisión
Técnica Símbolos Bits/símbolo Utilización
QPSK (4QAM) 4 2 CATV ascendente, satélite, LMDS
16QAM 16 4 CATV ascendente, LMDS
64QAM 64 6 CATV descendente
256QAM 256 8 CATV descendente
Varias Hasta 65536 Hasta 16 ADSL
(Caso ejemplo Rundfunk Berlin-Brandenburg (RBB)
Berlín)

• QPSK Quadrature Phase-Shift Keying
• QAM Quadrature Amplitude Modulation

18
Teorema de Nyquist (1924)

• El número de baudios transmitidos por un canal
  nunca puede ser mayor que el doble de su ancho de
  banda (dos baudios por hertzio).
• En señales moduladas estos valores se reducen a
  la mitad (1 baudio por hertzio). Ej
• Canal telefónico 3,1 KHz ? 3,1 Kbaudios
• Canal ADSL 1 MHz ? 1 Mbaudio
• Canal TV PAL 8 MHz ? 8 Mbaudios
• Recordemos que se trata de valores máximos

19
Teorema de Nyquist

• El Teorema de Nyquist no dice nada de la
  capacidad en bits por segundo, ya que usando un
  número suficientemente elevado de símbolos
  podemos acomodar varios bits por baudio. P. Ej.
  para un canal telefónico

Anchura Símbolos Bits/Baudio Kbits/s
3,1 KHz 2 1 3,1
3,1 KHz 8 3 9,3
3,1 KHz 1024 10 31
20
Teorema de Shannon (1948)

• La cantidad de símbolos (o bits/baudio) que
  pueden utilizarse dependen de la calidad del
  canal, es decir de su relación señal/ruido.
• La Ley de Shannon expresa el caudal máximo en
  bits/s de un canal analógico en función de su
  ancho de banda y la relación señal/ruido
• Capacidad BW log2 (1 S/R)
• donde BW Ancho de Banda
• S/R Relación señal/ruido
• Este caudal se conoce como límite de Shannon.

21
Teorema de Shannon Ejemplos

• Canal telefónico BW 3 KHz y S/R 36 dB
• Capacidad 3,1 KHz log2 (3981) 37,1 Kb/s
• Eficiencia 12 bits/Hz
• Canal TV PAL BW 8 MHz y S/R 46 dB
• Capacidad 8 MHz log2 (39812) 122,2 Mb/s
• Eficiencia 15,3 bits/Hz
• 103,6 3981
• 104,6 39812

22
Errores de transmisión

• Se dan en cualquier medio de transmisión,
  especialmente en RBB ya que
• Se utilizan cables de cobre (coaxial en CATV y de
  pares en ADSL)
• Se cubren distancias grandes
• El cableado esta expuesto a ambientes hostiles
  (interferencias externas)
• Los errores se miden por la tasa de error o BER
  (Bit Error rate). El BER es la probabilidad de
  error de un bit transmitido

23
Errores de transmisión

• Algunos valores de BER típicos
• Ethernet 10BASE-5 lt10-8
• Ethernet 10/100/1000BASE-T lt10-10
• Ethernet 10/100BASE-F, FDDI lt 4 x10-11
• Fiber Channel, SONET/SDHlt10-12
• GSM, GPRS 10-6 - 10-8
• CATV, ADSL, Satélite lt 10-5 - 10-7
• Los flujos MPEG-2 (TV digital) requieren BER lt
  10-10 -10-11

24
Errores de transmisión

• Ante la aparición de errores se pueden adoptar
  las siguientes estrategias
• Ignorarlos
• Detectarlos y descartar la información errónea.
  Requiere un código detector de errores o CRC
  (Cyclic Redundancy Code). Introduce un overhead
  pequeño.
• Detectarlos y pedir retransmisión. Requiere CRC.
  El overhead depende de la tasa de errores.
• Detectarlos y corregirlos en recepción. Requiere
  un código corrector de errores o FEC (Forward
  Error Correction), que tiene un overhead mayor
  que el CRC pues tiene que incorporar más
  redundancia.

25
Control de errores. FEC

• La TV Digital (y por tanto la RBB) utiliza
  códigos correctores o FEC (Forward Error
  Correction). No se puede pedir retransmisión por
  varias razones
• La comunicación es simplex (no hay canal de
  retorno)
• La emisión es broadcast (de uno a muchos)
• Se funciona en tiempo real (la corrección no
  llegaría a tiempo)
• Los códigos FEC usados en RBB se llaman
  Reed-Solomon (RS)
• El overhead del FEC RS 8-10

26
Control de errores. Interleaving

• El FEC no puede corregir muchos errores juntos,
  funciona mejor si están repartidos.
• En RBB lo normal son errores a ráfagas (p. Ej.
  interferencia debida al arranque de un motor).
• Interleaving para que sea más eficaz el FEC se
  calcula sobre una secuencia modificada de los
  bits que no corresponde a la transmitida si hay
  un grupo de bits erróneos en la secuencia
  original quedarán repartidos en la modificada y
  el FEC los puede corregir.
• El interleaving aumenta el retardo. Ej. en CATV
  para corregir ráfagas de hasta 220 ?s se ha de
  introducir un retardo de 4 ms.

27
Efecto de interleaving FEC en corrección de
errores a ráfagas
Ráfaga en error
Orden de transmisión
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
Buffer de interleaving
1 9 17 2 10 18 3 11 19 4 12 20 5 13 21 6 14 22 7 15 23 8 16 24
Al reordenar los datos para calcular el FEC los
errores se reparten
28
Detección y Corrección de errores

• FEC y Entrelazado (interleaving)

29
Detección y corrección de ráfagas de errores
causadas por interferencia entre símbolos

• La ISI supone una disminución de la relación
  señal/ruido (SNR) a la entrada del receptor de un
  sistema DSL, y por tanto un aumento de la tasa de
  errores de bits (BER).
• Para paliar el efecto de la interferencia entre
  símbolos y mejorar las prestaciones de los
  sistemas DSL se emplea la denominada codificación
  Trellis.

30
Codificación Trellis
31
Redes xDSL
32
Introducción

• Tradicionalmente en el entorno residencial los
  servicios de Telecomunicaciones se han visto
  limitados a
• Telefonía básica y datos sobre modempara canal
  vocal telefónico
• Difusión de programas de radio
• Difusión de canales de televisión
• Actualmente se dispone de diversas soluciones
  tecnológicas, tales como
• Tecnologías de bucle digital de abonado
• Redes de cable (fibra coaxial)
• Acceso por satélite
• Acceso por radio

33
Tecnología de Bucle Digital de Abonado

• xDSL son las siglas en inglés de Digital
  Subscriber Line que corresponden a línea digital
  de abonado.
• Es una tecnología de modem que se basa en el par
  de cobre de la línea telefónica de abonado,
  convirtiéndola en una línea digital de alta
  velocidad para ofrecer servicios de banda ancha.

• Los caudales de transmisión en los sentidos
  ascendente (usuario -gt red) y descendente (red -gt
  usuario) pueden ser

HDSL high bit-rate digital subscriber line SHDSL
single-pair High bit-rate digital subscriber
line VDSL very high speed digital subscriber line

• Iguales (Simétricos)
• Diferentes (Asimétricos)

ADSL asymmetric digital subscriber line VDSL
very high speed digital subscriber line
34
Evolución de la redes xDSL

• Bajo las siglas xDSL se agrupan un conjunto de
  tecnologías que, utilizando códigos de línea y
  técnicas de modulación adecuados, permiten
  transmitir regímenes de datos de alta velocidad
  sobre el par trenzado telefónico.

35
TIPOS TECNOLOGIAS xDSL
36
Tasa de bits y alcance para modems ADSL sobre
pares de 0,4 mm
37
Aspectos básicos de la transmisión
38
Aspectos básicos de la transmisión
39
Función de Transferencia, H(f) 2del Bucle
Metálico
40
Fundamentos técnicos de ADSL

• La limitación de los enlaces telefónicos (33,6 o
  56 Kb/s) no se debe al cable de pares sino al
  canal de 4 KHz.
• RDSI solo consigue 64 Kb/s (también usa red
  telefónica).
• El Cobre es capaz de velocidades mayores,
  prescindiendo del filtro instalado en la Central
  del proveedor del serviciotelefónico.
• ADSL utiliza solo el bucle de abonado de la red
  telefónica a partir de la central emplea una red
  paralela para transportar los datos.

41
Fundamentos técnicos de ADSL

• ADSL utiliza frecuencias a partir de 25-30 KHz
  para ser compatible con el teléfono analógico
  (0-4 KHz). No es compatible con RDSI (80 KHz).
• Comunicación es full dúplex. Para evitar ecos y
  NEXT generalmente se asigna un rango de
  frecuencias distinto en ascendente y descendente.
• Se reserva una anchura mayor al descendente (1000
  KHz) que al ascendente (100 KHz) . La
  comunicación es asimétrica.
• Para reducir el crosstalk se pone el canal
  ascendente en las frecuencias mas bajas.

42
Dominio espectral
43
Relación Caudal/grosor /alcance en ADSL
Caudal Desc. (Mb/s) Grosor (mm) Distancia max. (Km)
2 0,5 5,5
2 0,4 4,6
6,1 0,5 3,7
6,1 0,4 2,7

• La capacidad depende también de la calidad del
  cable. Si el bucle de abonado tiene muchos
  empalmes la capacidad se reduce.
• En ADSL los caudales que se especifican son
  siempre netos, es decir ya está descontado el
  overhead debido a la corrección de errores (FEC).

44
Atenuación en función de la frecuencia para un
bucle de abonado típico
Frecuencia (KHz)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
0
20
40
Atenuación (dB)
3,7 Km
60
5,5 Km
80
100
120
45
Bucle de abonado típico
Puentes de derivación (instalaciones anteriores)
Central Telefónica
200 m 0,4 mm
1600 m 0,5 mm
60 m 0,4 mm
1200 m 0,4 mm
1300 m 0,4 mm
1100 m 0,4 mm
Empalme
150 m 0,4 mm
Cable de Alimentación
Cable de Distribución
Abonado
46
Problemas de ADSL

• Algunos usuarios (?15) se encuentran a más de
  5,5 Km de una central telefónica.
• A veces (?5) a distancias menores no es posible
  la conexión por problemas del bucle (empalmes,
  etc.).
• No es posible asegurar a priori la disponibilidad
  del servicio, ni el caudal máximo disponible. Hay
  que hacer pruebas para cada caso.
• ADSL sufre interferencias por emisiones de radio
  de AM (onda media y onda larga).

47
Otros aspectos que inciden en la transmisión

• Cambios de calibre
• Desadaptacion de impedancias
• Diafonia
• Ruido
• Térmico
• Impulsivo
• Estado del par (humedad)

48
Aspectos de Velocidad de Transmisión en ADSL

• La atenuación en la línea
• Crece con la longitud del cable y la frecuencia
• Decrece al aumentar el diámetro del cable
• La velocidad de transmisión varía en función de
  la longitud del bucle y las características del
  mismo.

49
Relación entre la velocidad de transmisión y la
longitud del bucle en ADSL, ADSL2 y ADSL2
50
Atenuación de la señal descendente en ADSL
3 Km
1 Km
B
A
Central Telefónica
Atenuación 20 dB/Km
0 dB
-20 dB
-60 dB
51
Atenuación de la señal ascendente en ADSL
3 Km
1 Km
A
B
Central Telefónica
Atenuación 20 dB/Km
A
0 dB
-20 dB
B
-60 dB
0 dB
-40 dB
Competencia desigual
52
Diafonia

• Next
• Numero de sistemas
• Frecuencia
• Potencia del sistema
• Fext
• Numero de sistemas
• Frecuencia
• Potencia del sistema
• Longitud de acoplo

53
Transmisión full-duplex sobre un mismo par

• Resolver el problema de la separación de señales
  asociadas a cada sentido de transmisión (en un
  sistema full-duplex) sobre un único par
  utilizando modulaciones que permitan obtener la
  mayor eficiencia espectral (el mayor número
  posible de bits por Hz).
• FDD ( Frequency Division Duplexing ) y
• EC ( Echo Cancellation ).

54
Modulaciones digitales para la transmisión a gran
velocidad sobre pares metálicos

• Modulaciones digitales en banda base
• Modulaciones digitales en paso banda

55
Ejemplo de Modulación QAM
56
Configuración filtros
57
Configuración de una conexión ADSL
Central Telefónica
Domicilio del abonado
Teléfonos analógicos
Bajas Frecuencias
Red telefónica analógica
Switch telefónico
Bucle de Abonado (5,5 Km máx.)
Splitter
Splitter
Altas Frecuencias
Internet
DSLAM (ATU-C)
Modem ADSL (ATU-R)
Ordenador
DSLAM DSL Access Multiplexor ATU-C ADSL
Transmission Unit - Central ATU-R ADSL
Transmission Unit - Remote
58
Esquema de conexión ADSL en una central telefónica
Splitter
Central telefónica
Oficina Principal de la Empresa
Conmutador ATM
Red ATM
DSLAM
Hogar
Conmutador telefónico
Internet
ISP
Pequeña Oficina
Red telefónica
59
Comparación de la Conexión a Internet mediante
ADSL y por red telefónica conmutada
Splitter
Central telefónica
Conmutador ATM
DSLAM
Usuario ADSL
Internet
ISP
Conmutador telefónico
Usuario RTC (RTB o RDSI)
Red telefónica
60
Módems ADSL (ATU-Remote)

• El módem ADSL puede ser
• Externo conectado al ordenador por
• Ethernet 10BASE-T
• ATM a 25 Mb/s
• Puerto USB
• Interno, conectado al bus PCI del ordenador
• También existen routers ADSL/Ethernet y
  conmutadores ADSL/ATM.

61
Conexión de módem ADSL externo por bus USB
Conectores telefónicos RJ11
62
Conexión de un conmutador LAN/ATM a ADSL
A la central telefónica
Splitter
ATM 25 Mb/s
Conmutador Ethernet-ATM
Ethernet 10BASET
63
Técnicas de modulación ADSL

• Se han desarrollado dos técnicas de modulación
• CAP sistema más antiguo, sencillo y de costo
  inferior. Menor rendimiento. Estandarización más
  retrasada
• DMT sistema mas reciente, sofisticado y más
  caro. Mayor rendimiento. Estandarizado por el
  ANSI y la ITU-T G 992.

64
CAP (Carrierless Amplitude Phase)

• Canal ascendente 136 Ksímbolos/s (25-200 KHz).
• Canal descendente tres posibilidades en función
  de la calidad del cableado

Rango frecuencias aprox. (KHz) Caudal (Ksímbolos/s)
240-630 340
240-1020 680
240-1330 952
65
ADSL CAP
Teléfono Analógico
Canal Ascendente
Canal Descendente
Amplitud
630-1330 kHz (depende de la línea)
Frec.
0
4 kHz
25 kHz
200-240 kHz
66
CAP (Carrierless Amplitude Phase)

• Se utiliza modulación QAM variando el número de
  bits por símbolo según la relación señal/ruido
  del bucle.
• Al ser muy ancho el canal descendente la
  atenuación varía mucho en el rango de frecuencias
  (las frecuencias altas se atenúan mas). Para
  compensarlo se utiliza una ecualización
  adaptativa muy compleja.

67
Modulaciones DMT

• Generalización de la modulación QAM en la que en
  lugar de tener una única portadora, se emplean N
  portadoras equi-espaciadas (denominadas
  subportadoras).
• Cada subportadora está modulada en QAM por una
  parte del flujo total de bits que se han de
  transmitir.
• Es la que en la actualidad se esta usando de
  forma mas generalizada como tecnología básica en
  los modem ADSL comerciales.

68
Esquema modulación DMT
Para el sentido descendente, la normalización
internacional (UIT-T/G.992, ANSI T1.413,..)
estipula 256 subcanales, N256 y 2N512 19 ,
con un prefijo cíclico de 32 muestras de longitud
(muestras 480 a 511).
69
DMT (Discrete MultiTone)

• 256 subcanales (bins) de 4,3125 KHz de anchura
  (frecuencias 0-1104 KHz). Los bins más bajos se
  reservan para la voz, los siguientes se asignan
  al tráfico ascendente y el resto al descendente.
• Los datos se envían repartidos entre todos los
  bins
• Cada bin tiene una atenuación relativamente
  constante.
• En cada bin se usa la técnica de modulación
  óptima según su relación señal/ruido.
• La necesidad de distribuir el tráfico en los bins
  requiere que el módem tenga un procesador muy
  potente.
• Para el sentido descendente, la normalización
  internacional (UIT-T/G.992, ANSI T1.413) estipula
  256 subcanales, N256 y 2N512, con un prefijo
  cíclico de 32 muestras de longitud (muestras 480
  a 511).

70
Reparto de bins en ADSL DMT
Uso Bins Rango frecuencias (KHz)
Teléfono analógico 0-5 0-25,9
Tráfico ascendente 6-38 25,9-168,2
Tráfico descendente 33-255 142,3-1104
71
ADSL DMT (ITU G.992.1)
Teléfono Analógico
Canal Descendente
Canal Ascendente
Amplitud
Frec.
1.104 MHz
0
4 kHz
30 kHz
138-160 kHz
Bin
0
32
37
255
7
72
Modulaciones utilizadas en una conexión ADSL DMT
Energía
Sin Datos
QPSK
16 QAM
64 QAM
64 QAM
64 QAM
64 QAM
16 QAM
Bin
0 MHz
1 MHz
Frecuencia
4 Ksímbolos/s por bin. Eficiencia máxima 16
bits/símbolo
73
Proceso de negociación de un módem ADSL.
74
Intereferencias externas en ADSL
Señal de prueba
Se muestra aquí la influencia de algunas
interferencias en el resultado del proceso de
negociación. Como antes se envía una señal de
prueba en toda la gama de frecuencias para
determinar la calidad de cada bin
Frecuencia (KHz)
Derivación
Relación señal/ruido (dB)
Emisora de onda media (AM)
En este caso tenemos una derivación debida a un
cable no retirado de una instalación anterior.
Esto produce una pérdida de calidad de la señal
en una determinada frecuencia. También hay una
interferencia de emisora de AM
Frecuencia (KHz)
75
Detección y corrección de ráfagas de errores
causadas por interferencia entre símbolos

• La ISI supone una disminución de la relación
  señal/ruido (SNR) a la entrada del receptor de un
  sistema DSL, y por tanto un aumento de la tasa de
  errores de bits (BER).
• Para paliar el efecto de la interferencia entre
  símbolos y mejorar las prestaciones de los
  sistemas DSL se emplea la denominada codificación
  Trellis.

76
CAP vs DMT

• CAP consigue menor rendimiento, pero es más
  sencillo y barato de implementar.
• DMT es más caro, pero está estandarizado por ANSI
  e ITU.
• La tendencia de la mayoría de los fabricantes
  apunta claramente hacia DMT.

77
CAP vs DMT
Ventajas Inconvenientes
CAP Bajo Costo Sencillez Rendimiento bajo No Estandarizado
DMT Rendimiento alto Estandarizado Costo Elevado Complejidad
Actualmente la mayoría de los fabricantes tiende
hacia DMT
78
ADSL G.Lite (ITU G.992.2)

• ADSL requiere instalar en casa del usuario un
  filtro de frecuencias o splitter (teléfono de
  ADSL).
• El splitter aumenta el costo de instalación y
  limita el desarrollo.
• ADSL G.Lite suprime el splitter. También se llama
  ADSL Universal, ADSL splitterless o CADSL
  (Consumer ADSL).
• Sin splitter hay más interferencias, sobre todo a
  altas frecuencias.

79
ADSL G.Lite

• ADSL G.Lite puede utilizar CAP o DMT. Con DMT
  solo usa bins 0-127 (0-552 KHz) y modulación 256
  QAM como máximo (8 bits/símbolo).
• Rendimiento máximo 1-1,5 Mb/s en desc. y 100-200
  Kb/s en asc. (suficiente para la mayoría de
  aplicaciones actuales).
• Hay DSLAMs que pueden interoperar con módems ADSL
  o ADSL G.Lite.

80
Configuración de ADSL G.Lite o splitterless
Central Telefónica
Domicilio del abonado
Teléfonos analógicos
Red telefónica
Switch telefónico
Bajas Frecuencias
Splitter
Altas y bajas Frecuencias
Altas Frecuencias
Bucle de Abonado (5,5 Km máx.)
Internet
Modem ADSL (ATU-R)
DSLAM (ATU-C)
81
RADSL (Rate Adaptative DSL)

• Versión inteligente de ADSL que adapta la
  capacidad dinámicamente a las condiciones de la
  línea, como los módems V.34 (28,8 Kb/s) de red
  telefónica conmutada.
• Permite obtener un rendimiento óptimo en todas
  las condiciones.
• Esta disponible actualmente en la mayoría de las
  implementaciones de ADSL y ADSL G.Lite (CAP y
  DMT).

82
Protocolos utilizados en ADSL
HTTP, etc.
Aplicación
HTTP, etc.
TCP/UDP
TCP/UDP
Transporte
Red
IP
IP
PPP
Enlace
AAL5
ATM
Física
ADSL
Backbone Operador
Proveedor de contenidos
Red de acceso
Usuario Final
Red ATM
Servidor
DSLAM
Router
83
Arquitectura de una red ADSL
Red ATM
Red telefónica
DSLAM (ATU-C)
Internet
Router-modem ADSL (ATU-R)
Ethernet 10BASE-T
Bucle de abonado (conexión ADSL)
Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s)
84
Otros tipos de xDSL

• IDSL ISDN DSL
• HDSL High Speed DSL
• SDSL Single-line (o Symmetric) DSL
• VDSL Very high speed DSL
• En todos los casos sólo se utiliza de la red
  telefónica el bucle de abonado, empleando una red
  específica para datos a partir de allí.

85
Comparación de servicios xDSL
Servicio Modulación Capacidad desc./asc. (Mb/s) Distancia Max. (Km) Compatible con voz
ADSL CAP ó DMT 8/1 5,5 SI
ADSL G.Lite CAP ó DMT 1,5/0,2 5,5 SI
IDSL 2B1Q 0,144/0,144 5,5 NO
HDSL OPTIS 2/2 4,6 NO
SDSL 2B1Q ó CAP 2/2 3,0 NO
VDSL Por decidir 13-52/1,6-2,3 ó 13-52/13-52 1,5 SI
86
Generalidades de la tecnología
87
(No Transcript)
88
Arquitectura de redes xDSL
89
Cómo logra las velocidades sobre pares de cobre?

• Las principales técnicas de modulación son CAP
  (Carrier-less Amplitude and Phase modulation) y
  DMT (Discrete Multi-Tone).
• CAP utiliza una sola portadora por sentido de
  transmisión para modular en amplitud y fase la
  información binaria.
• DMT divide la capacidad del canal en numerosos
  subcanales. Cada uno de ellos se modula en
  amplitud y fase, adaptándose la tasa de bit a la
  capacidad real de dicho subcanal, dada su SNR. En
  ADSL se emplean 256 subportadoras, en VDSL son
  hasta 4.096. El espaciado entre las portadoras es
  de 4,3215 kHz.
• DMT proporciona más alcance para la misma
  velocidad. Pero hay más complejidad (más área de
  silicio), márgenes dinámicos más amplios
  (convertidores A/D de más resolución,
  dispositivos analógicos con grandes márgenes
  dinámicos).
• Ambas soluciones están recogidas en los
  estándares y esta tendencia se mantiene en la
  estandarización de VDSL, donde en la actualidad
  prevalece la solución CAP multibanda.

90
Distribución de Frecuencias
91
Limitantes de las redes xDSL

• Ruido de fondo.
• Ruido impulsivo.
• Interferencias de emisiones de radio.
• Coexistencia con el servicio telefónico.
• Además de los efectos de ruido impulsivo
  mencionados más arriba, una línea telefónica
  presenta cambios de impedancia dependiendo de si
  el aparato telefónico está colgado o descolgado.
• Diafonía. La diafonía es el acoplamiento
  inductivo y capacitivo entre diferentes hilos
  dentro del mismo mazo o mazos adyacentes. Es el
  efecto que más limita la capacidad de los
  sistemas xDSL.

92
Normativa asociada

• HDSL
• A nivel europeo en la ETR 152 (Transmission and
  Multiplexing High bit rate Digital Subscriber
  Line transmission system on metallic local lines
  HDSL core specification and applications for 2048
  kbit/s based access digital sections), y a nivel
  internacional en la Recomendación G.991.1 del
  ITU-T (High bit rate Digital Subscriber Lines
  transceivers).
• SHDSL
• Está especificado en el estándar TS 101 524 de
  ESTI (Transmission and Multiplexing Access
  transmission system on metallic access cables
  Symmetrical single pair high bit rate Digital
  Subscriber Line, SDSL). Dentro del ámbito
  internacional, rige la Recomendación G.991.2 del
  ITU-T (Single pair Highspeed Digital Subscriber
  Lines transceivers).
• ADSL
• Las recomendaciones del ITU-T G.992.1 y G.992.2
  especifican los estándares para ADSL DMT y
  ADSL-lite, respectivamente. En el caso de ADSL-2,
  las recomendaciones aplicables son las G.992.3 y
  la G.992.4.
• En 2003, se adopta el G 992.5 para el ADSL
  2.

93
VDSL

• VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line)
  es la tecnología DSL con la que se consiguen las
  mayores velocidades, pudiendo alcanzar hasta los
  52 Mbps.
• La implantación de esta tecnología no podrá ser
  de importancia hasta que no se concluya
  completamente su estandarización. En un futuro se
  espera que se desarrolle un estándar único de la
  ITU-T, que será el G.993.1.
• VDSL Alliance 4 Defiende DMT. Los miembros más
  activos son Alcatel, Analog Devices, Ericsson,
  IBM, Ikanos Communications, Mitel, Nortel
  Networks, Samsung, ST Micro-electronics, Telia,
  Texas Instruments y Toshiba.
• VDSL Coalition Defiende QAM. Están las compañías
  Metalink (proveedor de chipsets de acceso de
  banda ancha de alto rendimiento) e Infineon
  (proveedor de circuitos integrados para sistemas
  de comunicaciones avanzados)

94
ADSL 2

• ADSL 2
• Obedece a la necesidad de disponer de soluciones
  DSL de mayor alcance (manteniendo la velocidad).
  Esta mejora se logra básicamente gracias al
• Empleo de mayor cantidad de espectro Se pasa de
  los 1,1 MHz hasta 2,2 MHz. Esto hace que al tener
  el doble de espectro se puedan conseguir
  velocidades en sentido descendente (red-
  gtusuario) de hasta 20 Mbps.
• Aumento de la cantidad de información transmitida
  (8 bits por bin).
• Uso de distintas técnicas de envío/recepción de
  la información en función de la distancia de
  bucle.

95
ADSL 2

• Se suelen distinguir tres zonas
• Zona 1 Distancias cortas, en las que se ofrece
  más capacidad, aptas para la distribución de
  vídeo. Éste parece que será el uso más idóneo de
  esta tecnología.
• Zona 2 Distancias intermedias, a las que se las
  puede ofrecer mayor ancho de banda que con las
  soluciones ADSL actuales. Apropiadas para mejorar
  el intercambio de datos.
• Zona 3 Distancias lejanas (hasta 18.000 pies,
  aprox. 6 km), en las que se puede ofrecer acceso
  a Internet de banda ancha a usuarios que antes no
  tenían esta posibilidad.

96
FastADSL

• FastADSL Permite un incremento de la capacidad
  hasta alcanzar los 11 Mbps, lo cual permite la
  distribución de dos canales de vídeo digital
  junto con el acceso a Internet y el servicio
  tradicional de voz (POTS) sobre un único par de
  cobre.

97
Emulación de fibra sobre múltiples pares de cobre

• Se han desarrollado nuevas tecnologías, basadas
  en la utilización de técnicas de multiplexación
  espacial sobre múltiples enlaces de cobre para
  obtener rendimientos similares a los de los
  enlaces de fibra óptica.

98
Condiciones ambientales

• Los equipos de central están diseñados para
  operar con aire acondicionado. Este requisito es
  esencial en el caso de los DSLAM por la elevada
  disipación que producen.
• Para versiones de intemperie, requieren cabinas
  con volúmenes y sistemas de climatización
  adecuados a fin de soportar la disipación.
• El precio de las versiones intemperie, está en
  torno al 50 de un equipo de central equivalente.

99
Desempeño de redes xDSL

• HDSL y SHDSL (TDM)
• Tasa de Errores y Disponibilidad del Servicio, se
  pueden cifrar en 10-7 y 0,99999 respectivamente.
  Los caudales ofrecidos al usuario, son
  constantes 2.048 kbit/s para interfaces no
  estructuradas y 1.984 kbit/s para estructuradas.
• ADSL y SHDSL (ATM)
• ATM al utilizarlo en ambientes hostiles como el
  par de cobre, requiere el empleo de técnicas FEC
  (Forward Error Correction) muy potentes, unidas a
  métodos de protección contra ráfagas de errores
  como el entrelazado convolucional de bloques.
• Cuanto mayor es la protección contra ráfagas,
  mayor es el alcance del bucle de Abonado, pero
  mayor es el retardo que introducen.
• En cuanto a seguridad, los sistemas de pares
  gozan de privacidad intrínseca.

100
Distribución de TV sobre xDSL

• Dificultades para prestar el servicio
• Las soluciones propuestas se basaban en el empleo
  de señalización ATM, utilizando funciones como el
  establecimiento de la conexión entre dos puntos
  por un tercero (el centro de control de servicio)
  que, aunque normalizadas (UNI4.0), no
  implementaban la mayoría de las redes.
• Los DSLAM poseen interfaces hacia la red de 155
  Mbit/s, lo cual permite llegar en la práctica
  entre 15 y 30 canales en distribución. Para hacer
  un uso efectivo de la red, sería necesario que
  los nodos hicieran multicast, el DSLAM más
  concretamente.
• Para poder soportar una oferta de programación
  amplia, la selección y conmutación de los flujos
  de vídeo ha de hacerse en un punto de la red más
  arriba, llegando incluso a la cabecera. Esto,
  unido a la sincronización que se produce de los
  zapping hace que las soluciones sean complejas y,
  por tanto, caras.

101
Distribución de TV sobre xDSL

• Lo que se ha hecho para solucionar los problemas
  anteriores
• Mayores capacidades de la interfaz hacia la red
  622 Mbit/s y 1 Gbit/s.
• Capacidad de multicast interno, con lo que la
  ocupación de ancho de banda es por programa y no
  por usuario.
• Utilización del IP, y sus capacidades de
  multicast, en combinación con ATM, para mantener
  la QoS.
• Solución de la respuesta rápida al zapping en el
  DSLAM (por ejemplo, mediante IGMP snooping).