ADSL
Transcript of ADSL
Introducción
Banda ancha sobre el “viejo” par de cobre?
• Nuevas Técnicas de Modulación• Mejora en chips DSP(*)• Avances en compresión de datos
ServicioBásico
Telefónico
MódemxDSL
RED deDATOS
CentralPública
MódemxDSL
TRANSMISION DE DATOS
(*) DSP: Digital Signal Processor
0,3Khz 3,4Khz 26Khz 1,104Mhz
Otros tipos de accesos al último kilómetro (“last mille”)
Diseño de Sistemas y Redes Teleinformáticas xDLS 3
Servicios
RDSIRDSI RTBRTB
ConmutadoConmutado
HFCHFC
CableCable
RTBRTB
xDSLxDSL InalámbricoInalámbrico Energía eléctricaEnergía eléctrica
xDSL: La importancia de la “x” (I)
“x”DSLDigital Subscriber Line
H
A
V
S
I
C
HDSL: High-bitrate DSL
SDSL: Symmetric DSL
IDSL: ISDN DSL
ADSL: Asymmetric DSL
VDSL: Very high bitrate DSL
CDSL: Consumer DSL (DSL Lite)
ADSL 2 +: ADSL de banda extendida
xDSL: La importancia de la “x” (II)
HDSL
SDSL
IDSL
ADSL
VDSL
DSL Lite
Bitrate
Down Up
2,048 Mbps simétrico
de 384 Kbps a 2 Mbpssimétrico
128 Kbps simétrico
8 Mbps 1 Mpbs
1,5 Mbps 384 Kbps
12 Mbps12 Mbps26 Mbps
12 Mbps26 Mbps52 Mbps
AlcanceTípico
(0,4 mm)
3,5 Km
3,5 Km
5 Km
3 Km(6Mbps)
300 mts(52 Mbps)
4,5 Km(1,5 Mbps)
coex.c/POTS
NO
NO
NO
SI
SI
SI
Mod.
2B1Q
CAP
2B1Q
DMTCAP
CAP?
DMTCAP
Repet.
SI
NO
NO
NO
NO
NO
#pares
2
1
1
1
1
1
NORMA
ETSIETR152
prop.
prop.
ANSI 413ETR 328
En discusión
G.992.2(“G.Lite”)
Observ.
Amp.difundido
HDSL2
Solo enUSA
G.992.1
Aún sinestándar
Interop.c/ADSL
Tabla comparativaNombre Nombre común Bajada max. Subida max.
ANSI T1.413-1998 Issue 2 ADSL 8 Mbit/s 1.0 Mbit/s
ITU G.992.1 ADSL (G.DMT) 12 Mbit/s 1.3 Mbit/s
ITU G.992.1 Annex A ADSL over POTS 1 Mbit/s 1.3 MBit/s
ITU G.992.1 Annex B ADSL over ISDN 12 Mbit/s 1.8 MBit/s
ITU G.992.2 ADSL Lite (G.Lite) 1.5 Mbit/s 0.5 Mbit/s
ITU G.992.3 ADSL2 12 Mbit/s 1.0 Mbit/s
ITU G.992.3 Annex J ADSL2 13 Mbit/s 3.15 Mbit/s
ITU G.992.3 Annex L RE-ADSL2 5 Mbit/s 0.8 Mbit/s
ITU G.992.4 splitterless ADSL2 1.5 Mbit/s 0.5 Mbit/s
ITU G.992.5 ADSL2+ 24 Mbit/s 1.0 Mbit/s
ITU G.992.5 Annex M ADSL2+M 24 Mbit/s 3.5 Mbit/s
ADSL
• 1995: Norma ANSI T1. 413 (DMT) , posteriormente ETSI ETR 328
• Línea digital asimétrica, hasta 8 Mbit/s downstream y 1 Mbit/s upstream, superpuesta al POTS
• Aplicación original: Video On Demand
• Principal aplicación actual: Acceso a Internet / datos on-line
• Originalmente debate CAP vs. DMT, actualmente DMT
• Arquitectura de red: los primeros desarrollos fueron bridge punto a punto, actualmente se emplea ATM end to end.
• Capacidad de adaptar la velocidad al estado de la línea
Bucle de abonado típico
Cable deAlimentación
Cable deDistribución
Empalme
Puentes de derivación(instalaciones anteriores)
1600 m0,5 mm 1200 m
0,4 mm
200 m0,4 mm
1300 m0,4 mm
1100 m0,4 mm
60 m0,4 mm
150 m0,4 mm
CentralTelefónica
Abonado
Problemas de ADSL
• Algunos usuarios (10%) 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).
1 Km
3 Km
0 dB -20 dB -60 dB
CentralTelefónica
Atenuación de la señal descendente en ADSL
A B
Atenuación: 20 dB/Km
1 Km
3 Km
0 dB
-60 dB
CentralTelefónica
0 dB-40 dB
-20 dB
Atenuación de la señal ascendente en ADSL
Competencia desigual
A B
A
B
Atenuación: 20 dB/Km
Conexión ADSL Típica
ATU-RATU-R ATU-CATU-C
Red Banda Ancha
RTB
Filtro(Splitter)
Filtro(Splitter)
MultiplexorDSLAM
(Normalmente ATM)
Bucle de abonado
Hasta 8,192 Mbps
Hasta 928 kbps
Servicio ADSL en EspañaAscendente Descendente 128 256 kbps 128 512 kbps320 kbps 2,016 Mbps
( Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
ATU: ADSL Terminal UnitR: RemoteC: Central
TERMINOLOGÍA
CPE Customer Premise EquipmentATU-R Asymmetric Transmission Unit - RemoteSTU-R Symmetric Transmission Unit - RemotePC´s, NIC´s, Bridge/router, Splitter, microfilter…
CO Central OfficeDSALM DSL Acces MultiplexerATU-C ADSL Transmission Unit - Central OfficeATU-C SDSL Transmission Unit - Central Office
DSLAM
DMT (Discrete Multi - Tone):
256 portadoras(4,3125KHz x 256 = 1,104 MHz)
Freq
Amp
1.104Mhz26 Khz0.3Khz 4Khz 12/16Khz
Máx: 15 bits por tono 15 x 4,3125 = 64Kbps/tono
POTS
Tasación
TECNOLOGÍAS PARA ADSL
CAP• modulación pasabanda dimensional derivada de
QAM-M.
• prácticamente las mismas características espectrales y el mismo desempeño que QAM-M.
• ideado para la realización con DSP.
• desventaja fundamental requiere de una eficiente y compleja ecualización de amplitud y fase (grandes variaciones de en la amplia gama de frecuencias utilizada.
MÉTODO MULTITONAL DISCRETO (DMT)
fC ,n
M oduladores
fC ,2
fC ,1
C onversor de
Serie a
Paralelo
M fS bps
m 1 bits
m 2 bits
m n bits
fC , n+1 - fC , n = f
Pertenece a la clase general de los sistemas con Modulación Multiportadora (MCM)que es una forma de Multiplex por División en Frecuencia (MDF).
Principio de funcionamiento de un transmisor de portadorasmúltiples
PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN SISTEMA DMT
Característica de gananciatípica del lazoBits/canal Ideal Bits/canal Real
Bits/canal RealCaracterística de gananciareal de un lazo de abonadoBits/canal Ideal
Rango de frecuencias
Rango de frecuencias
“Notch” de una derivaciónpuenteada y el ruido producidopor una estación AM de radio
a)
b)
a) Situación ideal (la característica de atenuación solo se ve afectadapor la frecuencia y la longitud del lazo).
b) Situación real de un lazo.
Proceso de negociación de un módem ADSL.
3: En base a la relación señal/ruido se decide la codificación a emplear en cada bin, y con ello la cantidad de bits por segundo enviados en cada uno
Frecuencia (KHz)
Eficiencia(bits/s/bin)
2: A partir de los resultados obtenidos se determina la relación señal/ruido para el enlace a cada una de las frecuencias que se van a utilizar
Frecuencia (KHz)
Relaciónseñal/ruido
(dB)
1: Se envía una señal de prueba en toda la gama de frecuencias para determinar la calidad de cada bin
Frecuencia (KHz)
Señal deprueba
Interferencias externas en ADSL
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
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)
Frecuencia (KHz)
Relaciónseñal/ruido
(dB)
Señal deprueba
Emisora deonda media (AM)
Derivación
Como consecuencia de estos problemas los módems han decidido reducir la eficiencia en el bin correspondiente a la derivación, e inhabilitar por completo el bin correspondiente a la frecuencia de la emisora de onda media
Frecuencia (khZ)
Eficiencia(bits/s/bin)
Bindeshabilitado
CARACTERÍSTICAS DE DMT (I)
• La técnica DMT divide el ancho de banda disponible del lazo local en un número elevado de subcanales se extiende hasta 1.1 MHz (256 subcanales comenzando desde 0 Hz).
• Cada subcanal ocupa 4.3125 kHz (con un período de símbolo de 250 s), resultando en un AB total de 1.104 MHz en el lazo local.
• Algunos de los subcanales son especiales, y otros no son usados del todo. Por ejemplo, el canal 64 (276 kHz) es reservado para una señal piloto.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE DMT
• Ventajas fundamentales :
a) requerimientos mínimos de ecualización
b) mayor inmunidad a las interferencias
c) distribución adaptativa del flujo de datos
• Desventaja fundamental mayor complejidad
técnica
Caudal ADSLFuente: http://telefonica-data.com/mvadsl/index.html
ISP1
10BaseT o ATMF25
Pots Splitter
Central Pública
Pots Splitter
ATU-R
ATU-C
ATU-C
.
.
.ATU-
C
Multiplexor ADSL
STM-1
PSTN
Red de Acceso
de CobreTECORED ATM
ISP2 ISP n
LADO CLIENTE
LADO CENTRAL
Arquitectura de Red ADSL (I)
RepartidorGeneral
DSLAM: Digital Subscriber Line Access MultiplexerXC: Cross Connect
ADSL-MuxDSLAM
Clientes
155 Mbit/s
1
2
...
n
ATMXC
ISP 1
ISP 2
ISP 3
ISP 4
LadoCentral
Red ATM
Arquitectura de Red ADSL (II)
Función del Splitter
SPLITTER
FiltroPasa Altos
FiltroPasa Bajos
ADSL
POTSPOTS + ADSL
ATU-R
DOWNSTREAM
f(KHz)
UPSTREAM
500POTS
300 - 3400 KHz
0.02
Tasaciónen 12 KHz
FDMPortadoras 8 a 24
(ANSI T1. 413)
Portadoras 32 a 96(ANSI T1. 413)
ADSL Lite: Características Generales
• Modulación: DMT según ANSI T1.413
• Máximo bitrate: 1,5Mbit/s Down - 512 Kbit/s Up
• Ancho de banda: 500 Khz
• Separación entre Down/Up: FDM
• Menor Potencia de Tx que Full rate
• Interoperabilidad con ADSL convencional (ANSI T1 413)
• Norma ITU-T G.992.2 (Aprobación final prevista en Junio ‘99)
Cableado interno
Splitter
DSL Lite: Con splitter o sin splitter?
ADSL-MuxDSLAM
Internet
PSTN
Splitter
Edificio deCentral
No siempre esposible evitar elsplitter en el lado cliente!
t
1.5 Mbit/s
Off hook
x kbit/s
On hook
1.5 Mbit/s
Impacto de la interferencia POTS
Reajustedel módem
T1 T2
T1 y T2 < 15 seg!!
• Para mantener la calidad del servicio hay que aumentar la complejidad del chip (se requiere ecualización adaptiva y dinámica)
• No se obtiene costo menor del módem lado cliente
Comparación entre ADSL lite y full
ADSL Full
• Norma ANSI T1 413• hasta 8 Mbps dw• BW: 1 Mhz• Splitter lado cliente
ADSL Lite
• Norma G.992.2 (aprob. final junio ‘99)• hasta 1.5 Mbps dw• BW: 0,5Mhz• Splitterless (?)• Tarjeta para PC (prevista en ‘99)
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.
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.
Redtelefónica
Internet
DSLAM(ATU-C)
ModemADSL
(ATU-R)
Bucle deAbonado
(5,5 Km máx.)
AltasFrecuencias
BajasFrecuencias
Configuración de ADSL G.Lite o ‘splitterless’
Central Telefónica Domicilio del abonado
Altas y bajasFrecuencias
Switchtelefónico
Teléfonosanalógicos
Splitter
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.
IDSL (ISDN DSL)
• No es una nueva tecnología, sino una forma atípica de usar RDSI
• Utiliza los dos canales B de un RDSI básico para dar 128 Kb/s (simétricos). Empleando además el canal D obtiene 144 Kb/s
• Bloquea el acceso a RDSI (no hay señalización). Incompatible con la voz.
• Tiene (como RDSI) la misma limitación en distancia que ADSL: 5,5 Km.
HDSL (High speed DSL)
• Ofrece un canal simétrico de 2 Mb/s. Alcance máximo unos 4 Km.
• Se emplea actualmente para líneas punto a punto de 2 Mb/s, en vez de los sistemas tradicionales.
• Ventajas sobre una línea 2 Mb/s convencional:– Mayor alcance sin repetidores
– Frecuencias menores menor interferencia
– Posibilidad de poner varias líneas de 2 Mb/s en un mismo mazo de cables.
HDSL (High speed DSL)
• Para reducir la frecuencia de la señal divide el caudal a transmitir entre 2 ó 3 pares.
• Es inapropiado para RBB por varias razones:– Utiliza dos o tres pares de hilos (reparte la señal)
– Incompatible con la voz (utiliza las frecuencias bajas)
• Emplea el mismo rango de frecuencias para cada sentido, por lo que es mas sensible a interferencias (NEXT y eco) que ADSL.
SDSL (Symmetric o Single-line DSL)
• Parecido a HDSL (simétrico) , pero usa sólo un par de hilos.
• Alcance menor que HDSL (unos 3 Km) ya que transmite toda la información por un par. El caudal varía entre 2 Mb/s y 160 Kb/s según las condiciones de la línea.
• Incompatible con la voz (no reserva la parte baja de frecuencias).
• Aun no esta estandarizado.
VDSL (Very high speed DSL)• Es el ‘super-ADSL’. Permite capacidades muy
grandes en distancias muy cortas.• Las distancias y caudales en sentido descendente
son:– 300 m 51,84 – 55,2 Mb/s– 1000 m 25,92 – 27,6 Mb/s– 1500 m 12,96 – 13,8 Mb/s
• En ascendente se barajan tres alternativas:– 1,6 – 2,3 Mb/s– 19,2 Mb/s– Igual que en descendente (simétrico)
Capacidad del bucle de abonado en función de la distancia
10
60
50
40
30
20
0
0
Cap
acid
ad (
Mb
/s)
Distancia (Km)4321 65
Ámbito de VDSL
Ámbito de ADSL
VDSL (Very high speed DSL)
• Utiliza un par de hilos. Compatible con voz• Aunque capacidad superior a ADSL técnicamente
mas simple ( al reducir la distancia es mas fácil conseguir elevada capacidad).
• Actualmente en proceso de estandarización y pruebas.
• Ya existe algún servicio comercial de VDSL. • No esta claro que haya una demanda para este tipo
de servicios.
ADSL 2 +
• ADSL2+ extends the capability of basic ADSL by doubling the number of downstream bits.
• The data rates can be as high as 24 Mbit/s downstream and up to 3.5 Mbit/s upstream depending on the distance from the DSLAM to the customer's premises.
ADSL 2 +
• ADSL2+ is capable of doubling the frequency band of typical ADSL connections from 1.1 MHz to 2.2 MHz.
• This doubles the downstream data rates of the previous ADSL2 standard (which was up to 12 Mbit/s), but like the previous standards will degrade from its peak bitrate after a certain distance.
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
Espectro de las diversas modalidades de xDSL
Red de Acceso
Qué se necesita en el plantel...?
• Multiplicadores de pares
• Bobinas de carga
• Pares multiplicados
• Elementos de protección eléctrica que limiten el ancho de banda
• Discontinuidad de masa en enpalmes del multipar
• Longitud menor a 2Km (para 6Mbps downstream)
• Penetración limitada de otros servicios digitales en el mismo cable multipar (HDSL, ISDN, HDB3, etc.)
• En condiciones óptimas, se puede brindar 1,5Mbit/s downstream, con un alcance de 4Km
Conclusiones
• La tecnología ADSL está en su etapa final de maduración.
• Los principales operadores norteamericanos y algunos europeos están comenzando a ofrecer servicios con la tecnología ADSL. Sin embargo, el acceso ADSL aún no es masivo.
• Las características de performance dependen fuertemente del estado del plantel exterior.
• En Telecom estamos probando la tecnología ADSL y relevando nuestra red de acceso para determinar qué performance puede obtenerse.
Tecnología Ventajas Inconvenientes
CATV •Capacidad•Fiabilidad
•Cobertura limitada•Medio compartido•Requiere densidad elevada•Fuerte inversión inicial•Estándares en evolución
ADSL •Ubicuidad (cable de pares)•Medio dedicado•Estándares consolidados
•Limitación distancia (5 Km)•Disponibilidad incierta (5 %)•Incompatible RDSI
LMDS •Rapidez despliegue•Densidad media
•Necesidad visión directa•Medio compartido•Disponibilidad/Fiabilidad•Costo CPE
SatélitesGEO
•Despliegue inmediato•Densidad baja•Amplia cobertura•Independiente distancia
•Costo (o retorno telefónico)•Medio compartido•Disponibilidad/Fiabilidad
SatélitesLEO
•Despliegue inmediato•Densidad baja•Amplia cobertura
•Disponibilidad/Fiabilidad•¿Costo?
Comparación de las diversas tecnologías