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