TECNOLOGIAS xDSL para pares de cobre

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

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 VDSL 1. Objectivo da tecnologia ADSL 2. Técnicas ADSL 3. Serviços ADSL 4. Limitações de operação do ADSL 5. Very-High-Speed Digital Subscriber Loop (VDSL) V. SUMÁRIO VI - BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

Cabo de cobre Tecnologias Avançadas para Pares de Cobre
As novas tecnologias estão mudando o meio de acesso tradicional aos serviços de comunicação. Tecnologias de pares de cobre A maior parte do investimento feito em redes de acesso até hoje foi na instalação de cabos de cobre usados para serviços telefónicos. Os pares de cobre são entrançados para que o ruído electrónico externo afecte ambos os condutores, formando um sinal longitudinal que pode depois ser removido ligando os condutores a transformadores. Os pares de fios são entrançados em cabos ou grupos de pares entrançados para atenuar em média os efeitos da sua posição física dentro do cabo. Os cabos coaxiais são usados em alguns casos porque a sua blindagem exterior melhora a sua imunidade ao ruído, mas são mais grossos e mais caros que os pares de cobre e por isso só são usados em aplicações especificas, como ligações entre multiplexers. A infra-estrutura de pares de cobre é o maior trunfo dos operadores de telecomunicações tradicionais. Isto permite maior liberdade de acção para o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas para transmissão sobre pares de cobre.

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. Tecnologias de acesso sobre cobre Os modems presentemente transmitem a 56 Kbit/s sobre uma linha telefónica convencional.

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 A transmissão digital sobre pares de cobre foi desenvolvida para suportar acessos básicos RDIS que operam em dois canais B a 64 Kbps e um canal D de 16 Kbps mais a sincronização associada e overhead adicional. O desafio técnico era conseguir transmissão bidireccional sobre a maioria dos pares de cobre instalados. Este objectivo foi conseguido e a implementação está a ser generalizada. Em termos de normalização, o ITU deixou cair o objectivo de definir um standard global para esta técnica de transmissão e deixou de produzir um modelo de referência e standards para os interfaces relacionados. Uma das razões pelas quais o ITU-T não produziu um standard para o interface-U ( interface RDIS ) foi o número de interesses envolvidos. Alguns operadores não queriam um interface-U standard porque a não existência deste standard permitia-lhes ter mais proveitos com o aluguer do equipamento terminal a colocar no fim da linha. Os fabricantes também tinham interesses, pelo que não lhes interessava um standard que não tivesse a forma do seu próprio modelo que já tinham desenvolvido.

Tecnologias de acesso sobre pares de cobre As normas V. do CCITT definem o tipo de modulação e as velocidades de transmissão dos modems sobre linhas telefónicas. 160 Kbps na tecnologia DSL é dividido por dois canais B (64 Kbps), um canal D de (16 Kbps) mais a sincronização associada e overhead adicional. O modo “Duplex” significa dados à mesma taxa de transferência nos dois sentidos e em simultâneo. A operação HDSL a Mbps requer dois pares de cobre e a operação a Mbps requer 3 pares de cobre. Uma nova tecnologia chamada SDSL, opera a 1.5 ou 2.0 Mbps duplex sobre um único par de cobre. No futuro os sistemas VDSL terão taxas de upstream e downstream simétricas, mais em linhas mais curtas.

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 Ping-pong ou Time Compression Multiplexing Para conseguir transmissão duplex nas linhas existentes foram consideradas 3 aproximações diferentes. Duas delas são baseadas na separação do sentido de transmissão e recepção, no tempo ou em frequência. A aproximação ping-pong ou TCM permite que um par de cobre seja utilizado durante um certo tempo para transmissão e outro instante para recepção, tal como se pode observar na figura. Isto requer muita largura de banda porque cada interveniente só pode usar o par durante menos de metade do tempo, uma vez que é preciso esperar depois da transmissão que os ecos do sinal transmitido se escoam, antes de se começarem a receber sinais vindos do outro lado. Existe um erro de concepção comum à operação ping-pong. O seu desempenho é limitado pela atenuação e pelo atraso de transmissão (Round-Trip Transmission Delay). Esta ideia pode ser visualizada representando os picos de dados na linha como uma bola de ping-pong que demora um certo tempo (cerca de 5 µs por Km) para se deslocar de um lado para o outro. Esta solução tem uma limitação porque a “bola” tem que voltar antes de se poder enviar outro “burst” de dados. Isto é, a frequência do “burst” é limitada pelo atraso de transmissão.

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. O atraso de transmissão podia ser minimizado aumentando o tamanho da “bola” (i.e, colocando mais informação em cada burst), mas esta aproximação também é limitada porque aumenta o atraso end-to-end, porque um burst tem de ser cheio antes de ser enviado, resultando em atraso provocado pelo tempo de enchimento. Se o tamanho da “bola” é limitado e a frequência com que é enviada é limitado, então concluí-se que o débito é limitado. Este problema existe porque se assume que o jogo é jogado apenas com uma “bola”. Jogar com duas ou mais “bolas” é mais difícil, mas a complexidade adicional de um sistema de transmissão baseado nesta técnica é muito menor que um sistema baseado no standard (ANSI- American National Standards Institute ). A verdadeira limitação à operação ping-pong é provocada pela largura de banda necessária para que o tempo de transmissão em ambas as direcções seja menor. Isto faz com que o sistema só seja funcional para operação em linhas curtas, onde a simplicidade de implementação é a maior vantagem.

FDM - Frequency Division Multiplexing FDM atribui uma banda para dados Upstream e outra banda para dados Downstream. A separação dos sentidos de transmissão por frequência requer uma largura de banda idêntica à da técnica de ping-pong, que usa separação no tempo. Em ambos os casos, a largura de banda fundamental precisa de ser o dobro. A margem adicional requerida para a implementação dos filtros na técnica de separação por frequência é contrabalançada pela largura de banda adicional requerida pela operação ping-pong para permitir que os ecos da linha morram. Contudo a técnica ping-pong é mais simples de implementar porque é puramente digital e não requer filtros passa-banda analógicos.

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. As técnicas do tempo e frequência distinguem explicitamente os dois sentidos de transmissão. A técnica de cancelamento de eco permite que o sinal recebido seja calculado por subtracção se ambas as características da linha e o sinal transmitido forem conhecidos. Se a impedância de saída do transmissor for igual à impedância complexa do terminador de linha, então o sinal na linha será exactamente metade ( em amplitude) do sinal transmitido. O sinal recebido do outro lado pode então ser obtido subtraindo metade do sinal de saída do do transmissor ao sinal da linha. Infelizmente, a impedância de terminação da linha é complexa e varia de linha para linha, logo um sinal recebido que é extraído contém ecos do sinal transmitido. Estes ecos são originados pelas diferenças das características da linha em diferentes secções. O eco provocado pelas diferenças de impedâncias não é significativo porque é mais pequeno que o sinal que é enviado do outro extremo. Para que a técnica de cancelamento de eco funcione é necessário que não exista correlação entre os sinais transmitidos e recebidos. Se esta condição não for garantida, então o sinal recebido pode ser parecido com um eco do sinal transmitido e o “echo canceler” pode suprimir o sinal porque “pensa” que é um eco. Para garantir que não existe correlação é usado em cada extremo da linha um algoritmo de scrambling diferente para diminuir a probabilidade de ocorrer correlação.

A implementação de canceladores de eco precisa de ter em conta a não linearidade dos componentes e os longos comprimentos que os ecos podem ter. Um cancelador de eco básico faz uso de filtros com resposta de impulso finito (FIR), que são lineares e param o cancelamento após um tempo finito. Ecos compridos podem precisar de ser suprimidos com filtros de impulso infinito (IIR), que são lineares e têm uma zona de corte exponencial. Efeitos não lineares, provocados pela saturação de amplificadores ou transformadores, tipicamente requerem um cancelamento baseado em memória (i.e. uma tabela de Look-up que adaptativamente estima as correcções não lineares para uma linha particular). Teoricamente, os canceladores de eco baseados em memória são os melhores porque não impõem condições acerca da natureza dos ecos, mas os requisitos de memória para implementações reais crescem exponencialmente com o comprimento da cauda do ruído, tornando-se impraticáveis em muitos casos. A utilização de canceladores de eco permite utilizar a mesma banda para os dois sentidos de transmissão.

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. A atenuação e distorção do sinal nos canais de transmissão A amplitude de um sinal diminui sempre à medida que aumenta a distância, devido a efeitos resistivos e outras perdas. Isto significa que a partir de determinada distância não será possível distinguir de uma maneira fiável os níveis de tensão que definem símbolos diferentes, por isso torna-se evidente a necessidade de um repetidor ou regenerador, de maneira a regenerar o sinal antes que isso ocorra. Uma característica dos meios de transmissão reais é que possuem uma largura de banda limitada, significando que apenas podem ser transmitidos sinais dentro de uma faixa de frequências. Os sinais são limitados a uma frequência mínima e principalmente a uma frequência máxima a que podem ser transmitidos, pelo menos sem atenuação excessiva. A limitação de largura de banda pode ser uma característica intrínseca de um meio de transmissão ou pode ser uma limitação imposta intencionalmente por razões de implementação de determinado sistema. No caso da rede telefónica, a frequência mínima são 300 Hz e a máxima 3400 Hz, operando assim com uma largura de banda de 3100 Hz.

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 Ruído e Distorção O ruído é normalmente o factor limitativo à transmissão numa linha digital, porque as técnicas de processamento de sinal abordadas anteriormente podem compensar dos ecos e interferências inter-simbólicas produzidas pelos canais de transmissão reais. A capacidade de operar a uma taxa de erros aceitável é determinada pelo ruído, que começa a ser mais significativo À medida que o sinal vai sendo atenuado ao longo da linha. O ruído predominante na transmissão digital básica tem duas componentes: near-end crosstalk (NEXT) e ruído impulsivo. O crosstalk é produzido pelos acoplamentos não balanceados entre pares diferentes num cabo. É definido como a indução de uma porção de sinal de um par para outro par adjacente. Medido em cada extremidade; Medido em dB; Existem valores máximos; Quanto menor melhor.

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 Os problemas nos cabos de cobre são a atenuação, o crosstalk e a distorção. Perdas de transmissão: Redução do nível de potência do sinal de saída. (Perdas em potência na transmissão). Pode ser compensada por amplificação, mas existe sempre ruído que pode impedir a recuperação do sinal. Crosstalk (NEXT) Near-End crosstalk (NEXT) é definido como a indução de uma porção de sinal de um par para outro par adjacente. Medido em cada extremidade; Medido em dB; Existem valores máximos; Quanto menor melhor. O ruído impulsivo impulsivo é produzido por interferências electromagnéticas que têm origem em várias fontes: Ruído introduzido nos comutadores electromecânicos As centrais digitais também introduzem ruído.

Códigos de Linha para Transmissão sobre pares de cobre Codificação de linha A principal distinção entre os diferentes esquemas considerados no standard ANSI reside nos códigos usados para representar a informação digital para a transmissão - os códigos de linha. O código de linha 2B1Q tem o mérito de ser tecnicamente superior e não dá vantagem a nenhum fornecedor em particular. A sua superioridade técnica resulta de ter o menor requisito de largura de banda e por conseguinte sofre menos de atenuação e ruídos. O código 2B1Q representa pares de bits (2B) com um valor de 4 níveis (1Q). Alternativas a este código tipicamente usam códigos de 3 níveis (ternários). O código 3B2T representa grupos de 3 bits (3B) com oito combinações possíveis de pares de valores ternários (2T), permitindo nove combinações possíveis que podem ser reduzidas a oito, se por exemplo, o par ternário 0-0 não for usado. Similarmente o código 4B3T representa grupos de 4 bits (4B) com 16 combinações possíveis como grupos de três valores ternários (3T). O código ternário mais simples é o código AMI (Alternative Mark Inversion) que representa alternadamente 1s binários como +1 e -1. Isto tem a desvantagem que a recuperação do clock pode não ser possível se uma string comprida de 0s for transmitida.

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. Técnicas de modulação: Uma das primeiras normas de modems foi a norma V.21, que define um sistema de codificação por modulação de frequência (FSK), que utiliza frequências distintas para transmitir os ‘o’ e ‘1’ lógicos. Para transmitir em full-duplex cada modem usa um par de frequências distintas, ou seja, o sinal no meio de transmissão vai ter componentes de 4 frequências diferentes. A modulação de amplitude (ASK) utiliza amplitudes de sinal diferentes para codificar símbolos diferentes. Numa aproximação simples o ‘0’ seria codificado com um nível e o ‘1’ com outro nível diferente. Se forem usados mais que dois níveis, esta modulação permite transmitir mais que um bit por baud. A modulação por fase (PSK) usa diferenças de fase para codificar símbolos diferentes. No exemplo mais simples, uma variação de fase do sinal de -90º codificaria um ‘0’ e uma variação de fase do sinal de +90º codificaria um ‘1’ lógico. Na prática são utilizados vários valores de diferenças de fase, permitindo codificar vários bits num único baud.

Técnica de transmissão QAM
Técnicas de Modulação Técnica de transmissão QAM Quantos mais pontos forem utilizados mais bits poderão ser transmitidos por unidade de sinal (baud). Seno Coseno 4 QAM 16 QAM Coseno Na prática os modems utilizam uma combinação de modulação de amplitude e de fase de modo a conseguirem transmitir o máximo de símbolos por baud.A esta modulação chama-se QAM - Quadrature Amplitude Modulation. Quantos mais níveis e diferenças de fase forem utilizados mais bits poderão ser transmitidos por unidade de sinal (baud). No entanto, à medida que aumentamos o número de níveis e de diferenças de fase, diminuímos a distância entre os pontos da constelação. Quanto mais próximos estiverem os pontos na constelação menor será a imunidade ao ruído. Por este motivo são utilizadas técnicas que tentam que símbolos representados por pontos adjacentes não sejam transmitidos em instantes adjacentes.

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.

XDSL = Diversos Digital Subscriber Line
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,...) Introdução ao DSL O DSL é uma família de tecnologias de transmissão de dados a alta velocidade sobre pares de cobre, que liga o utilizador final como um nó de rede, ou diferentes nós de rede. São soluções de última milha, cuja principal vantagem se deve ao facto de utilizarem linhas telefónicas convencionais, para aliviar o gargalo existente actualmente e satisfazer a crescente procura de velocidade por parte dos utilizadores, reduzindo os custos e tempos de instalação. O DSL é uma tecnologia prometedora, uma vez que para a maioria das aplicações que não requerem velocidades muitos altas, dispensa a instalação de fibras que são sempre dispendiosas.

Re-utilização eficiente da infra-estrutura de cobre existente.
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. As tecnologias xDSL vão ter um papel crucial nos próximos anos, à medida que mais operadores de telecomunicações entrarem em novos mercados para distribuir informação em vídeo e formatos multimédia. Actualmente, a prioridade nas tecnologias xDSL está a ser dada ao desenvolvimento e aplicação das tecnologias ADSL, VDSL e HDSL.

Múltiplos Serviços - Múltiplas Tecnologias
VDSL Emerging Very High Speed DSL SDSL Symmetric DSL - 2B1Q HDSL2 Emerging 2 Wire HDSL ADSL Asymmetric DSL - DMT SDSL Symmetric DSL - CAP RADSL Rate Adaptive DSL - CAP MVL Multiple Virtual Lines IDSL ISDN DSL - 2B1Q G.lite Splitterless ADSL - DMT HDSL High bit rate DSL - 2B1Q M/HDSL Multirate HDSL - CAP MSDSL Multirate SDSL - CAP SHDSL Emerging multirate SDSL

A família xDSL A família xDSL

DSL Produtos e Serviços
Novas Aplicações DSL Produtos e Serviços Rede de Acesso de alta velocidade e Nova Geração de Serviços QoS Video-On-Demand Integração de Dados, Voz e Fax As tecnologias xDSL tornam possíveis novos serviços, com investimentos reduzidos. Como podemos ter Video Conferencia e Multimédia

Soluções de Acesso em Banda Larga
Classificação dos serviços em 7 classes Os serviços são classificados em 7 classes diferentes : Classe 1: Very Low Band - Symmetric (VLB-S) Baseado em 2B1Q ISDN s/ limite de distância Classe 2: Low Band - Symmetric (LB-S) alcance deve ser determinado Classe 3: Mid Band - Symmetric (MB-S) Baseado em 2B1Q HDSL distâncias até 9 kft (CSA) Classe 4: High Band - Symmetric (HB-S) específico para HDSL2 Class 5: High Band - Asymmetric (HB-A) Baseado em RADSL/ADSL distâncias até 18 kft Class 6: Very High Band - Asymmetric (VHB-A) distâncias até 7 kft Class 7: Very High Band - Symmetric (VHB-S) ainda em fase de definição Baseado em VDSL

HDSL= High-Speed Digital Subscriber Line Objectivos do HDSL?
Tecnologia HDSL HDSL= High-Speed Digital Subscriber Line Objectivos do HDSL? Transmitir a 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).

Técnicas para a operação HDSL
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 Mbps nas linhas T1. A taxa de operação em cada par é aproximadamente metade. Menor Atenuação Menor NEXT A inovação fundamental que faz com que a tecnologia HDSL seja possível é a introdução de cancelamento de eco. As técnicas para cancelamento de eco foram refinadas para utilização no acesso básico RDIS, onde a operação duplex num único par é requerida. Usando operação duplex em ambos os pares que tradicionalmente são requeridos para operação a 1,544 Mbps, a taxa de operação em cada par é aproximadamente metade. Isto é uma vantagem, porque o limite de operação na ausência de ruído externo é determinado pela atenuação da transmissão e pelo nível do NEXT e ambos são menores quando a operação é feita a baixas frequências. A aplicação do cancelamento de eco a taxas mais elevadas requer que o DSP trabalhe mais rápido porque os sinais têm frequências maiores. Em suma, são necessários mais recursos de DSP, porque o sinal é mais rápido.

High-Speed Digital Subscriber Loop
Tecnologia HDSL High-Speed Digital Subscriber Loop Clientes NMS Multirate SDSL DSLAM V.35/EIA-530A DSX-1/G.703 64K-2M 1 par cobre HDSL T1 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 A transmissão digital a 1,544 e 2,048 Mbps foi desenvolvida antes da transmissão a 128 Kbps para transmissão em acesso básico RDIS. As técnicas de transmissão desenvolvidas para RDIS conduziram a inovações na transmissão a alta velocidade. A aplicação das técnicas desenvolvidas para a transmissão básica RDIS a taxas de transmissão mais elevadas levou ao desenvolvimento da tecnologia HDSL. O incentivo comercial para o desenvolvimento da tecnologia HDSL veio dos E.U.A, onde se previam vantagens se os repetidores dos sistemas T1 convencionais a operarem a 1,544 Mbps pudessem ser eliminados. Uma outra vantagem seria se o novo sistema consegui-se operar na maioria dos pares de cobre e não apenas naqueles que são especialmente seleccionados para a transmissão T1. Nessa altura também se acreditava que os sistemas HDSL teriam de ser desenvolvidos rapidamente porque eram vistos como uma tecnologia de transição com uma janela de oportunidade que se fecharia com a introdução em larga escala das fibras ópticas. Esta pressão fez com que o sistema se desenvolvesse em pouco tempo. DSL Modem do lado do cliente. DSL Access Mux (DSLAM) do lado do operador de telecomunicações.

Requisitos para a tecnologia HDSL.
Opções para transmissão HDSL Os clientes que requerem sistemas T1 para os seus serviços são predominantemente clientes empresariais. Para este mercado alvo, o requisito para o comprimento das linhas pode ser relaxado para menos do que é necessário para o acesso básico RDIS, porque muitos clientes empresariais estão localizados relativamente perto das centrais de comutação. O CSA (Carrrier Serving Area) especificado nos E.U.A para a tecnologia HDSL é de 3,7 Km em linhas com 0,5 mm de diametro. Estes comprimentos parecem razoáveis, porque as linhas longas com cargas indutivas são excluídas. A ênfase inicial na tecnologia HDSL a 1,544 Mbps é reflectida no desenvolvimento Europeu para operação a 2 Mbps. Os sistemas tradicionais para transmissão a 1,544 Mbps usam dois pares, um para transmitir e outro para receber. O sistema HDSL correspondente também usa dois pares, mas utiliza uma aproximação duplo duplex a 784 Kbps em cada par. Quando esta tecnologia for adaptada à taxa de 2 Mbps são necessários três pares (i.e. uma aproximação triplo duplex). A alternativa é usar dois pares com duplo duplex a uma taxa mais elevada com a correspondente redução no comprimento máximo da linha, como se pode observar na tabela.

ADSL= Asymmetric Digital Subscriber Line
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 LANs Os utilizadores destas aplicações normalmente fazem mais download de informação do que aquela que enviam. Asymmetric Digital Subscriver Line (ADSL) é uma tecnologia utilizada para distribuir dados digitais a taxas de transmissão elevadas sobre a maioria das linhas telefónicas existentes. Uma nova tecnologia de modulação chamada DMT (Discrete Multitone) permite a transmissão dos dados a velocidades elevadas. O ADSL é uma tecnologia assimétrica. Disponibiliza maior largura de banda no sentido descendente - da central do operador para a casa do assinante -- do que no sentido ascendente do assinante para a central. Esta assimetria, combinada com always-on access (que elimina a necessidade de estabelecimento de chamada), faz com que o ADSL seja ideal para acesso à Web, vídeo a pedido e acesso remoto a LANs. Os utilizadores destas aplicações tipicamente fazem mais download de informação que upload. A tecnologia ADSL transmite mais de 6 Mbps no sentido do assinante e pode atingir 640 Kbps em ambos os sentidos. Estas taxas de transmissão expandem a capacidade de acesso relativamente às outras tecnologias já existentes por um factor de 50 ou mais, sem a necessidade de nova cablagem.

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 Kbps Cada canal pode ser sub-multiplexado para formar vários canais com taxas de transmissão menores. A tecnologia ADSL pode ser vista como um sistema FDM no qual a largura de banda de um único par de cobre é dividida em três partes. Na figura pode-se observar que a banda ocupada pelos serviços telefónicos convencionais é separada dos canais de dados, usando um método que garante o funcionamento dos serviços telefónicos no caso de falha do sistema ADSL (ex. Utilização de filtros passivos). O ADSL (inicialmente desenvolvido para vídeo) foi adoptado para suportar serviços IP. Opera sobre a mesma linha que o telefone.

Capacidade de Transporte do ADSL
Tecnologia ADSL Capacidade de Transporte do ADSL As taxas de transferência downstream dependem de vários factores: O comprimento das linhas; A secção das linhas; Presença de bobines de carga; Crosstalk Capacidade de transporte do ADSL A capacidade de transporte downstream do ADSL varia de Mbps até Mbps. A Mbps é possível operar com distâncias superiores a 3 Km. Quanto menor for a taxa de transmissão, maior pode ser o comprimento da linha. O limite superior para a distância é de acordo com alguns testes de cerca de 9 Km. É possível conseguir taxas de transmissão maiores de 52 Mbps e 155 Mbps, correspondendo a distâncias de uma milha e um quarto de milha, se o meio de transmissão utilizado for fibra. A modulação DMT permite que o ADSL possa usar outras taxas de transferência, a taxa exacta depende apenas dos circuitos de interface. O sistema é suficientemente flexível para suportar por exemplo T1. Os bit rates de downstream estão sumariados na tabela. Performance vs meio físico

As frequências acima dos 4Khz estão disponíveis para o DSL
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 Técnicas ADSL As técnicas de separação dos sinais de Upstream e Downstream implementadas pelo fabricante podem ser FDM ou cancelamento de eco. Para criar canais múltiplos, os modems ADSL dividem a largura de banda da linha telefónica numa de duas formas possíveis.- FDM ou cancelamento de eco. Como mostrado na figura, o FDM atribui uma banda para upstream e outra para downstream. O espaço para downstream é então dividido por TDM em um ou mais canais rápidos e em um ou mais canais lentos. A técnica de cancelamento de eco atribuí a banda de upstream sobreposta com a banda de downstream, e separa as duas por meio de cancelamento de eco. Esta técnica já era usada nas normas V.32 e V.34 para modems. Com esta técnica, a tecnologia ADSL separa em torno dos 4 KHz uma banda para serviços telefónicos básicos.

Gestão da Largura de Banda no ADSL
Tecnologia ADSL Gestão da Largura de Banda no 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. Modulação DMT Os Standards basedos em modems ADSL utilizam técnicas de processamento de sinal que inserem e extraem mais dados digitais das linhas analógicas. A modulação DMT (Discrete Multi-Tone) separa a linha telefónica em três canais: um canal até aos 4 kHz que está reservado para voz, um canal dos 30 kHz aos 138 kHz reservado para tráfego upstream, e um canal de138 kHz até 1.1 Mhz reservado para tráfego downstream.

Arquitectura da Tecnologia ADSL
Para criar múltiplos canais, os modems ADSL dividem a largura de banda disponível na linha telefónica. Um circuito ADSL liga um modem ADSL em cada extremo de uma linha telefónica, criando 3 canais de dados. Diagrama de blocos de um transceiver ADSL.

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.

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.

Tecnologia VDSL Capacidade de Transporte ADSL vs VDSL

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

Bibliografia Consultada
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

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