AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE TRANSMISSÃO DE MULTIMÍDIA SOBRE G.SHDSL.BIS EFM EM COMPARAÇÃO A OUTRAS TECNOLOGIAS

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1 AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE TRANSMISSÃO DE MULTIMÍDIA SOBRE G.SHDSL.BIS EFM EM COMPARAÇÃO A OUTRAS TECNOLOGIAS Adriane Wahast Salvador 1 Rafael Bohrer Ávila 2 Resumo: As operadoras de telecomunicação buscam continuamente diversificar a gama de serviços oferecidos a seus clientes, bem como, melhorar a qualidade destes serviços a custo razoável. Para atingir tais objetivos, estas empresas investem em pesquisa, procurando novas tecnologias que atendam às necessidades de seus clientes e agreguem valor aos serviços oferecidos. A cada dia os clientes exigem serviços melhores e com taxas de transmissão mais elevadas, com isso o meio de fornecê-los pode tornar-se o maior obstáculo para essas empresas. O tema central desse projeto é analisar os benefícios da tecnologia EFM (Ethernet in the First Mile) sobre cobre em conjunto com os benefícios da tecnologia G.SHDSL.bis (Single-Pair High-Speed Digital Subscriber Line-Extension), além de compreender o modo pelo qual estas tecnologias contribuem para solucionar possíveis obstáculos na transmissão de dados. Palavras-chave: EFM. G.SHDSL.bis. Multimídia. 1 INTRODUÇÃO As operadoras de telefonia possuem hoje uma extensa planta de pares metálicos instalados (MEF, 2005a). Conforme indicadores da Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel), órgão regulador da telefonia no Brasil, no segundo trimestre de 2013 o número de acessos STFC (Serviço Telefônico Fixo Comutado de Comunicação Multimídia) ativos chegou a mais de 44 milhões e mais de 68 milhões instalados. Conforme pesquisas realizadas pela Cetic.br (Centro de Estudos sobre as Tecnologias da Informação e da Comunicação), 65% das empresas entrevistadas utilizam a conexão via linha telefônica DSL (Digital Subscriber Line). A Tabela 1 traz os tipos de conexões mais utilizadas pelas empresas. 1 Adriane Wahast Salvador, aluna do curso de Ciência da Computação, adriwsalvador@gmail.com. 2 Rafael Bohrer Ávila, professor da Universidade do Vale do Rio dos Sinos, rbavila@unisinos.br.

2 2 Tabela 1 - Tipo de conexões utilizadas pelas Empresas Conexões % de empresas que utilizam Via linha telefônica DSL Via cabo Via rádio Via modem 3G Via acesso discado Via satélite Outras conexões Não sabiam/não responderam Fonte: Centro de Estudos sobre as Tecnologias da Informação e da Comunicação CETIC (2012, 2011, 2010, 2009). Com a crescente demanda por serviços de Internet, bem como a necessidade por bandas com taxas maiores, o meio físico continua sendo um obstáculo para a entrega de um serviço de qualidade ao usuário final. Até recentemente, a fibra óptica era a única forma de proporcionar ao cliente serviços com taxas elevadas de transmissão (MEF, 2005b). Neste sentido a tecnologia G.SHDSL.bis EFM (IEEE, 2004) surge como uma alternativa interessante, pois permite um melhor aproveitamento da rede de cobre já instalada, podendo chegar a 5,69 Mbps em um único par de cobre. Dois grupos trabalharam concomitantemente para criar e promover um padrão global para garantir total interoperabilidade do EFM com outros fabricantes, o Institute of Electrical e Electronics Engineers, Inc. (IEEE) e o Metro Ethernet Forum (MEF). Enquanto o IEEE trabalhou no desenvolvimento do padrão EFM, o Metro Ethernet Fórum trabalhou na conscientização de mercado, dirigindo um consenso e preparando demonstrações de interoperabilidade (MEF, 2005a). O padrão EFM não melhora ou substitui a padrão Ethernet existente, mas consiste em um conjunto de especificações adicionais que permite aos usuários o uso do protocolo Ethernet através de meios antes não suportados. Como pares metálicos, sem a necessidade de protocolos adicionais, pois a Ethernet chega de forma direta ao site do cliente. Estas características tornam o EFM adequado para uso em redes de acesso de assinante.

3 3 O baixo custo e alta largura de banda tornam o EFM adequado para serviços adicionais, como o Triple Play, que fornece em um único meio de comunicação, serviços de dados, voz e multimídia. Serviços multimídia estão se tornando cada vez mais populares e são cada vez mais procurados, tanto por usuários empresariais, quanto por usuários residenciais. Alguns desses serviços como VoIP - voz sobre IP, IPTV - TV sobre IP e VoD - Vídeo on Demand possibilitam a interação dos usuários, exigindo assim maiores taxas, não só de recepção, mas também de transmissão. Para garantir a qualidade do serviço - QoS, alguns parâmetros como perda de pacotes, Jitter e atraso devem ser observados para que se obtenha sucesso no fornecimento desse tipo de serviços (CHANGBIN; LEI; BIN, 2007). Com isso, essa tecnologia torna-se uma boa alternativa em várias áreas. Nas instituições de ensinos, por exemplo, alunos podem fazer Upload de conteúdos para pesquisas escolares, professores podem realizar uma capacitação online, bem como transmitir aulas ministradas a distância. Esse tipo de uso já vem sendo adotado pelo Governo Federal, através do Programa Banda Larga nas Escolas, lançado em Este programa tem como objetivo conectar todas as escolas públicas urbanas à Internet (BRASIL, 2012). Na área da saúde pode-se pensar em consultas online, pois algumas cidades por questão de distância ou dificuldade de acesso, não dispõem de especialista em determinadas áreas, podendo assim fazer um pré-diagnóstico do problema do paciente. As empresas, por sua vez, visam cada vez mais reduções de custo e tempo. Com o uso desta tecnologia uma empresa pode realizar reuniões com os associados de suas filiais que podem estar em cidades, estados ou até mesmo países diferentes. Sem que haja a necessidade de deslocamento dos participantes, reduzindo assim os custos de transporte, estadias e perda de tempo com pontes aéreas. Todas essas aplicações são suportadas pela tecnologia G.SHDSL.bis EFM, que garante taxa de transmissão simétrica para Download e Upload. O objetivo central do trabalho é realizar uma avaliação do desempenho na transmissão de dados multimídia sobre G.SHDSL.bis EFM, descrevendo o funcionamento desta tecnologia e visando identificar suas vantagens e desvantagens em relação a outras tecnologias utilizadas atualmente.

4 4 Alguns dos objetivos específicos a serem realizados nesse trabalho são: comparar tecnicamente a tecnologia G.SHDSL.bis EFM com as tecnologias que são utilizadas atualmente pelas operadoras de telecomunicações, como ADSL2+ (Asymmetric Digital Subscriber Line 2 plus) e o VDSL2 (Very-High-Bit-Rate Digital Subscriber Line 2); comparar o comportamento e o desempenho na transmissão de dados multimídia da tecnologia G.SHDSL.bis EFM com as demais tecnologias; comprovar o comportamento e desempenho das tecnologias, através de experimentos práticos. O estudo realizado nesse trabalho, poderá servir como apoio técnico às empresas que desejam conhecer os detalhes de funcionamento da tecnologia G.SHDSL.bis EFM, sejam elas operadoras, fabricantes de equipamentos ou potenciais usuários desta tecnologia. Ele mostrará as limitações, vantagens e desvantagem da utilização dessa tecnologia e ajudará a entender melhor a adequabilidade dessa nova tecnologia de transmissão para aplicações multimídia. 2 ETHERNET NA PRIMEIRA MILHA (EFM) O meio físico que interliga o usuário final e a rede pública é fundamental para a entrega de banda larga a assinantes comerciais e residenciais. Até pouco tempo, as tecnologias existentes de acesso de primeira milha vinham causando um gargalo na largura de banda (MEF, 2005a). Para atender essa necessidade, o IEEE ratificou em 2004 a norma EFM 802.3ah. O EFM foi desenvolvido para contribuir na solução destes problemas, vindo para mudar o cenário, usando a infraestrutura física existente, sejam linhas telefônicas ou links de fibra ótica. Com a tecnologia de acesso, a Ethernet tem três vantagens sobre as tecnologias de primeira milha já existentes (MEF, 2005a): Um padrão simples e globalmente aceito que garante interoperabilidade; Uma prova de conceito para futuras aplicações com uso de dados, vídeo e voz; A infraestrutura é mais eficaz para os serviços de dados.

5 5 O padrão EFM também define funções OAM (operação, administração e manutenção), que simplificam o monitoramento da rede Ethernet. Através dessas funções as operadoras podem monitorar, gerenciar e solucionar problemas da rede de acesso e os mesmos protocolos de gerenciamento funcionam em todas as topologias EFM (MEF, 2005c). Considerando que a primeira milha pode ser dentro de um bairro, um parque empresarial, um campus ou um único edifício, o padrão EFM oferece suporte a todas essas situações, alem de fornecer uma abordagem única para transmitir tráfego Ethernet através de três topologias diferentes (MEF, 2005a): Redes de cabeamento de cobre ponto a ponto: o cabeamento de cobre e par trançado também conhecido como linha telefônica domina a primeira milha, sendo assim o EFM Cobre (EFMC) se torna ideal para explorar essa infraestrutura existente (MEF, 2005a). O padrão EFMC pode chegar a taxas de 10 Mbps em curtas distâncias ou 2 Mbps para distâncias mais longas, tornando-se uma solução de acesso atraente para usuários e operadoras, pois utiliza meios que já existem hoje em grande parte das localidades e são compatíveis espectralmente com outros serviços como o E1/T1, serviços DSL, para que eles possam coexistir em um mesmo cabo (MEF, 2005a). Redes de fibra óptica ponto a ponto: No padrão EFM Fibra(EFMF) o transporte para a rede de acesso é feito através de uma conexão ponto a ponto entre a operadora e o endereço do assinante. Neste modo são suportadas as opções de fibra monomodo full-duplex, que chega a 1 Gbps e multi modo para acesso ponto a ponto a 100 Mbps (MEF, 2005a). Redes de fibra óptica ponto a multiponto: uma rede Óptica Passiva (PON), é uma única fibra compartilhada entre diversas fibras individuais. Aqui, cada fibra individual alimenta um cliente e o processo de separação do sinal da fibra compartilhada é feito através de divisores ópticos. Consequentemente, essa técnica necessita de muito menos fibra, provendo taxas de 1 Gbps e distâncias de até metros (MEF, 2005a).

6 6 As operadoras de rede têm a liberdade de escolher e misturar as três topologias EFM, baseado nos seus modelos de negócio, arquiteturas de rede e necessidades do assinante. Elas podem criar ou atualizar suas redes de acesso com várias topologias EFM e gerenciá-las com uma única ferramenta de gerência (MEF, 2005a). 2.1 IEEE 802.3AH EFM COBRE (EFMC) A procura por serviços de Ethernet cresce diariamente acompanhada por exigências de maiores taxas, porém as limitações na conexão entre operadoras e clientes continuam sendo um obstáculo significativo para a entrega destes serviços. Até recentemente, a fibra era a única forma de prover serviços sobre Ethernet de altas taxas, no entanto a cobertura limitada da rede de fibra necessitaria de uma solução alternativa para complementá-la, a fim de atender a demanda distribuída por serviços Ethernet. O par trançado de cobre é a infraestrutura predominante hoje, e que abrange a maior área entre clientes e operadoras. Com isso, a disponibilização de uma rede Ethernet sobre estes cabos de cobre é conveniente pelo fato de explorar uma estrutura já existente em lugares como bairros residenciais e centros empresariais (MEF, 2005b). Para atender essa demanda o IEEE padronizou o EFMC. O processo de normalização é o 802.3ah EFM sobre cobre ou EFMC. O padrão estabelece taxas de pelo menos 10 Mbps para uma opção de curto alcance, de até 750 metros. Há também uma opção de longo alcance, com 2 Mbps para uma distância de metros, podendo chegar a taxas mais elevadas (MEF, 2005b). O EFMC usa mecanismos adicionais para a ligação de múltiplos pares de cobre que permitem um rendimento ainda mais elevado, podendo agregar até 32 pares e chegar a mais de 100 Mbps (MEF, 2009). Contudo, conforme as pesquisas realizadas a maioria dos CPEs (Customer Premises Equipment) existentes no mercado suporta a ligação de no máximo 4 pares, com poucos modelos suportando 8 ou 16 pares.

7 7 Figura 1 - Opções de curto e longo alcance do EFMC Fonte: Metro Ethernet Forum (2005b). 2.2 TIPOS DE EFMC Existem dois tipos de EFM sobre cobre, o 10PASS-TS e 2BASE-TL. O primeiro foi desenvolvido para atender curtas distâncias com taxas simétricas e assimétricas e o segundo para atender longas distâncias com taxas simétricas (EFM, 2005), conforme ilustrado na a Figura PASS-TS Desenvolvido para curto alcance, trabalha com taxas simétricas e assimétricas de no mínimo 10 Mbps e distância de pelo menos 750 metros. Para atingir tais taxas e distâncias sobre um único par de cobre, o EFM usa a tecnologia VDSL (MEF, 2005b) BASE-TL Criado para longo alcance, proporciona taxas simétricas entre 2 Mbps e 5,69 Mbps em um único par de cobre, e a distância de pelo menos metros. Para atingir essa métrica o EFM faz uso da tecnologia G.SHDSL.bis (MEF, 2009). Outra característica desse tipo de EFM é a agregação de pares, o que possibilita fornecer

8 8 taxas simétricas de 22 Mbps a 45 Mbps ou mais. O EFM 2BASE-TL é indicado para empresas, bem como a instituições educacionais e governamentais. 2.3 VANTAGENS A seguir serão analisadas algumas das vantagens da tecnologia EFM Melhorias EFMC em relação ao DSL A EFMC PHYsical (referência ao meio físico) aproveitou anos de trabalho de desenvolvimento da DSL adotando as mesmas técnicas de modulação desta, o que garante a compatibilidade espectral entre suas modulações. Além disso, a EFMC em conjunto com outras tecnologias pode chegar a distâncias maiores usando apenas um par metálico (MEF, 2005b). Já o padrão DSL trabalha com uma pilha de protocolos, além de suporte PPP (Point-to-Point Protocol) e subcamadas ATM (Asynchronous Transfer Mode), as quais foram desenvolvidas para acomodar serviços ainda não implantados, o que resulta em custos adicionais para prover serviços desnecessários Redução do Overhead Uma das características mais importantes do EFM é a redução de overhead em comparação com outros métodos de conexão, como os conhecidos ADSL, T1 e outras soluções de acesso à internet que adotam quadros Ethernet encapsulados em células ATM para o transporte através da rede de telecomunicações. Além disso, é comum a adição de outras camadas de encapsulamento, como PPPoE (Point-to- Point Protocol over Ethernet) e PPPoA (Point-to-Point Protocol over ATM), o que favorece o aumento do overhead nesses links. Tal sobrecarga pode levar a uma ineficácia entre 20-50% no transporte de tráfego Ethernet, reduzindo a taxa de transferência disponível para o usuário (MEF, 2005b). A Figura 2 mostra a diferença entre o tráfego Ethernet entregue no padrão ATM baseado em DSL versus o tráfego entregue no padrão EFM (HATTERAS NETWORKS, 2005).

9 9 Figura 2 - Atual pilha de protocolo de entrega IP/Ethernet x Novo padrão IEEE802.3ah Fonte: HATTERAS NETWORKS (2005) Arquitetura do EFMC Na arquitetura EFMC, as novas subcamadas de ligação de dados mais próximas da camada física são definidas por padrões já existentes no DSL, conforme Figura 3. Mais acima se encontram as novas subcamadas, Rate Matching e Loop Aggrregation e logo acima há a camada Ethernet existente. A camada de agregação do EFMC recebe pacotes de Ethernet através da interface MII (Media Independent Interface - Interface Independente do Meio) após a remoção dos Inter-Packet Gap e Preamble, quebra o pacote em fragmentos de comprimento variável. Logo após esses fragmentos são enviados para uma subcamada de convergência de transmissão em um modem específico, onde são encapsulado com fragmentação 64B/65B e transmitidos através das camadas PMA/PMD (Physical Medium Dependent - Dependente do Meio Físico) para o cabo. Do lado receptor não há encapsulamento desses fragmentos, mas sim um reagrupamento dos quadros Ethernet originais e restauração do Inter-Packet Gap e do Preamble. Com isso, o overhead do EFM é de aproximadamente 5%, dependendo do tamanho do pacote e do algoritmo de fragmentação utilizado (MEF, 2005b).

10 10 Figura 3 - Arquitetura EFMC Fonte: Metro Ethernet Forum (2005b). Duas novas camadas foram criadas com o padrão EFMC, a Rate Matching e Loop Aggregation, que permitem combinar vários pares de cobre na camada física (PHY) em um link lógico ethernet. Essa característica é um dos maiores benefícios do EFM, com isso a largura de banda disponível é muito maior. O método Loop Aggregation atua abaixo da camada MAC, quebrando os quadros Ethernet em pequenos fragmentos e marcando-os com um Header Fragment (FH) Fragmento de Cabeçalho. Estes fragmentos marcados são distribuídos entre todos os loops - pares de cobre agregados. Uma vez que esses fragmentos cheguem à outra extremidade da ligação, são reagrupados utilizando os dados presentes no FH e colocados sobre a rede Ethernet do assinante (MEF, 2005b). A técnica de agregação é transparente para os aplicativos em camada superior. Os quadros são fragmentados usando a codificação 64B/65B (1 de cada 65 Bytes é overhead) e distribuídos para cada linha, conforme Figura 4, o que resulta em maior eficiência.

11 11 Figura 4 - Enquadramento e Fragmentação do EFM Fonte: Metro Ethernet Forum (2005b). 2.4 PROBLEMAS E SOLUÇÕES DO LOOP DE COBRE Uma das limitações na transmissão quando se utiliza essa arquitetura é a atenuação, pois o aumento da frequência é acompanhado de aumento na perda. Outra preocupação constante devido às limitações na planta de pares metálicos é o Crosstalk interferência, pois pode tornar-se comum a presença de interferência, tanto de mesmo tipo de serviço em outros pares no cabo (auto-crosstalk), quanto de outros tipos de serviços (alien-crosstalk). Finalmente, existe a questão da sobreposição de outros serviços como POTS e o ISDN, pois estes, respectivamente com frequências entre 0-25 KHz e KHz, podem operar no mesmo par. Para auxiliar no suporte ao funcionamento de diferentes serviços na mesma rede e atenuar o impacto de suas limitações, os administradores e reguladores definiram um conjunto de plano de definições de banda, conforme mostra a Figura 5.

12 12 Figura 5 - Definições de plano de banda Fonte: Metro Ethernet Forum (2005b). Figura 6 - Tipos de Problemas de Interferência Fonte: Metro Ethernet Forum (2005b). Como mostra a Figura 6, existem dois tipos de problemas de Interferência: o Far End Crosstalk (FEXT) interferência longe da extremidade do receptor e o Near End Crosstalk (NEXT) interferência perto da extremidade do receptor. O primeiro é causado por outro cabo na extremidade oposta do receptor, suavizando o nível de Interferência pela atenuação da linha, já o segundo é causado por outro par de cabos, porém na extremidade do receptor. No Near End Crosstalk não há atenuação na linha, o que faz com que o nível de Interferência seja mais elevado. Os problemas causados pelos NEXT e FEXT sobre a transmissão depende do tipo de sinal transmitido. Nos sistemas VDSL os sinais de transmissão e recepção utilizam bandas de frequência diferentes, tendo o sinal de transmissão adjacente um impacto muito baixo sobre um sinal recebido, neste caso o FEXT é fator perturbador.

13 13 Por outro lado, com sistemas G.SHDSL que utilizam as mesmas frequências para transmitir e receber, o NEXT é o principal fator que limita a capacidade de transmissão (MEF, 2005b). 2.5 G.SHDSL O padrão G.SHDSL (Single-Pair High-speed Digital Subscriber Line) foi padronizado em 2001 pela norma ITU-T G.991.2, anexos A e B. Com o avanço das tecnologias e o aumento da taxa de dados em cabos de cobre o padrão ITU G foi criado para aumentar as taxas de dados e permitir a interoperabilidade entre diferentes fabricantes. O G.SHDSL é uma ótima opção para pequenas e médias empresas, podendo também ser usado em residências. A norma ainda estabelece métodos para adaptar as taxas conforme as condições da linha e trafegar dados com taxas simétricas ao longo de um único par de cobre. Com a utilização deste padrão as taxas de transmissão podem chegar a 2,3 Mbps com distâncias de até 3000 metros ou até 192 Kbps com distância de até metros. Ao se utilizar dois pares essas taxas podem dobrar, chegando a 4,6 Mbps (BROADBAND, 2002). O G.SHDSL usa codificação 16-TCPAM (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation) esta modulação reduz a potência e melhora o desempenho, ela codifica mais os dados dentro do espectro de frequência, usando cancelamento de eco ou multiplexação por divisão de frequência (FDM). Usando a codificação TC-PAM, o G.SHDSL atinge maiores taxas e distâncias, pois consome menos potência, e consequentemente gera menor sinal-ruído ou Difonia (BROADBAND, 2002). O TC-PAM usa 16 níveis de codificação, pois isso permite aumentar o tráfego de dados, o que faz com que melhore a eficiência espectral, pois permite um trafego maior de dados, podendo transportar até 36 timeslotes de 64 Kbps podendo chegar a 2,3 Mbps em um único par (DATACOM, 2010). O G.SHDSL substitui com êxito os antigos sistemas E1/T1 que fornecem respectivamente máximas de 2 Mbps e 1,5 Mbps, precisando de vários repetidores para atingir maiores distâncias (BROADBAND, 2002).

14 G.SHDSL.BIS O padrão G.SHDSL.bis é uma extensão do padrão G.SHDSL, e foi definida pela recomendação ITU-T G.991.2, anexos F e G, ficando conhecida como Bis ou Extended. Este padrão foi desenvolvido para garantir uma transmissão robusta de voz e dados sobre uma infraestrutura utilizando pares metálicos. O G.SHDSL.bis usa codificação 16TC-PAM ou 32-TCPAM, permitindo transportar até 89 timeslotes de 64 Kbps, atingindo taxas simétricas de 5,7 Mbps em um único par (DATACOM, 2010) podendo chegar a 22,8 Mbps agrupando até quatro pares. Caso um cliente necessite de taxas de transmissão superior ao limite atingido em uma única linha, os dados podem ser divididos em taxas mais baixas e transportados em linhas separadas. Nas extremidades de recepção, os dados dessas várias linhas são recombinados de volta para o fluxo de dados original (LOOP TELECOM, 2008). Uma característica importante deste padrão é a adaptação automática em caso de degradação ou falha de uma das linhas utilizadas na instalação, voltando então à taxa original quando a linha onde ocorreu a falha for restaurada. Por exemplo, se quatro linhas de 5.6 Mbps G.SHDSL são usadas para atingir uma taxa de dados de 22,4 Mbps, e uma delas falhar, as três linhas restantes continuam a trafegar dados, cada uma com sua taxa de transmissão original. O resultado da adaptação é um tráfego total de 16,8 Mbps. Quando a linha que falhou tem o seu funcionamento restaurado, o tráfego volta à taxa original de 22,4 Mbps. (LOOP TELECOM, 2008). 3 METODOLOGIA O objetivo do trabalho é comprovar a qualidade da tecnologia G.SHDSL.bis EFM, para isso foram escolhidas duas tecnologias usadas pelas operadoras para fornecer serviços de internet para fazer a comparação.

15 TECNOLOGIAS ESCOLHIDAS Conforme já mencionado (vide Tabela 1 - Tipo de conexões utilizadas pelas empresas), as conexões DSL ainda são as mais utilizadas pelas empresas, sendo assim para realizar os testes comparativos com o G.SDHDSL.bis EFM, escolheu-se as duas tecnologia mais recentes desse padrão. As tecnologias escolhidas foram o ADSL2+, e o VDSL2. A tecnologia ADSL2+ foi padronizada em 2003, através da recomendação ITU G Dependendo das condições da linha telefônica o ADSL2+ pode chega a 20 Mbps de Download e em torno de 1 Mbps de Upload a uma distâncias de até metros (CHLAMTAC; GUMASTE; SZABÓ, 2005). O ADSL2+ é uma tecnologia amplamente conhecida e domina a planta de banda larga no Brasil (TELETIME, 2010). O VDSL2 foi padronizado pela ITU G em maio de A tecnologia VDSL2 pode fornecer taxas de até 100 Mbps a curtas distâncias ou chegar a metros com taxas mais baixas. Por fornecer altas taxas, é uma boa opção para as operadoras fornecerem serviços avançados sobre pares de cobre (ERIKSSON; ODENHAMMAR, 2006). As operadoras tem adotado essa solução para atender condomínios, chegando com fibra até a entrada do condomínio e par de cobre até o cliente final. 3.2 CRITÉRIOS DE COMPARAÇÃO Para comparar as tecnologias algumas características foram levadas em consideração, são elas a vazão e as distâncias alcançadas por cada tecnologia. A distância atingida por uma tecnologia tem uma importância especial para as operadoras, pois quanto maior for a distância alcançada pela tecnologia, mais clientes serão atendidos com uma mesma estrutura. Já a vazão, corresponde à taxa de transmissão de dados suportada, e quanto maior esta taxa, mais serviços a operadora poderá fornecer a seus clientes. Para fazer o comparativo entre as tecnologias foram definidas algumas métricas relevantes na entrega de serviços multimídia, são elas, a Perda de Pacotes e o Jitter (CHANGBIN; LEI; BIN, 2007).

16 16 Perda de pacotes: a perda de pacotes em uma comunicação multimídia pode ser grave se atingir um determinado limite de pacotes perdidos, e pode afetar a qualidade do serviço. Passando desse limite e imagem pode começar a ficar com pausas e a voz pode sofrer interrupções. Jitter: Jitter é a variação não prevista no atraso (FOROUZAN, 2007). Para uma transmissão que não é sensível ao tempo, como por exemplo, o envio de um e- mail, esta variação no atraso não causa maiores impactos. Já para transmissões sensíveis ao tempo, como multimídia, esse fator é muito importante, já que ao transmitir pacotes de dados com imagem e áudio os pacotes devem chegar juntos. O problema surge quando os buffers de recepção de dados são esvaziados antes que tenham sido recebidos novos pacotes com conteúdo a ser reproduzido. Isso também causa uma impressão negativa na qualidade do serviço. 3.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA Para identificar se houve diferença significativa entre as tecnologias, foi feita a analise da variância, que encontra a média das amostras e as compara, para identificar se as médias encontradas são significativamente distintas ou não. Para verificar se houve uma diferença significativa foi determinada a probabilidade de erro de até 5%. Com base na probabilidade de erro e na variância das amostras coletadas, encontra-se o Valor P Padrão de Comparação, que determina se existe uma diferença significativa ou não entre as tecnologias, portanto, se o valor P encontrado for menor ou igual a 5%, existe diferença significativa entre as tecnologias, caso o valor encontrado for maior que 5%, a diferença encontrada no estudo não foi significativa, ou seja, os valores encontrados podem ter ocorrido por acaso. Durante as simulações conclui-se que estatisticamente 5 amostras eram suficientes para comprovar a confiabilidade dos testes. 4 DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS Neste capítulo será descrito como foram realizados os experimentos e as características levadas em consideração para definir os cenários de testes.

17 MULTIMÍDIA Como o objetivo é simular serviços multimídia, e nesse tipo de comunicação os fluxos de dados são altos e constantes, os testes foram realizados levando em consideração o tamanho máximo para o Payload de um quadro Ethernet, que são Bytes. O Payload refere-se apenas aos dados reais transmitidos em uma comunicação. Como as tecnologias são full duplex, os fluxos foram gerados simultaneamente no sentido de Download e Upload. Para uma comunicação Multimídia consideram-se duas modalidades de transmissão a Unicast e Multicast. Unicast: na transmissão Unicast é estabelecida uma conexão ponto a ponto, entre o usuário origem e o destino. Multicast: na transmissão Multicast os usuários dividem a mesma comunicação, possui um usuário transmitindo e vários recebendo. Nos experimentos foi usada uma transmissão Unicast, ou seja, uma máquina recebendo e gerando fluxo, o que é suficiente para avaliar as tecnologias em uma comunicação multimídia. 4.2 DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS Para comparar o desempenho das tecnologias propostas, optou-se por cenários de testes reais e para obter resultados mais próximos da realidade os cenários foram realizados em uma plataforma de testes de uma grande operadora do Brasil. Para avaliar as três tecnologias foram montados cenários que reproduziam exatamente, um dos cenários usados em campo pela operadora. Os cenários dos testes foram compostos por DSLAM, Roteadores, Modem, Gerador de Tráfego e Simulador de Linha, conforme a Figura 7.

18 18 Figura 7 - Cenário de Teste Fonte: Elaborado pela autora. Baseado no cenário proposto pela operadora, testes de sincronismo de linha e coleta de dados foram realizados em 10 cenários com distâncias distintas. Como o simulador de cabos da tecnologia G.SHDSL é limitado em metros, a distância máxima dos testes dessa tecnologia e do ADSL2+ ficou limitada a esse valor, com intervalos de 500 metros aproximadamente. Já o VDSL2 os testes foram realizados até metros, a distância máxima atingida pelo seu simulador. Para os testes, algumas variáveis do simulador de linha foram configuradas, como o tipo de cabo e o tipo de ruído inserido, em ambos os parâmetros seguiu-se os padrões usados pela operadora. O cabo usado em todos os cenários de testes foi do tipo 26 AWG (American Wire Gauge - Escala Americana Normalizada) que simula cabo de 0.4mm, por ter maior resistência representa o pior caso. O ruído usado foi do tipo Crosstalk - Interferência, que segundo a operadora é tipo de ruído que mais interfere nas tecnologias fornecidas sobre cobre. Para os testes do EFM G.SHDSL.bis foi usado no lado do Central Office um DSLAM da Huaway modelo MA5600 e um Roteador Cisco 3925, para simular o ponto remoto que representa o ambiente do cliente foi usado um Roteador da HP modelo MSR920 e um Modem EFM da Digistar. Para gerar tráfego foi usado o Gerador e Medidor de Tráfego N2x Agilent, que foi configurado para gerar fluxo nos dois sentidos, ele também é o responsável pela coleta dos dados específicos para geração das medidas de desempenho.

19 19 Para simular a rede externa foi usado o simulador de cabos DSL1100 da Spirent que simula até pés que equivale a metros. O ruído usado foi do tipo Crosstalk interferência, com ruído padrão dbm no lado do Central Office e dbm no lado do Ponto Remoto, que é o sugerido pelo fabricante do simulador para testes dessa tecnologia. Para os testes da tecnologia ADSL2+, no lado do Ponto Remoto foi usado o Modem ADSL2+ SpeedTouch da Thomson. Para simular a linha foi utilizado o simulador de cabos da Spirent modelo DSL410A, que simula linhas de até metros. Para gerar ruído foi usado o gerador de ruído DSL5500 da Spirent. O tipo de ruído inserido para testes do ADSL2+ segue a norma brasileira padrão Telebrás de abril de 1997, que propõe dois tipos de ruídos para testes de ADSL, os ruídos ETSI-A e B, para os testes foi usado o tipo ETSI-B simulando o efeito da Diafonia, com potência de -43 dbm no ponto remoto e no lado da operadora. Para os testes do VDSL2, no lado da operadora foi usado o mesmo DSLAM mudando apenas o tipo de interface, no ponto remoto foi usado o modem do fabricante ASTORIA Networks modelo ARCADYAN. Para simular as linhas foi usado o DSL8130 da Spirent que simula até metros, para gerar ruído foi usado o gerador de ruídos DLS5500 da Spirent, gerando ruído do tipo Crosstalk Interferência com níveis de -11,1 dbm no lado do Central Office e -13,9 dbm no lado do Ponto Remoto, que segundo a operadora são os níveis padrões de testes do VDSL2. 5 RESULTADO DA SIMULAÇÃO Ao todo foram feitas 300 medições, 5 medições para cada distância, repetidas para cada tecnologia, com ruído (C/R) e sem ruído (S/R). Utilizando os cenários descritos, a cada distância proposta foram gerados e coletados dados através do Gerador e Medidor de Tráfego, os dados coletados foram Taxas de Transmissão de Download e Upload, Perda de Pacotes no Download e Upload, Jitter no Download e Upload.

20 AVALIANDO AS TAXAS DE DOWNLOAD E UPLOAD Conforme demonstrado na Figura 8, as taxas de Download atingidas pelo VDSL2 em ambos os ambientes são superiores as demais tecnologias, porém em curtas distâncias elas caem abruptamente. Figura 8 - Taxas de Download e Upload, G.SHDSL com 1 linha 100,0 Taxas Download G.SHDSL.bis C/R G.SHDSL.bis S/R Taxas (Mbps) *escala log. 10,0 1,0 ADSL2+ C/R ADSL2+ S/R VDSL2 C/R VDSL2 S/R 0, Distância (m) Banda Mín. SD H.264 Banda Mín. HD H ,0 Taxas Upload G.SHDSL.bis C/R G.SHDSL.bis S/R Taxas (Mbps) *escala log. 10,0 1,0 ADSL2+ C/R ADSL2+ S/R VDSL2 C/R VDSL2 S/R 0, Distâncias (m) Banda Mínima SD H.264 Banda Mínima HD H.264 Fonte: Elaborado pela autora 3. * Para permitir melhor visualização das curvas em distâncias curtas as taxas foram apresentadas em escala logarítmica. 3 Como o simulador trabalha com distâncias em pés, ao converter pés para metros os valores ficaram quebrados.