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

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

2 2 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

3 3 Tecnologias Avançadas para Pares de Cobre As novas tecnologias estão mudando o meio de acesso tradicional aos serviços de comunicação. Cabo de cobre

4 4 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital Evolução da transmissão de dados sobre pares de cobre: n 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. n Fax - Velocidades entre 9600 bps e 28.8 Kbps. n RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados. n A tecnologia DSL atinge 160 Kbps Duplex sobre a maioria dos pares de cobre. n Técnicas similares de cancelamento de eco e Equalização usadas tanto por modems como para transmissão digital.

5 5 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital n Rede Digital Integrada de Serviços u Transmissão bidireccional sobre pares de cobre. u Definições do acesso à rede u Permite acesso a múltiplos serviços através de um único acesso. n Standards u Recomendação ITU u Implementações Proprietárias

6 6 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital Tecnologias de acesso sobre pares de cobre

7 7 Conceitos Básicos sobre Transmissão digital Técnica de Transmissão TCM n Ping-Pong ou Time Compression Multiplexing (TCM) Vantagem: n Simplicidade de implementação Limitações: n Atraso de transmissão n Atenuação

8 8 Conceitos Básicos sobre Transmissão digital n Atraso na transmissão: u Um Burst de dados demora cerca de 5  s por Km para chegar de um extremo ao outro da linha. n Atenuação: u A principal limitação da operação ping-pong é a atenuação e interferências que surgem da operação em frequências elevadas. n Devido a estas limitações, só é viável para operação em linhas curtas.

9 9 Conceitos Básicos sobre Transmissão digital FDM - Frequency Division Multiplexing n FDM atribui uma banda para dados Upstream e outra banda para dados Downstream.

10 10 Conceitos Básicos sobre Transmissão digital 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.

11 11 Conceitos Básicos sobre Transmissão digital n A utilização de canceladores de eco permite utilizar a mesma banda para os dois sentidos de transmissão.

12 12 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital Sistemas de Transmissão de Sinal n 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. n Todos os canais de transmissão têm dois atributos físicos no que diz respeito à transmissão: u Dissipação interna de potência. u Armazenamento de energia.

13 13 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital Sistemas de Transmissão de sinal n Quais os principais factores que limitam a transmissão digital sobre cabos de cobre? As limitações nos cabos de cobre surgem devido a: u Atenuação do sinal elétrico devido à resistência eléctrica do cobre. u Distorção do sinal devido à capacidade indesejada dos cabos u Crosstalk (diafonia) devido à radiação dos cabos adjacentes u Fraca imunidade ao ruído exterior

14 14 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital Ruído e Distorção Os problemas nas linhas de cobre são: n Atenuação; n CrossTalk (NEXT); n Distorção. n Perdas de transmissão por atenuação: u Qualquer meio de transmissão tem perdas em vez de ganho (Pout < Pin). n CrossTalk (NEXT) u É definido como a indução de uma porção de sinal de um par para outro adjacente. F Medido em cada extremidade F Medido em dB

15 15 Conceitos Básicos sobre Transmissão Digital Códigos de Linha para Transmissão sobre pares de cobre

16 16 Técnicas de modulação Técnicas de modulação/codificação n Técnicas de modulação clássicas utilizadas nos primeiros modems : u FSK - Frequency shift keying u ASK - Amplitude Shift Keying u PSK - Phase Shift Keying n Mais recentemente os modems passaram a utilizar: u 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.

17 17 Técnicas de Modulação Técnica de transmissão QAM n Quantos mais pontos forem utilizados mais bits poderão ser transmitidos por unidade de sinal (baud). Coseno Seno Coseno Seno 4 QAM 16 QAM

18 18 Técnicas de Modulação Outras técnicas de modulação/codificação de linha n CAP (carrierless amplitude modulation/phase modulation)--- Uma versão de QAM sem portadora. n DMT (discrete multitone)---Um sistema multi-portadora que usa transformada discreta de Fourier para modular e demodular portadoras individuais.

19 19 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,...)

20 20 Tecnologias DSL Porquê DSL? u Requisitos dos utilizadores finais de maior largura de banda e maior facilidade de acesso a novos serviços. u Novas aplicações. u Re-utilização eficiente da infra-estrutura de cobre existente. u Resposta face ao débito das linhas de longa distância.

21 21 Múltiplos Serviços - Múltiplas Tecnologias RADSL Rate Adaptive DSL - CAP G.lite Splitterless ADSL - DMT MVL Multiple Virtual Lines ADSL Asymmetric DSL - DMT IDSL ISDN DSL - 2B1Q HDSL High bit rate DSL - 2B1Q SDSL Symmetric DSL - CAP M/HDSL Multirate HDSL - CAP MSDSL Multirate SDSL - CAP HDSL2 Emerging 2 Wire HDSL SDSL Symmetric DSL - 2B1Q SHDSL Emerging multirate SDSL VDSL Emerging Very High Speed DSL

22 22 A família xDSL

23 23 DSL Produtos 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

24 24 Soluções de Acesso em Banda Larga Classificação dos serviços em 7 classes

25 25 Tecnologia HDSL HDSL= High-Speed Digital Subscriber Line Objectivos do HDSL? n Transmitir a Mb/s sobre linhas telefônicas até 5,5 Km de comprimento. n Operação simétrica e full-duplex. n Utiliza dois pares de cobre (i.e. 4 fios).

26 26 Tecnologia HDSL Técnicas para a operação HDSL n A transmissão Downstream e Upstream utilizam a mesma banda de frequência n O HDSL usa cancelamento de eco n Utiliza operação duplex em ambos os pares que tradicionalmente operam a Mbps nas linhas T1. n A taxa de operação em cada par é aproximadamente metade. u Menor Atenuação u Menor NEXT

27 27 Tecnologia HDSL High-Speed Digital Subscriber Loop Clientes NMS Multirate SDSL DSLAM V.35/EIA-530A DSX-1/G K-2M 1 par cobre HDSL T1 ou E1 2-pares cobre Interfaces Comuns n Serviços em canais TDM n Simétrico u HDSL: 2B1Q / CAP u MSDSL: Multirate Single pair DSL baseado em CAP u HDSL2 / SHDSL: No futuro

28 28 Tecnologia HDSL Requisitos para a tecnologia HDSL.

29 29 Tecnologia ADSL ADSL= Asymmetric Digital Subscriber Line Características: u A tecnologia ADSL é assimétrica. u Permite utilizar em simultâneo e sobre a mesma linha, o serviço telefônico normal, RDIS e transmissão de dados a alta velocidade, ex. vídeo. n Aplicações típicas: u Acesso Internet/Intranet u Video on Demand u Acesso remoto a LANs Os utilizadores destas aplicações normalmente fazem mais download de informação do que aquela que enviam.

30 30 Tecnologia ADSL ADSL A tecnologia ADSL cria 3 canais de informação separados: u Um canal downstream de alta velocidade u Um canal duplex de média velocidade u Um canal para serviços telefônicos básicos n O canal para serviços telefônicos básicos é separado do modem digital por filtros. n O canal de alta velocidade varia de 1,5 - 6,1 Mbps. n A velocidade no canal duplex varia de Kbps n Cada canal pode ser sub-multiplexado para formar vários canais com taxas de transmissão menores.

31 31 Tecnologia ADSL n As taxas de transferência downstream dependem de vários factores: u O comprimento das linhas; u A secção das linhas; u Presença de bobines de carga; u Crosstalk Performance vs meio físico Capacidade de Transporte do ADSL

32 32 Tecnologia ADSL Separação dos canais n A tecnologia ADSL utiliza FDM ou cancelamento de eco para dividir a largura de banda disponível pelos serviços. n O processo de separação os sinais de Upstream e Downstream é transparente. n As frequências acima dos 4Khz estão disponíveis para o DSL

33 33 Tecnologia ADSL Técnicas de transmissão ADSL n 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

34 34 Arquitectura da Tecnologia ADSL Diagrama de blocos de um transceiver ADSL.

35 35 Arquitectura da Tecnologia VDSL VDSL = Very-High-Data-Rate Digital Subscriver Line n Objectivos do VDSL? u 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. u Nos sistemas (FTTCab - fiber-to-the-cabinet) o comprimento pode ser superior a um quilómetro e taxas de 25 Mbps.

36 36 Arquitectura da Tecnologia VDSL VDSL - Separação dos canais n 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.

37 37 Tecnologia VDSL Capacidade de Transporte ADSL vs VDSL

38 38 SUMÁRIO n As tecnologias xDSL permitem a transmissão de dados a alguns megabits por segundo e podem ser usadas na maioria das linhas telefónicas existentes. n 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. n 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

39 39 Bibliografia Consultada Bibliografia n Alex Gillespie, “Access Networks, Technology and V5 Interfacing,” Artech House Publishers, pp Artigos n Internetworking Technology Overview: Digital subscriver Line, Cisco Systems, Junho 1999, pp. 15 n Passband HDSL and ADSL Circuits and Systems, David Johns, University of Toronto Links

40 40 Obrigado pela Atenção n Uma cópia desta apresentação pode ser encontrada em: u n Questões ?


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