1 CURSO CCNA – SENAC SP TECNOLOGIAS xDSL para pares de cobre Por: Aldo G. Jardim.

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CURSO CCNA – SENAC SP

TECNOLOGIAS xDSLpara pares de cobre

Por: Aldo G. Jardim

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Tecnologias xDSL

I. INTRODUÇÃO

1. O investimento no cobre

2. Introdução às técnicas de transmissão digital

3. Serviços RDIS

4. A família xDSL

II. TECNOLOGIAS AVANÇADAS PARA PARES DE COBRE

1. Conceitos básicos sobre transmissão digital

2. Cancelamento de eco e Equalização

III. HIGH-SPEED DSL (HDSL)

1. Requisitos para a tecnologia HDSL

2. Técnicas de operação HDSL

3. Desempenho dos sistemas HDSL

3. Standards para transmissão HDSL

IV. ADSL e VDSL1. Objectivo da tecnologia ADSL2. Técnicas ADSL3. Serviços ADSL4. Limitações de operação do ADSL5. Very-High-Speed Digital Subscriber Loop (VDSL)

V. SUMÁRIO

VI - BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

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Tecnologias Avançadas para Pares de Cobre

As novas tecnologias estão mudando o meio de acesso tradicional aos serviços de comunicação.

Cabo de cobre

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Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital

Evolução da transmissão de dados sobre pares de cobre:

Modems – Atualmente os modems V.90 conseguem 56 Kbps no sentido descendente e 33.6 Kbps no sentido ascendente. Mas há vinte anos a taxa de transmissão era de apenas 1200 bit/s.

Fax - Velocidades entre 9600 bps e 28.8 Kbps.

RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados.

A tecnologia DSL atinge 160 Kbps Duplex sobre a maioria dos pares de cobre.

Técnicas similares de cancelamento de eco e Equalização usadas tanto por modems como para transmissão digital.

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Rede Digital Integrada de Serviços Transmissão bidireccional sobre pares de cobre. Definições do acesso à rede Permite acesso a múltiplos serviços através de um único

acesso. Standards

Recomendação ITU Implementações Proprietárias

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Nome Descrição Débito Modo Aplicações

V.22 V.34 V.90

Modems Banda Voz

1200 bps 28,800 bps 56 Kbps

Duplex Comunicação de dados

DSL

Digital Subscriber Line

160 Kbps Duplex Serviços RDIS Voz e comunicação de dados

HDSL High data rate Digital Subscriber Line

1.544 Mbps 2.048 Mbps

Duplex Duplex

Serviços T1/E1 Acesso a LANs, WANs

SDSL Symmetric DSL 1.544 Mbps 2.048 Mbps

Duplex Duplex

Os mesmos que o HDSL

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

1.5 a 9 Mbps 16 a 640 Kbps

Down Up

Acesso À Internet, Video on-demand, acesso a LANs, Multimédia interactiva.

VDSL Very high data rate Digital Subscriber Line

13 a 52 Mbps 1.5 a 2.3 Mbps

Down Up

Os mesmos que o HDSL + HDTV

Tecnologias de acesso sobre pares de cobre

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Conceitos Básicos sobre Transmissão digital

Técnica de Transmissão TCM

Ping-Pong ou Time Compression Multiplexing (TCM)

Vantagem: Simplicidade de implementação

Limitações: Atraso de transmissão Atenuação

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Atraso na transmissão: Um Burst de dados demora cerca de 5 s por Km para

chegar de um extremo ao outro da linha.

Atenuação: A principal limitação da operação ping-pong é a atenuação e

interferências que surgem da operação em frequências elevadas.

Devido a estas limitações, só é viável para operação em linhas curtas.

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FDM - Frequency Division Multiplexing

FDM atribui uma banda para dados Upstream e outra banda para dados Downstream.

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Cancelamento de eco

A técnica de cancelamento de eco permite que o sinal recebido seja calculado por subtracção, se as características da linha e o sinal transmitido forem conhecidos.

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A utilização de canceladores de eco permite utilizar a mesma banda para os dois sentidos de transmissão.

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Sistemas de Transmissão de Sinal

Um sistema de transmissão é um canal elétrico ou óptico entre uma fonte de informação e o destino. Pode ser um par de fios de cobre ou uma ligação por fibra óptica.

Todos os canais de transmissão têm dois atributos físicos no que diz respeito à transmissão: Dissipação interna de potência. Armazenamento de energia.

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Sistemas de Transmissão de sinal

Quais os principais factores que limitam a transmissão digital sobre cabos de cobre?

As limitações nos cabos de cobre surgem devido a:

Atenuação do sinal elétrico devido à resistência eléctrica do cobre. Distorção do sinal devido à capacidade indesejada dos cabos Crosstalk (diafonia) devido à radiação dos cabos adjacentes Fraca imunidade ao ruído exterior

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Ruído e Distorção

Os problemas nas linhas de cobre são: Atenuação; CrossTalk (NEXT); Distorção.

Perdas de transmissão por atenuação: Qualquer meio de transmissão tem perdas em vez de ganho (Pout < Pin).

CrossTalk (NEXT) É definido como a indução de uma porção de sinal de um par para

outro adjacente. Medido em cada extremidade Medido em dB

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Códigos de Linha para Transmissão sobre pares de cobre

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Técnicas de modulação

Técnicas de modulação/codificação Técnicas de modulação clássicas utilizadas nos primeiros

modems : FSK - Frequency shift keying ASK - Amplitude Shift Keying PSK - Phase Shift Keying

Mais recentemente os modems passaram a utilizar: QAM - Quadrature Amplitude Modulation.

É uma combinação de modulação de amplitude e de fase de modo a se conseguir transmitir o máximo de símbolos por baud.

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Técnicas de Modulação

Técnica de transmissão QAM

Quantos mais pontos forem utilizados mais bits poderão ser transmitidos por unidade de sinal (baud).

Coseno

Seno

Coseno

Seno

4 QAM 16 QAM

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Técnicas de Modulação

Outras técnicas de modulação/codificação de linha

CAP (carrierless amplitude modulation/phase modulation)---Uma versão de QAM sem portadora.

DMT (discrete multitone)---Um sistema multi-portadora que usa transformada discreta de Fourier para modular e demodular portadoras individuais.

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O que significa XDSL?

XDSL = Diversos Digital Subscriber Line

DSL é uma tecnologia avançada de transmissão analógica, que permite transportar informação digital a altas velocidades, por pares telefônicos comuns, mediante sistemas de modulação-demodulação complexos.

O “x” utiliza-se para diferenciar os tipos de serviços e/ou tecnologias DSL (ex.: HDSL, ADSL, SDSL, RADSL, VDSL,...)

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Tecnologias DSL

Porquê DSL?

Requisitos dos utilizadores finais de maior largura de banda e maior facilidade de acesso a novos serviços.

Novas aplicações.

Re-utilização eficiente da infra-estrutura de cobre existente.

Resposta face ao débito das linhas de longa distância.

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Múltiplos Serviços - Múltiplas Tecnologias

RADSLRADSL

Rate Adaptive DSL -

CAP

G.lite

G.lite

Splitterless A

DSL - DMT

MVLMVLMultiple Virtual Lines

ADSLADSLAsymmetric DSL - DMT

IDSLISDN DSL - 2B1Q HDSLHigh bit rate DSL - 2B1Q

SDSLSDSLSymmetric DSL - CAP

M/HDSLM/HDSL

Multirate HDSL - C

AP

MSDSLMSDSLMultirate SDSL - CAP

HDSL2HDSL2

Emerging 2 Wire HDSL

SDSLSDSLSymmetric DSL - 2B1Q

SHDSLSHDSLEmerging multirate SDSL

VDSLVDSL

Emerging Very High Speed DSL

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A família xDSL

Tipo DSL Descrição Modula-ção

Atributos do Serviço Normas/ Standards

ADSL G.Lite

Asymmetric DSL DMT 1.5 Mbps Downstream, 512 Kbps Upstream, operação sobre um par, Distribuição de services IP ou ATM.

ITU G.992.2

ADSL G.DMT

Full Rate Asymmetric DSL

DMT 8 Mbps Downstream, 1.024 Mbps Upstream, operação sobre um par, Distribuição de services IP ou ATM.

ITU G.992.1, ANSI T1.413 Issue 2

RADSL Rate Adaptive DSL CAP 8 Mbps Downstream, 1.024 Mbps Upstream, operação sobre um par, IP ou ATM

ANSI T1 TR-59

MVL Multiple Virtual Line DSL

Variante QAM

768 Kbps Symmetric, operação sobre um par, Ponto-Ponto ou Multi-Ponto, IP

FCC Part 68

SDSL, MSDSL

Symmetric DSL 2B1Q ou CAP

1.544 / 2.048 / 2.3 Mbps Symmetric, 2B1Q:, um par, TDM, IP ou ATM.

ANSI T1 TR-28, ETSI TS 101 135 Anexo B, G.991.1

IDSL ISDN DSL 2B1Q 128 Kbps ou 144 Kbps Symmetric, operação sobre um par, distribuição de serviços IP

ANSI T1.601

HDSL, MHDSL

High-bit-rate DSL 2B1Q or CAP

Taxa fixa 1.544 Mbps / 2.048 Mbps, 2B1Q: 2/3 pares, CAP:2 pares, serviços TDM

ANSI T1 TR-28, ETSI TS 101 135 Anexo B

HDSL2 Single Pair High-bit-rate DSL

PAM Taxa fixa 1.544 Mbps / 2.048 Mbps, operação sobre um par, serviços TDM

ANSI Draft

G.SHDSL Single Pair High-bit-rate DSL

PAM 1.544 Mbps / 2.048 Mbps Symmetric, um par, Serviços TDM, IP ou ATM

ITU Draft

VDSL Very High Speed ADSL

DMT or QAM

52 Mbps Downstream, 6 Mbps Upstream, um par, IP ou ATM

Draft

A família xDSL

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DSLProdutos

e Serviços

Video Conferencia e Multimédia

Rede de Acesso de alta velocidade e Nova Geração

de Serviços QoS

Integração de Dados, Voz e Fax

Video-On-Demand

Novas Aplicações

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Soluções de Acesso em Banda Larga

Classe deServiços

Classe 1(VLB-S)S/ limite

Classe 2(LB-S)TBD

Classe 3(MB-S)

9 kft

Classe 4(HB-S)9 kft

Classe 5(HB-A)18 kft

Classe 7(VHB-S)

7kft

MVL(QAM) 784 Kb

SDSL (CAP)336 Kb 720 Kb 1.168 Mb 2.332 Mb

SDSL (2B1Q)256 Kb 512 Kb 784 Kb * 1.168 Mb

HDSL-2(OPTIS) 1.544Mb *

RADSL (CAP)7.2/1.1 Mb

ADSL (DMT)6.1/.64 Mb

Classificação dos serviços em 7 classes

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Tecnologia HDSL

HDSL= High-Speed Digital Subscriber Line

Objectivos do HDSL?

Transmitir a 1.544 Mb/s sobre linhas telefônicas até 5,5 Km de comprimento.

Operação simétrica e full-duplex. Utiliza dois pares de cobre (i.e. 4 fios).

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Tecnologia HDSL

Técnicas para a operação HDSL

A transmissão Downstream e Upstream utilizam a mesma banda de frequência

O HDSL usa cancelamento de eco

Utiliza operação duplex em ambos os pares que tradicionalmente operam a 1.544 Mbps nas linhas T1.

A taxa de operação em cada par é aproximadamente metade. Menor Atenuação Menor NEXT

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Tecnologia HDSL

High-Speed Digital Subscriber Loop

Clientes

NMS

Multirate SDSL

DSLAM

V.35/EIA-530A

DSX-1/G.703

64K-2M1 par cobre

HDSLT1 ou E1

2-pares cobre

Interfaces Comuns

Serviços em canais TDM Simétrico

HDSL: 2B1Q / CAP MSDSL: Multirate Single pair DSL

baseado em CAP HDSL2 / SHDSL: No futuro

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Tecnologia HDSL

Requisitos para a tecnologia HDSL.

Taxa HDSL Nº Pares Taxa por par

1,544 Mbps 2 784 Kbps

3 784 Kbps

2,048 Mbps2 1176 Kbps

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Tecnologia ADSL

ADSL= Asymmetric Digital Subscriber Line Características:

A tecnologia ADSL é assimétrica. Permite utilizar em simultâneo e sobre a mesma linha, o

serviço telefônico normal, RDIS e transmissão de dados a alta velocidade, ex. vídeo.

Aplicações típicas: Acesso Internet/Intranet Video on Demand Acesso remoto a LANsOs utilizadores destas aplicações normalmente fazem mais

download de informação do que aquela que enviam.

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Tecnologia ADSL

ADSL

A tecnologia ADSL cria 3 canais de informação separados: Um canal downstream de alta velocidade Um canal duplex de média velocidade Um canal para serviços telefônicos básicos

O canal para serviços telefônicos básicos é separado do modem digital por filtros.

O canal de alta velocidade varia de 1,5 - 6,1 Mbps.

A velocidade no canal duplex varia de 16 - 640 Kbps

Cada canal pode ser sub-multiplexado para formar vários canais com taxas de transmissão menores.

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Tecnologia ADSL

As taxas de transferência downstream dependem de vários factores: O comprimento das linhas; A secção das linhas; Presença de bobines de carga; Crosstalk

Taxa Transferência(Mbps)

Diâmetro fio(mm)

Distância(Km)

1.5 ou 2 0.5 5.5

1.5 ou 2 0.4 4.6

6.1 0.5 3.7

6.1 0.4 2.7

Performance vs meio físico

Capacidade de Transporte do ADSL

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Tecnologia ADSL

Separação dos canais

A tecnologia ADSL utiliza FDM ou cancelamento de eco para dividir a largura de banda disponível pelos serviços.

O processo de separação os sinais de Upstream e Downstream é transparente.

As frequências acima dos 4Khz estão disponíveis para o DSL

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Tecnologia ADSL

Técnicas de transmissão ADSL Discrete Multitone (DMT)

A ideia básica do DMT é separar a largura de banda disponível num número grande de subcanais. O DMT é capaz de alocar dados de forma a que o débito em cada subcanal seja maximizado.

Gestão da Largura de Banda no ADSL

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Arquitectura da Tecnologia ADSL

Diagrama de blocos de um transceiver ADSL.

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Arquitectura da Tecnologia VDSL

VDSL = Very-High-Data-Rate Digital Subscriver Line

Objectivos do VDSL? A transmissão VDSL pode ser usada no fim de uma ligação

de fibra óptica, para fazer a ligação final do último Km em par de cobre. Nos sistemas (FTTC - Fiber-to-the-curbe) o comprimento da ligação VDSL pode ter até 500m, e taxas entre 25 e 51 Mbps.

Nos sistemas (FTTCab - fiber-to-the-cabinet) o comprimento pode ser superior a um quilómetro e taxas de 25 Mbps.

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Arquitectura da Tecnologia VDSL

VDSL - Separação dos canais

As primeiras versões de VDSL devem usar FDM para separar os canais downstream e upstream e ambos dos serviços telefónicos básicos e do RDIS, como este exemplo mostra.

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Tecnologia VDSL

Capacidade de Transporte ADSL vs VDSL

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SUMÁRIO

As tecnologias xDSL permitem a transmissão de dados a alguns megabits por segundo e podem ser usadas na maioria das linhas telefónicas existentes.

Os pares de cobre podem também ser usados em sistemas de transmissão assimétrica onde um canal upstream de baixa velocidade é usado para controlar os serviços downstream de alta velocidade.

Transmissão a velocidades mais elevadas pode ser conseguida quando um par de cobre é usado só para fazer a ligação do último quilómetro, entre o cliente e uma ligação de fibra óptica

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Bibliografia Consultada

Bibliografia Alex Gillespie, “Access Networks, Technology and V5 Interfacing,” Artech House

Publishers, pp. 5-70

Artigos Internetworking Technology Overview: Digital subscriver Line, Cisco Systems, Junho

1999, pp. 15

Passband HDSL and ADSL Circuits and Systems, David Johns, University of Toronto

Links

http://www.3com.com/solutions/dsl/dsl_guide.html

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Uma cópia desta apresentação pode ser encontrada em:

www.herainfra.com

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