Acesso residencial em banda larga

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Núcleo de Computação Eletrônica Mestrado em Informática Disciplina: MAB 735 Professor: Paulo Aguiar Acesso residencial em banda larga Agosto de 2000 Autor: Edmundo Lopes Cecílio

2 2B1Q AD/DA ADSL AMI ANSI AO/DI ATM CAP CDMA CMTS CSMA/CD DAVIC DBS DES DMT DOCSIS DSLAM DVB DVI ERB FDM FSAN HDSL HFC IP ISDL ISDN LCDS LLC LMDS MAC MAN MDSL MMDS NAT NT ONU PAM PDU POTS PSTN QAM QPSK RADSL RDSI SDSL SGBD SHDSL STM TDM TDMA UTP VDSL Glossário Two Binary One Quaternary Analógico para Digital / Digital para Analógico Asymmetric Digital Subscriber Line Alternate Mark Inversion American National Standards Institute Always On / Dynamic ISDN Asyncrhonous Transfer Mode Carrierless Amplitude Phase Code Division Multiple Access Cable Modem Termination System Carrier Sense Multiple Access / Colision Detection Digital Audio Visual Council Direct Broadcast Satellite Data Encryption System Discrete Multi-Tone Data Over Cable Interface Specification Digital Subscriber Line Access Multiplexer Digital Vídeo Bropadcasting Digital Video Óbice Estação Rádio Base Frequency Division Multiplexing Full Service Access Network High-speed data rate Digital Subscriber Line Hybrid Fiber Coax Internet Protocol ISDN Digital Subscriber Line Integrated Service Digital Network Local Communication Distribution System Logica Link Control Local Multipoint Distribution System Media Access Control Metropolitan Area Network Medium speed data rate Digital Subscriber Line Multichannel Multipoint Distribution System Network Address Translator Network Terminator Optical Network Unit Pulse Amplitude Modulation Protocol Data Unit Plain Old Telephone System Public Switched Telephone Network Qaudrature Amplitude Modulation Quadrature Phase Shift Keying Rate Adaptative Digital Subscriber Line Rede Digital de Serviços Integrados Symmetric Digitasl Subscriber Line Sistema Gerenciador de Banco de Dados Symmetric High-speed data rate Digital Subscriber Line Synchronous Transfer Mode Time Division Multiplexing Time Division Multiple Access Unshielded Twisted Pair Very high-speed data rate Digital Subscriber Line 2

3 Sumário GLOSSÁRIO... 2 SUMÁRIO... 3 ÍNDICE DE FIGURAS... 4 ÍNDICE DE TABELAS... 4 RESUMO INTRODUÇÃO UM MODELO DE SERVIÇO RESIDENCIAL DE BANDA LARGA OPÇÕES PARA A REDE DE ACESSO OPÇÕES BASEADAS EM INFRA-ESTRUTURA TELEFÔNICA IDSL: ISDN Digital Subscriber Loop ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Loop SHDSL - Symetric High speed data rate DSL VDSL: Very high-speed Digital Subscriber Loop Apreciação das soluções xdsl OPÇÃO BASEADA EM INFRA-ESTRUTURA DE TV A CABO Utilização do espectro Controle de acesso ao meio Segurança da informação OPÇÃO BASEADA EM INFRA-ESTRUTURA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA OPÇÕES BASEADAS EM REDES SEM FIO DBS Direct Broadcast Satellite MMDS Multi-chanel Multipoint Distribution Service LMDS ou LCMS Local Multipoint (Communications) Distribution Service A REDE INTERNA REQUISITOS COMPARTILHAMENTO DO ACESSO CABEAMENTO E CONTROLE DE ACESSO AO MEIO ARQUITETURA DE PROTOCOLOS PARA A CONVERGÊNCIA DE SERVIÇOS CONVERGÊCIA VIA PLANTA DE CABOS TELEFÔNICOS CONVERGÊNCIA VIA PLANTA DE CABEAMENTO HFC INTEGRAÇÃO DE SERVIÇOS SOBRE ATM: TRABALHO DO FÓRUM ATM QUESTÕES EM ABERTO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS

4 Índice de figuras Figura 1 Um modelo de serviço residencial de banda larga... 6 Figura 2 - Arquitetura geral da solução IDSL... 9 Figura 3 - Arquitetura da solução ADSL Figura 4 - Utilização do espectro da solução ADSL Figura 5 - Taxa de bits por baud na codificação DMT Figura 6 A taxa de downstream e o alcance da linha do assinante Figura 7 - Arquitetura geral das soluções HDSL, HDSL-2, SDSL e SHDSL Figura 8 - Arquitetura geral da solução VDSL Figura 9 - Comparação das soluções xdsl (exclui VDSL) Figura 10 - Planta de TV a cabo tradicional Figura 11 - Planta de TV a cabo baseada em HFC Figura 12 - Arquitetura para provimento de acesso via planta HFC Figura 13 - Distribuição do espectro da planta HFC Figura 14 - Arquitetura dos níveis físico e de enlace da especificação DOCSIS Figura 15 - Arquitetura geral da solução via DBS...21 Figura 16 - Ilustração da arquitetura da solução MMDS Figura 17 - Ilustração da organização do serviço LMDS Figura 18 - Arquitetura geral da rede interna Figura 19 - Arquitetura da especificação HomePNA Figura 20 - Utilização do espectro da solução HomePNA Figura 21 Uma arquitetura de protocolos para integração de serviços Figura 22 - Arquitetura geral para a integração de serviços via planta HFC Figura 23 - Arquitetura de referência para a integração de serviços fim a fim via ATM Figura 24 - Expectativa de penetração das soluções de acesso Índice de Tabelas Tabela 1 - Principais diferenças entre ADSL e ADSL Lite Tabela 2 - Taxas VDSL em função da distância Tabela 3 - Codificações de Nível Físico Utilizadas em Plantas HFC Tabela 4 - Evolução das tecnologias de acesso

5 Resumo Os dias atuais vêm sendo marcados por constantes citações ao acesso em banda larga. Este trabalho tem por objetivo apresentar, inicialmente, um modelo de arquitetura de redes que viabilize o acesso residencial em banda larga. A rede de acesso propriamente dita será então detalhada, tendo as principais características das soluções técnicas xdsl, modem cabo, sem fio e rede elétrica em implementação ou sendo consideradas, apresentadas. Os problemas e requisitos das redes internas às residências são também comentados. Ao final, são apontadas as opções que estão sendo discutidas em órgãos da área para a convergência de serviços fim a fim. 1. Introdução No início dos anos 90 grandes iniciativas foram tomadas pelas operadoras de redes públicas no sentido de que fosse viável o fornecimento de serviços de televisão interativa nas residências. Tecnologias foram desenvolvidas e experimentos práticos foram implementados. No entanto, em meados da mesma década ficou claro que essa não era uma aplicação cuja demanda estimada justificasse os altos investimentos necessários a sua disponibilização. Houve então uma tendência ao abandono das pesquisas em curso. Em contrapartida, foi nesta mesma época que a demanda para acesso à Internet, em especial à WWW explodiu. Foi percebido que a utilização da rede telefônica, tendo como base a comutação de circuitos, para o acesso à Internet não era, claramente, uma boa solução. A taxa obtida é pequena demais, em função da limitação que é imposta à banda passante pelos equipamentos utilizados na telefonia tradicional. Ainda, o emprego da comutação de circuitos para o transporte do tráfego de acesso à Web, que é tipicamente em rajadas, é ineficiente. Além disso, a rede telefônica foi planejada para conexões que duram, em média, poucos minutos, enquanto uma conexão à Internet pode levar horas. Na mesma época (meados dos anos 90) houve também grande popularização do uso da multimídia. Houve então um clamor, tanto de clientes quanto de provedores, pelo acesso residencial com maiores taxas e ao surgimento da necessidade, do ponto de vista das operadoras, de liberar a rede telefônica do uso para acesso às redes de dados, sejam a Internet (Web) ou redes corporativas. As soluções que estão em uso ou ainda encontram-se em fase de pesquisa para o acesso residencial em banda larga podem ser organizadas em 4 categorias: baseadas no uso da planta de cabos telefônicos, baseadas na planta de TV a cabo, baseadas na planta de distribuição de eletricidade e baseadas em redes sem fio. Na Seção 2 será apresentado um modelo genérico de acesso residencial em banda larga. Nesse modelo são identificados os principais tipos de rede que devem existir. A rede de acesso, que é aquela que, e- fetivamente, viabiliza o acesso residencial em banda larga, é definida. Na seção seguinte são apresentadas as tecnologias referentes às principais soluções para implementação da rede de acesso. Características relativas às codificações de nível físico, equipamentos necessários, protocolos de nível 2 utilizados, taxas obtidas e compartilhamento, entre outras, são discutidas. Na Seção 4, os requisitos, problemas e principais propostas de solução para a rede interna às residências são considerados. As questões referentes à arquitetura de protocolos fim a fim, ou seja, entre os provedores de serviços e conteúdos e os equipamentos nas residências, que estão sendo consideradas para a convergência 1, serão discutidas na Seção 5. Finalmente, na conclusão, são apresentadas algumas perspectivas. Cabe destacar que, para todas as tecnologias discutidas, serão ressaltados os detalhes referentes às iniciativas de padronização das soluções já em uso ou em fase de concepção. 1 Integração dos tráfegos de dados oriundos de aplicações textuais, de áudio e de vídeo. 5

6 Deve ser considerado que, além de aplicáveis ao acesso residencial, todas as opções discutidas nesse trabalho podem ser aplicadas também à viabilização do acesso em banda larga para empresas. Na realidade, algumas das soluções, como poderá ser percebido em função das taxas possíveis de serem implementadas, se destinarão prioritariamente ao acesso empresarial, como é o caso da tecnologia VDSL, sem que, no entanto, sejam descartadas para o acesso residencial. 2. Um modelo de serviço residencial de banda larga O ITU-T define [19] serviços de banda larga como sendo aqueles que requeiram canais de transmissão capazes de oferecer o suporte à taxas maiores do que 2,048 Mbps 2. Atualmente, no entanto, o termo banda larga tem sido empregado popularmente para significar o acesso a redes de dados com quaisquer taxas, desde que superiores àquelas dos modems analógicos, ou seja, maiores do que 33,6 Kbps para upstream (do usuário para o provedor) e 56 Kbps para downstream (do provedor para o usuário). Sendo assim, serão também apresentadas nesse trabalho soluções de acesso que, oficialmente, segundo o ITU-T, não seriam de banda larga, mas que, no entanto, são aderentes à classificação popular de banda larga. Um modelo [1] para a arquitetura de serviço residencial de banda larga é apresentado na Figura 1. Provedores de Serviços Serviços Diversos ISP (POP) Provedores de Rede de Acesso Redes Internas Serviços Locais Internet Rede de Banda Larga Regional Head End Rede de Acesso Redes Corporativas Centro Operacional Regional Convergência? Taxas? QoS? Interoperabilidade? Cache Web? Segurança? Figura 1 Um modelo de serviço residencial de banda larga O tráfego existente entre um equipamento terminal (computador, set-top box 3, telefone, etc) situado em uma residência e o provedor de um serviço passa por cinco redes diferentes: 1. A rede do provedor de serviços. 2. A rede regional de banda larga. 3. A rede do head-end ou central telefônica do provedor do serviço de acesso. 4. A rede de acesso ou de distribuição. 5. A rede interna à residência. 2 A definição formal especifica taxas maiores do que o acesso primário da ISDN, cujos detalhes serão apresentados na Seção 3. Nos EUA a taxa do acesso primário é 1,544 Mbps. 3 Set top box é o equipamento decodifcador de vídeo dos serviços de TV por assinatura. 6

7 A rede do provedor de serviços é formada, tipicamente, por uma ou mais redes locais de alta velocidade interconectadas. Elas interligam equipamentos do tipo, servidores de vídeo e áudio, servidores WWW com conteúdo de banda larga, SGBD multimídia, etc. Esta rede pode estar conectada a redes legadas, como por exemplo, a rede telefônica tradicional, quando for o caso do provimento de serviços de voz sobre IP, ou às redes de distribuição de vídeo analógico. A rede regional de banda larga é, normalmente, um backbone situado no interior de uma cidade ou de uma grande região metropolitana. Suas principais finalidades são interligar as redes dos provedores de serviços às redes dos head-end dos provedores de rede de acesso e interligar esses provedores a backbones de níveis nacional e internacional. A rede do head-end é utilizada para a interligação dos equipamentos que servem como concentradores, multiplexadores e roteadores para os acessos das residências aos servidores locais dos provedores de serviço de acesso. Esses servidores implementam funcionalidades do tipo autenticação, administração, gerenciamento, cache de conteúdo e firewall, entre outras. A principal finalidade da rede do head-end é realizar o roteamento tanto do tráfego entre usuários da sua rede de acesso, quanto do tráfego desses usuários para a rede regional de banda larga. No caso das soluções baseadas na rede telefônica, essa rede poderá estar situada nas centrais telefônicas de grande porte e/ou interligar equipamentos situados em centrais de pequeno porte. Conforme será citado posteriormente, alguns dos equipamentos dessa rede poderão estar instalados remotamente. Dependendo dos serviços disponibilizados pela rede de acesso, a rede do head-end pode também servir como gateway para redes legadas como, por exemplo, a rede telefônica tradicional. A rede de acesso ou de distribuição é aquela que implementa o provimento da banda larga na chamada última milha 4, ou seja, é a rede que chega às residências. Os equipamentos e as funcionalidades dessa rede estão restritos, normalmente, àquelas dos níveis físico e de enlace. Dadas a extensão e a capilaridade desta rede, é para as tecnologias de transmissão de dados, implementação e manutenção desta rede que são necessários os maiores investimentos para fornecimento de acesso residencial. No interior das residências ou mesmo das empresas que se utilizem da rede de acesso é localizada a rede interna. Sua finalidade é interligar os diversos equipamentos terminais de serviços de banda larga ao equipamento terminador do provedor de serviço de acesso (proprietário da rede de acesso) escolhido pelo usuário. Exemplos destes equipamentos terminadores são modems cabo e modems ADSL, entre outros. 3. Opções para a rede de acesso As principais opções para a implementação da rede de acesso podem ser assim organizadas: 1. Baseadas em infra-estrutura telefônica: ISDN, ADSL, SHDSL e VDSL. 2. Baseadas em infra-estrutura de TV a cabo: Modem cabo. 3. Baseada em infra-estrutura de distribuição de energia elétrica: PowerLine. 4. Baseadas em redes sem fio: DBS, MMDS e LMDS (ou LCDS). 4 Última milha é o termo pelo qual a ligação entre o aparelho telefônico de um assinante e a central que o serve é conhecida. 7

8 3.1. Opções baseadas em infra-estrutura telefônica A principal motivação que as empresas da área de telefonia tiveram para pesquisar soluções de acesso em banda larga foi o aproveitamento da extensa planta de cabeamento de cobre já instalada na última milha. Diversas soluções foram pesquisadas e implementadas, sendo algumas delas assimétricas, oferecendo taxa maior para downstream do que para upstream, e outras simétricas. Todas essas soluções envolvem a transmissão de sinais digitais ou analógicos sobre a linha do assinante, sendo conhecidas com o nome genérico de DSL (Digital Subscriber Loop). De acordo com as características da solução, como por exemplo, taxas possíveis de serem alcançadas (em bits por segundo) e a presença de simetria ou não, seu nome ganha uma nova letra, equivalente à abreviatura de um prefixo que precede DSL, como, por exemplo, Asymmetric DSL (ADSL) e Very high bit rate DSL (VDSL), entre outras. A diversidade de opções, além dessas já citadas, levou ao surgimento do termo xdsl, que abrange todas as opções DSL. Nessa categoria de opções, este trabalho apresentará com maior ênfase a tecnologia ADSL, onde os principais aspectos referentes à arquitetura, componentes e protocolos de nível físico e de enlace serão discutidos. As demais soluções, SDSL e VDSL, serão abordadas no que diz respeito às diferenças em relação à tecnologia ADSL. Cabe destacar que nem todas as tecnologias DSL foram padronizadas, fato que originou muitas opções diferentes e proprietárias, como RADSL, SDSL e HDSL-2, entre outras. Serão abordadas neste trabalho, prioritariamente, as soluções padronizadas. As soluções proprietárias serão citadas quando seu entendimento for relevante no contexto da tecnologia padronizada em questão IDSL: ISDN Digital Subscriber Loop Esta é a solução conhecida como ISDN (RDSI), que já se encontra em franca utilização em diversos países, incluindo o Brasil 5. O objetivo da tecnologia, no que diz respeito ao acesso residencial, é prover uma taxa de comunicação de dados de 128 Kbps, baseado na multiplexação no tempo síncrona (TDM) de duas linhas telefônicas operando a 64 Kbps cada (os chamados canais B), em um único par trançado de cabos telefônicos. Há também um canal de sinalização, chamado de canal D, normalmente de 16 Kbps 6, que também é multiplexado no tempo juntamente com os canais de dados. Este é o serviço de acesso básico, conhecido como BRI (Basic Rate Interface). Uma outra opção de serviço é o a- cesso primário, ou PRI (Primary Rate Interface), constituído por 30 canais B e 1 canal D, além de um canal destinado à sincronização e alarmes de nível físico, perfazendo a taxa de 2,048 Mbps, equivalente ao sinal E-1. A arquitetura geral da solução ISDL pode ser observada na Figura 2. É necessária a instalação de um equipamento terminador 7 no site do usuário. Esse equipamento realiza a conversão entre os protocolos de nível físico utilizados no interior da residência e aquele utilizado no acesso à central ISDN. No interior da residência, quando do uso do acesso básico, pode ser utilizada uma barra formada por dois pares de cabo de par trançado para a conexão dos equipamentos terminais ao terminador. Caso o usuário deseje conectar um equipamento que não seja compatível com a ISDN, como um telefone ou um FAX tradicionais, um adaptador deve ser utilizado. Este adaptador tratará da conversão AD/DA necessária ao para/do equipamento se integrar à ISDN e implementará a sinalização necessária. O equipamento terminador de rede pode estar embutido no modem interno (ou externo) ou no próprio telefone ISDN, dependendo do tipo de serviço que for adquirido. Para o acesso básico (BRI), a barra de fios ligada ao equipamento terminador pode receber a conexão de até 8 dispositivos ISDN. Apenas 2 deles poderão transmitir em paralelo, mas todos poderão estar conectados simultaneamente. A sinalização do canal D se encarrega da correta multiplexação entre os tráfegos desses equipamentos. No caso do acesso primário, não é possível a utilização de uma barra de fios. O próprio equipamento terminador recebe a ligação dos equipamentos ISDN. Equipamentos como PABX, por exemplo, incorporam a implementação do terminador. 5 No Rio de Janeiro a tecnologia é comercializada pela Telemar em seu produto chamado DVI. 6 Também pode ser de 64 Kbps. 7 A padronização do ITU-T chama esse equipamento de NT-1 (Network Terminator). 8

9 Head end ou Central Telefônica Acesso residencial em banda larga Site do Usuário Rede de Circuitos Central Telefônica ISDN Rede de Comutação do Head-end end UTP: 5 Km Rede interna Terminador Modem ISDN Telefone Digital NT-1 MAN... Rede de Pacotes TDM Adaptador Telefone Comum Figura 2 - Arquitetura geral da solução IDSL A ISDN é a única solução que não implementa, a priori, um serviço de transmissão de dados do tipo always on, ou seja, permanentemente conectado (disponível para recepção e transmissão de dados). Em princípio, o usuário deve discar o número ISDN de um provedor de serviços de transmissão de dados, provavelmente baseado em IP, para que a rede ISDN estabeleça, via comutação de circuitos baseada em TDM síncrono, um canal dedicado para a comunicação. Se o usuário desejar estabelecer uma comunicação interativa de áudio, dependendo de se o destinatário estiver na ISDN ou na rede telefônica tradicional, as sinalizações ISDN e SS7 8 se encarregarão de estabelecer a conexão, realizando as conversões necessárias. Também é possível o acesso a serviços baseados em comunicação de pacotes, via X.25. Há uma opção chamada AO/DI [20] (Always On, Dynamic ISDN), ainda não padronizada, que viabiliza a comunicação de pacotes via canal de sinalização (D), limitada a 9,2 Kbps. Esta comunicação pode ser suficiente para que aplicações do tipo correio eletrônico e telemetria fiquem permanentemente funcionando. Quando o usuário desejar acessar recursos que exigirão banda maior do que os 9,2 Kbps já disponíveis, a sinalização do canal D se encarrega de estabelecer conexões via canal B. O acesso primário exige a presença de dois pares trançados de cabos telefônicos para o transporte de seus sinais entre a central e o terminador de rede. Em ambos os acessos, básico e primário, a codificação de nível físico utilizada é a AMI, que implementa 1 bit por baud. No caso do acesso básico a banda utilizada é de 0 até cerca de 100 Khz, enquanto no acesso primário, é de 0 a cerca de 2 MHz em cada par. Sendo assim, não é possível a transmissão da telefonia tradicional, com banda necessária de 0 a 4 KHz, em paralelo com quaisquer dos dois acessos. Conforme foi apresentado na Figura 2, a distância possível de ser alcançada em cabos de cobre com essa codificação de nível físico usada entre a central e o equipamento terminador é de aproximadamente 5,5 Km, no caso do acesso básico. Para o acesso primário, devido às altas freqüências presentes no sinal, são necessários repetidores aproximadamente a cada 2 km ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Loop Motivação e arquitetura geral Além do aproveitamento da planta telefônica, uma motivação importante para o desenvolvimento dessa solução de acesso, iniciada em fins da década de 80, foi a intenção de se prover acesso a serviços tipicamente assimétricos como, por exemplo, vídeo sob demanda. Uma vez que, conforme já foi citado, 8 Esta é a sinalização utilizada na rede telefônica tradicional. 9

10 essa aplicação acabou por não ser efetivamente implementada, a tecnologia acabou sendo aproveitada para, principalmente, acesso à WWW, já que a assimetria de banda também se aplica a essa aplicação. A arquitetura geral da solução ADSL é apresentada na Figura 3. Head end ou Central Telefônica Site do usuário PSTN E1, E3... Central Telefônica POTS MAN... FDM UTP: 5,5 Km Modem xdsl Rede de Comutação do Head-end end DSLAM Splitters Rede interna Figura 3 - Arquitetura da solução ADSL Esta solução caracteriza-se por utilizar apenas um par de cabos de par trançado, normalmente aquele já utilizado para ligação do aparelho telefônico do assinante à central, para a transmissão de voz e dados. Para isso, é utilizada a técnica de multiplexação com base na divisão da freqüência (FDM). A banda de 4 KHz necessária à transmissão da conversação telefônica tradicional é preservada, sendo possível a transmissão de dados em paralelo com conversações telefônicas. O splitter realiza a junção e separação, implementando as devidas filtragens entre a faixa de freqüências da conversação de áudio e a faixa reservada para a transmissão de dados. A utilização do espectro de freqüências será discutida posteriormente. Algumas implementações já incorporam o splitter do usuário nos modems internos ou externos. O DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) é implementado na forma de um equipamento comutador de dados que interliga as linhas dos assinantes com a rede do head-end. Nessa solução, a rede do head-end pode estar junto a uma central telefônica. Os protocolos implementados nesses equipamentos englobam, normalmente, até o nível de rede. Dependendo do número de assinantes que se deseja atender e/ou das condições de propagação do sinal na linha, o DSLAM pode ser instalado fora da central telefônica, mais próximo ao site do usuário, e ser operado remotamente. Nível físico As codificações CAP (Carrierless Amplitude Phase) e DMT (Discrete multi-tone) foram propostas e implementadas nas primeiras soluções ADSL. Após muitos testes e intensa argumentação entre os grupos desenvolvedores dessas codificações, a última (DMT) foi a escolhida. Tal decisão foi tomada sob a chancela do ITU-T [8] e com o apoio da comunidade de vendedores da área. Ainda assim, diversos fabricantes implementam ambas as soluções. A codificação DMT pode ser considerada como modulação QAM em subcanais de freqüência (FDM) [2]. O espectro de freqüências é dividido em subcanais de 4 KHz de largura de banda, separados por uma banda de guarda de 150 Hz. Esses subcanais transportam bits modulados via QAM em 4 Kbaud, com até 15 bits por baud, dependendo das características da linha. A determinação de quais os subcanais que podem ser utilizados e quantos bits por baud cada subcanal pode tolerar é obtida com a realização de testes na linha do assinante. A utilização do espectro de freqüências na tecnologia ADSL pode ser observada na Figura 4. 10

11 A largura de banda utilizada é de aproximadamente 1,1 MHz. Essa banda é dividida em três canais, um reservado para a telefonia tradicional (de 0 a 4 KHz), conforme já foi citado, outro para a transmissão upstream (24 a 136 KHz) e um terceiro para downstream (140 A KHz). A solução que utiliza até KHz para downstream é conhecida como ADSL Full Rate [8]. Há uma alternativa que utiliza larguras de banda menores tanto para up como downstream, que é conhecida como ADSL Lite [9]. POTS Upstream Downstream 1,5 Mbps (Lite Lite) 8 Mbps (Full Rate) Freqüência (khz) Figura 4 - Utilização do espectro da solução ADSL Quando a prestadora do serviço optar por também disponibilizar o serviço ISDN no mesmo par trançado utilizado pelo serviço ADSL, as freqüências deste último devem iniciar-se em 140 KHz, respeitando assim os cerca de 100 KHz da banda necessária a codificação utilizada pela ISDN. A utilização da técnica de cancelamento de eco (assinalada na Figura 4 pela linha pontilhada), a exemplo do que acontece nos modems analógicos atualmente em uso, viabiliza a utilização do espectro reservado para a transmissão upstream também para downstream. Essa alternativa faz com que a freqüência máxima utilizada para downstream seja menor do que KHz, fato que pode permitir a u- tilização de linhas de assinante de maior comprimento. Levando-se em conta a relação sinal-ruído e largura de banda disponíveis, as taxas máximas teóricas, em bits por segundo, que podem ser obtidas são: Upstream: 25 subcanais de 4 Kbaud a 15 bits por baud: 1,5 Mbps. Downstream: 249 subcanais de 4 Kbaud a 15 bits por baud: 14,9 Mbps. A codificação DMT permite que o serviço seja disponibilizado com granularidade de 32 Kbps, ou seja, podem ser vendidos acessos em taxas múltiplas de 32 Kbps. A condição física dos cabos de par trançado ou a presença de interferências como, por exemplo, sinais de estações de rádio AM em determinada freqüência, podem levar à redução da taxa de bits transmitida em determinados subcanais, ou mesmo inviabilizar a utilização de alguns deles. Conforme já foi citado, a linha do assinante deve ser testada para que o limite de bits por baud por subcanal seja determinado. Essa situação é ilustrada na Figura 5. Subcanais de 4 KHz Consegue -se até 15 bits por subcanal Interferência Resposta em freqüência Taxa em bits por subcanal do meio físico Figura 5 - Taxa de bits por baud na codificação DMT 11

12 Quando o limite de taxa por subcanal é determinado previamente, a solução é conhecida como ADSL com taxa fixa. Há uma alternativa, cujo procedimento é padronizado pelo ITU-T [10], conhecida como RADSL (Rate Adaptative DSL), que determina a taxa por subcanal dinamicamente. Testes de ADSL realizados em linhas com excelente condição física, ou seja, cabos novos, e sem a presença de interferências, apresentaram os resultados mostrados na Figura 6 [2]. 9,0 8,16 8,0 7,71 7,0 6,0 5,41 5,0 4,48 4,0 3,62 3,0 2,98 2,66 2,43 2,0 1,0 0, Distância em Km Figura 6 A taxa de downstream e o alcance da linha do assinante Taxa de downstream em Mbps ADSL Lite ADSL Lite [9] é uma versão de ADSL que provê taxas menores. A principal motivação para o desenvolvimento dessa tecnologia foi o barateamento e a simplificação, tanto dos equipamentos necessários, quanto da instalação dos mesmos. As principais diferenças existentes entre as duas tecnologias estão apresentadas na Tabela 1. Tabela 1 - Principais diferenças entre ADSL e ADSL Lite Característica ADSL Full Rate ADSL Lite Taxa máxima de upstream (Mbps) 1,5 0,512 Taxa máxima de downstream (Mbps) 14,9 1,5 Utilização de splitter Sim Não Modo de transferência ATM e STM Só ATM Gerenciamento de consumo de energia elétrica Não Sim Retreinamento rápido Não Sim ADSL Lite não utiliza o splitter para a separação do canal de 4 KHz destinado à telefonia tradicional, embora permita a transmissão dos sinais da mesma. A falta dessa isolação entre as duas bandas faz com que a rápida alteração na impedância da linha por ocasião da retirada do telefone do gancho cause interferência na transmissão de dados. Visando minimizar as conseqüências desse problema, foi definida uma forma de que um rápido treinamento seja realizado pelas extremidades da comunicação para que novos limites por subcanal sejam definidos. ADSL Lite faz o gerenciamento da utilização de energia elétrica de forma a minimizar o consumo por parte do modem, normalmente instalado no interior de um computador. Dessa forma, quando o computador entrar em modo stand-by, o modem também o faz SHDSL - Symetric High speed data rate DSL Esta solução tem como principal característica a implementação de taxas simétricas para down e upstream. Na realidade, SHDSL é a última, pelo menos até o momento, de quatro soluções para transmissão simétrica em cabos de par trançado telefônico, sem que seja considerada a solução ISDN. A pri- 12

13 meira é a HDSL (High data rate DSL), a segunda é a HDSL-2 e a terceira é SDSL (Symmetric DSL). A arquitetura genérica das quatro soluções citadas está apresentada na Figura 7. Head end ou Central Telefônica PSTN E1, E3... Central Telefônica Site do usuário POTS MAN... FDM Modem HDSL 1, 2 ou 3 pares Rede de Comutação do Head-end end DSLAM Rede interna Figura 7 - Arquitetura geral das soluções HDSL, HDSL-2, SDSL e SHDSL A diferença entre as quatro soluções, conforme será discutido a seguir, reside principalmente na quantidade de pares trançados de cobre utilizados e nas codificações de nível físico. Essas diferenças influenciarão diretamente no relacionamento entre a taxa de transmissão e o alcance do cabeamento de cobre. HDSL High speed data rate DSL Esta foi a primeira das soluções simétricas da família DSL. A motivação para o seu desenvolvimento foi a substituição das soluções T1 e E1 das hierarquias digitais plessiócronas (PDH) americana e do ITU-T, respectivamente, por uma solução que dispensasse o uso de repetidores. Os sinais T1 e E1 tradicionais (ISDN) exigem repetidores a cada 2 Km, aproximadamente, em função da codificação de nível físico utilizada, que é a AMI bipolar. AMI implementa 1 bit por baud, necessitando então de cerca de 1,544 (2,048) MHz de largura de banda em cada sentido. T1 e E1 usam dois pares de cabo de par trançado, um para cada sentido de transmissão. As altas freqüências presentes neste sinal exigem a utilização dos já citados repetidores. HDSL utiliza a codificação de nível físico 2B1Q, que implementa 2 bits por baud, fato que reduz a banda necessária de 1,544 (2,048) MHz para 768 (1,024) KHz. Tal fator leva à dispensa de repetidores nas linhas entre central e site do usuário de até cerca de 4 Km de comprimento. Essa tecnologia é amplamente utilizada atualmente na ligação de ERBs da rede de telefonia celular às redes fixas e no provimento de serviços de transmissão de dados simétrica em geral, baseados nos sinais T1 e E1. Uma desvantagem dessa tecnologia é que a codificação utilizada não permite a implementação de granularidades no provimento do serviço, ou seja, a taxa é limitada a 1,544 ou 2,048 Mbps, dependendo da hierarquia adotada no país. Não há alternativas de menor taxa. Por utilizar todo o espectro a partir de 0 Hz até cerca de 768 ou KHz, HDSL não permite a transmissão da telefonia tradicional (0 a 4 KHz) ou ISDN (0 a 80 KHz) no mesmo par de cabos. HDSL 2 Nos EUA, em cerca de aproximadamente 4 anos, (1991 a 1995) [21], o número de linhas T1 instaladas passou de 200 mil para 4 milhões. Essa demanda tornou difícil a continuação do uso de dois pares de 13

14 cabo para cada enlace T1 vendido. Houve então uma pressão por parte dos provedores de serviços de transmissão de dados por uma solução que só utilizasse um par de cabos de cobre. Após o surgimento de soluções proprietárias como, por exemplo, MDSL (Medium speed data rate DSL), surgiu a tecnologia HDSL 2, que implementa o mesmo serviço simétrico que HDSL, mas em apenas um par, com pelo menos o mesmo alcance de utilização. Essa tecnologia ainda está sendo desenvolvida pela ANSI, juntamente com algumas empresas. Duas codificações de nível físico estão sendo avaliadas: CAP e 2B1Q. No entanto, o surgimento de uma nova tecnologia simétrica, cuja pesquisa é conduzida atualmente pelo ITU-T, a SHDSL, a ANSI reduziu o ritmo da pesquisa em HDSL-2. Esse fato não impediu que soluções HDSL proprietárias estejam sendo disponibilizadas pelos fabricantes de equipamentos de DSL. SDSL Symmetric DSL Paralelamente ao esforço da ANSI na obtenção de uma solução simétrica que utilizasse apenas um par trançado de cobre para o oferecimento das taxas básicas da hierarquia PDH (1,544 Mbps), a ETSI conduziu uma pesquisa na Europa que produziu a tecnologia conhecida como SDSL. SDSL utiliza codificação 2B1Q e avançadas técnicas de cancelamento de eco e equalização adaptativa para atingir o mesmo objetivo de HDSL-2, mas de forma que granularidades menores que 2,048 Mbps sejam possíveis de serem implementadas. SHDSL Symmetric High speed data rate DSL O ITU-T conseguiu reunir os esforços da ANSI e ETSI em torno da utilização da codificação Trelis Coded PAM para a implementação de uma solução que oferecesse taxas simétricas, com granularidades de 192 a Kbps, a até 8 km, utilizando apenas um par trançado de cabos. É esperada para o início do ano de 2001 a conclusão da pesquisa, dos testes e a aprovação do padrão referente à tecnologia, batizado de G [11]. Caso sejam empregados repetidores em nível físico, essa solução poderá ser empregada em até cerca de 20 Km de cabeamento de cobre. Da mesma forma que suas predecessoras (HDSL, HDSL-2 e SDSL), esta solução não prevê a transmissão de telefonia tradicional ou RDSI em paralelo VDSL: Very high-speed Digital Subscriber Loop VDSL foi inicialmente pensada como a tecnologia de evolução do ADSL, ou seja, assimétrica. No entanto, dada a elevada taxa implementada, a sua utilização de forma simétrica foi considerada e, após pesquisas, foi tornada possível. A tecnologia ainda não foi padronizada e nem teve o seu desenvolvimento concluído. A arquitetura geral da solução pode ser observada na Figura 8. A versão assimétrica prevê até 6,4 Mbps de upstream e até 52 Mbps de downstream, enquanto a versão simétrica prevê até 26 Mbps em cada direção. Essas elevadas taxas exigem a instalação de fibra óptica até um ponto nas proximidades do site do usuário, o chamado nó óptico 9. Nele é instalado um concentrador dos sinais VDSL que chegam às residências (empresas) via cabos de par trançado (1 par por assinante). Tal perfil faz da tecnologia uma boa candidata a ser utilizada em hospitais, hotéis, condomínios, universidades e grandes prédios em geral. A Tabela 2 apresenta o relacionamento entre taxa (em bps) e o alcance dos cabos de cobre, ou seja, a distância entre o nó óptico e os assinantes. O espectro de freqüências utilizado pela tecnologia VDSL vai de aproximadamente 1,1 MHz até cerca de 30 MHz, dependendo da taxa utilizada, ou seja, não se sobrepõe ao espectro de ADSL. As freqüências dos canais de radioamadorismo se distribuem nesta parte do espectro, fato que leva à existência de uma grande expectativa a cerca de possíveis interferências. 9 O nó óptico é a extremidade do lado do usuário das soluções conhecidas como FTTC (Fiber To The Curb), FTTB (Fiber To The Buiding) ou FTTN (Fiber To The Neighborhood). 14

15 Head end ou Central Telefônica PSTN E1, E3... Central Telefônica Site do usuário POTS MAN... Fibra Nó Óptico (ONU) UTP Modem xdsl Rede de Comutação do Head-end end DSLAM FDM Rede interna Figura 8 - Arquitetura geral da solução VDSL A codificação a ser utilizada no meio físico ainda não foi definida. Dois fóruns de empresas, a VDSL Aliance e a VDSL Coalition promovem suas propostas, DMT e CAP, respectivamente, a exemplo do que ocorreu com ADSL. O ITU-T assumiu a liderança da pesquisa da tecnologia e já batizou o futuro padrão, interinamente, de G.VDSL. Outra organização importante no desenvolvimento dessa tecnologia é a iniciativa FSAN (Full Services Access Network), que trabalha no desenvolvimento de uma solução para a integração de serviços fim a fim, desde o provedor de conteúdo até o equipamento terminal do usuário, e adotou a tecnologia VDSL como implementação do nível físico da rede de acesso. Essa iniciativa será novamente abordada na Seção 5. Tabela 2 - Taxas VDSL em função da distância Assimétrica Simétrica Up (Mbps) Down (Mbps) Dist (metros) Taxa (Mbps) Dist (metros) 6, ,3 38, , , , , ,6 6, , , Apreciação das soluções xdsl As diversas opções, até mesmo as proprietárias, já estão em franca utilização em muitos países, incluindo o Brasil. No entanto, apesar de todas preverem a utilização dos cabos de par trançado já existentes, está sendo necessária a seleção de cabos e, em alguns casos, o serviço não pode ser instalado. Diversos fatores ainda encontram-se sendo pesquisados visando a maior facilidade na implementação e utilização dos serviços. Alguns dos fatores mais importantes estão listados a seguir: Atenuação em função da distância; Presença de ruídos diversos e influência de ruídos impulsivos; Crosstalk, NEXT e FEXT; 15

16 Ingresso e egresso de radiofreqüências; e Compatibilidade espectral em cabos multi-par com serviços diferentes presentes. A Figura 9 apresenta um resumo das opções xdsl (exceto VDSL) e as suas taxas e distâncias de emprego. Alcance de utilização em pés Taxa em Kbps Figura 9 - Comparação das soluções xdsl (exclui VDSL) 3.2. Opção baseada em infra-estrutura de TV a cabo A partir de meados dos anos 90, as operadoras de TV a cabo passaram a investir na pesquisa de como poderiam aproveitar a elevada banda passante disponível dos seus cabos para prover serviços de comunicação de dados bidirecionais aos seus assinantes. Os cabos coaxiais utilizados atualmente podem ter banda passante de até cerca de 750 MHz ou mais. O resultado foi o desenvolvimento do modem cabo, que permite a utilização de canais de parte da banda de freqüências disponível, de forma compartilhada, para a transmissão de dados. A migração de uma planta de cabeamento analógica unidirecional para uma planta digital bidirecional não é, no entanto, simples e nem barata. As plantas analógicas que não contam com cabos de fibra óptica, têm elevado número de assinantes por tronco de cabo coaxial e utilizam grande número de ampli- Cabo coaxial tronco Multiplexa os (diferente do feeder) programas nos canais de freqüência Mais de 30 amplifi- Programas cadores por tronco Derivação (drop drop) Até 200 m de cabo coaxial flexível Head End Até 25 Km Milhares de casas servidas Divisor Amplificador (2 ou 3 por feeder) Alimentador (feeder feeder) Até 3 Km de cabo coaxial rígido Figura 10 - Planta de TV a cabo tradicional 16

17 ficadores no caminho do head-end até a casa do assinante. A Figura 10 apresenta a arquitetura da planta de TV a cabo tradicional. A digitalização e a transformação desse tipo de planta em bidirecional exige alto investimento na troca de amplificadores. Além disso, uma vez que há grande concentração de assinantes por cabo coaxial tronco, um grande compartilhamento desses troncos será necessário, fato que pode diminuir a taxa disponível por residência. É necessária a utilização da solução híbrida com cabos de fibra óptica e coaxiais HFC, cuja arquitetura é apresentada na Figura 11. Multiplexa os programas nos canais de freqüência Programas e Serviços Fibra óptica Nó óptico Derivação (drop drop) Até 200 m de cabo coaxial flexível Head End Até 25 Km 500 a 2000 casas servidas Divisor Amplificador (2 ou 3 por feeder) Alimentador (feeder feeder) Até 3 Km de cabo coaxial rígido Figura 11 - Planta de TV a cabo baseada em HFC A utilização de troncos de fibra na ligação de nós ópticos (concentradores) ao head-end reduz o nível de compartilhamento do tráfego de dados, uma vez que, além da própria banda passante da fibra ser maior, os nós ópticos servem a uma quantidade menor de assinantes, cerca de 500 a 2.000, do que na planta com troncos de cabo coaxial. A necessidade de amplificadores também é bastante reduzida, limitada a apenas dois ou três por cabo alimentador. Head-end end Rede Interna Rede Interna Servidores, DHCP, Cache, Provedores, Gerência, etc Set-top top Box Para a Rede Regional de Banda Larga ( E1, T1, STM ) Roteador Rede de Comutação Cable Modem Termination System (Cable Router) Rede HFC Rede Telefônica Software de login Cable Modem Ethernet, USB, PCI Figura 12 - Arquitetura para provimento de acesso via planta HFC A arquitetura da solução para provimento de serviço de acesso via planta de TV a cabo baseada em HFC é apresentada na Figura

18 Utilização do espectro A distribuição típica dos sinais no espectro da planta HFC é apresentada na Figura 13. Conforme já foi citado, os cabos coaxiais instalados na maioria das plantas de TV a cabo atuais têm banda passante de até cerca de 750 MHz, no entanto, existem soluções com cabos de 900 MHz de banda.. Up stream Canais de Vídeo Analógico Down stream Reservado Para uso Futuro MHz 600 a 750 MHz 5 a 40 MHz CMTS Cable modems Figura 13 - Distribuição do espectro da planta HFC Quando os sinais de vídeo forem transmitidos de forma digitalizada, essa distribuição certamente será alterada, pois os canais não necessitarão de 6 (ou 8) Mhz de largura de banda. O tráfego de dados no sentido downstream é transmitido em canais de 6 MHz 10 de largura de banda, normalmente, na banda de 600 a 750 MHz. O modem cabo é capaz de receber apenas um canal de downstream por vez, mas pode ser comandado a partir do CMTS para trocar de canal. A banda de 5 até 42 MHz é utilizada para upstream, em canais de largura de banda menor, de cerca de 600 KHz, dependendo da padronização ou acordo de implementação utilizado. A figura apresenta a utilização do espectro de acordo com o que é praticado nos EUA. Na Europa, além dos canais analógicos terem 8 MHz de largura de banda, a faixa reservada para upstream vai de 5 a 65 MHz. A taxa teórica que pode ser obtida nos canais de downstream de 6 Mhz de banda, de acordo do a Lei de Shannon e a relação sinal-ruído típica das plantas HFC, chega a 100 Mbps. Esse valor porém, na prática, ainda não foi alcançado. A Tabela 3 apresenta um resumo das codificações de nível físico usadas em plantas HFC e suas respectivas taxas máximas em bits por segundo. Tabela 3 - Codificações de Nível Físico Utilizadas em Plantas HFC EUA Europa Downstream Upstream Downstream Upstream Codificação 64 ou 256 QAM QPSK ou 16 QAM 64 ou 256 QAM QPSK Diferencial Taxa máxima 27 ou 42 Mbps 5,120 ou 10,24 Mbps 38 ou 52 Mbps 3,088 Mbps Canal 6 MHz Variável 8 MHz Variável Nem sempre os canais de downstream têm a largura de banda citada na tabela. As implementações podem limitar a largura de banda (e, conseqüentemente, a taxa em bits por segundo) tanto no sentido de down quanto de upstream. Há a implementação de uma característica conhecida como frequency agility entre o CMTS e modems cabo (comandada pelo primeiro), que monitora tanto o ruído quanto o nível de compartilhamento dos canais e faz com que os modems cabo, caso seja necessário, troquem de freqüência tanto de up quanto de downstream. 10 Na Europa os canais são de 8 MHz. 18

19 Controle de acesso ao meio Uma vez que, normalmente, entre 500 e assinantes podem ser servidos pelo mesmo nó óptico e a largura de banda é limitada, há a necessidade de compartilhamento do acesso aos canais de down e upstream. No canal de downstream, o CMTS é a única fonte de transmissão e, portanto, não há a necessidade de controle de acesso ao meio. O CMTS gera os pacotes já endereçados ao modem cabo desejado. Já no canal de upstream, uma vez que diversos modems cabo podem desejar transmitir simultaneamente e a banda, apesar de grande, é limitada, há a necessidade de controle de acesso ao meio. Inicialmente, houve uma grande proliferação de soluções proprietárias, que, obviamente, exigiam o emprego de CMTSs e modems cabo oriundos do mesmo fabricante. Algumas soluções comumente utilizadas envolviam a utilização de CSMA/CD em um canal de upstrem para transmissão e um canal de downstream que viabilizava a detecção de colisão ou a utilização de um esquema baseado em CD- MA síncrono, como é o caso da solução adotada pela Globo Cabo no Brasil. A partir de 1994, o IEEE iniciou a pesquisa do protocolo de controle de acesso ao meio , a ser utilizado sob o já conhecido LLC (802.2). O padrão utiliza-se de TDM no canal de downstream e TDMA no canal de upstream. Os modems cabo, após inicialização e registro junto ao CMTS, u- sam um canal (no tempo, em determinada freqüência), conhecido e compartilhado para o envio de requisições de transmissão. A detecção de colisão no envio dessa transmissão se dá por time-out. O CMTS, ao receber a requisição do modem cabo, envia resposta ao mesmo determinando qual o canal que deve ser usado para as transmissões. O modem cabo pode então enviar novas requisições, juntamente com as suas transmissões nesse canal a ele alocado. Há a previsão de que serviços isócronos sejam implementados nesse esquema. O IEEE, no entanto, ainda não concluiu esse trabalho. Esse fato levou ao surgimento de acordos de implementação por parte de entidades formadas por empresas interessadas na área, como é o caso do CableLabs nos EUA e dos consórcios DAVIC e DVB, na Europa. Ambos os sistemas utilizam-se do mesmo esquema de TDM e TDMA para as transmissões down e upstream, respectivamente, mas suas arquiteturas de protocolo e detalhes do MAC os fazem incompatíveis entre si. O CableLabs produz a especificação DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), cuja versão 1.2 encontra-se em fase de finalização. Já existem as versões 1.0 e 1.1, que são compatíveis entre si. DOCSIS prevê a utilização de controle de acesso ao meio baseado no padrão IEEE sob uma camada baseada em IEEE Abaixo do protocolo MAC existem três camadas, conhecidas como DOCSIS Security, DOCSIS MAC e DOCSIS Convergence. A Figura 14 ilustra a arquitetura dos níveis físico e de enlace da solução DOCSIS. CMTS Cable ( Roteador ) Modem IP IP / Ether / Ether / Ether Rede do Head - end / Ether Security DOCSIS MAC Convergence DOCSIS / Ether Security DOCSIS MAC Convergence USB PCI HomePNA Nível físico Nível físico Nível físico Rede do Planta HFC Rede Interna Head - end Figura 14 - Arquitetura dos níveis físico e de enlace da especificação DOCSIS A camada DOCSIS MAC prevê diferentes classes de serviço, visando atender às necessidades de garantia de QoS de diversos tipos de aplicação, incluindo desde interatividade em tempo real (latência mínima) até entrega por melhor esforço. É utilizado também o esquema baseado em TDM para downstream e TDMA para upstream. 19

20 Os consórcios DAVIC e DVB prevêm três tipos de controle de acesso para o canal de upstream. Um deles é baseado em conteção, podendo haver colisões. Os outros dois são livres de contenção. Em um o modem cabo pode receber uma quantidade finita de slots do TDMA para transmitir, enquanto no outro, um determinado canal formado por slots ao longo do tempo é alocado ao modem cabo, de forma que este tenha disponível uma taxa constante garantida. Conforme pode ser deduzido da figura Figura 14, qualquer comunicação entre modems cabo diferentes deve passar pelo CMTS, que funciona como roteador. O próprio modem cabo, por sua vez, trabalha como uma ponte para o acesso da rede interna às residências à rede de acesso. Do ponto de vista do CMTS, a rede formada pelos modems cabo é uma rede (Ethernet). A diversidade de órgãos, acordos e implementações proprietárias dificulta a implantação em larga escala do serviço, mas esta solução ainda é a líder em número de pontos vendidos Segurança da informação Uma vez que o acesso ao meio é compartilhado, há a necessidade de se implementar esquemas de segurança nas informações que são trocadas entre o CMTS e o modem cabo de cada usuário. Todas as soluções, proprietárias ou não, prevêm a utilização de criptografia no payload transportado pelas PDU de nível MAC. O algoritmo DES é um dos mais utilizados. A manipulação de chaves é realizada automaticamente entre o CMTS e seus modems cabo Opção baseada em infra-estrutura de distribuição de energia elétrica As empresas de prestação de serviço de fornecimento de energia elétrica vêm tentando, nos últimos anos, produzir uma solução de baixo custo para a transmissão de dados bidirecionais em sua planta de cabeamento. As principais motivações são a alta capilaridade da rede, superior inclusive àquela da rede telefônica, e a relativamente alta banda de freqüências disponíveis nos cabos de energia elétrica. Os principais obstáculos ao sucesso desta tecnologia são a transposição (pelos sinais de dados) dos transformadores de tensão e a filtragem necessária para a separação dos sinais de dados da energia elétrica propriamente dita, em 50 ou 60 Hz. Já existem técnicas para esses problemas, mas a custos ainda proibitivos para o acesso residencial. Outros fatores, como as interferências eletromagnéticas que podem ser geradas pelo egresso das freqüências utilizadas para a transmissão de dados via rede elétrica nas áreas urbanas, ainda não são plenamente conhecidas. Os testes que já foram realizados demonstraram transmissões com taxas de até 25 Mbps via cabos da rede elétrica. Um fórum da área, o PLC (PowerLine Communications), sugere [15] a utilização das bandas de 1 a 15 MHz para a transmissão de dados entre os medidores das residências e a subestação local (seria a rede de acesso) e de 15 a 30 MHz para a transmissão de dados no interior das residências (a rede interna). Uma vez que a rede elétrica pode ser considerada um meio físico em barra, e, portanto, é compartilhado, há a necessidade da utilização de um protocolo de controle de acesso ao meio. Diversas soluções, incluindo aquelas de acesso baseado em contenção e ordenado estão sendo consideradas. Já há testes de campo em andamento nos EUA, e, principalmente, na Europa, com algumas centenas de residências compartilhando o acesso de um provedor de serviços de comunicação de dados via rede elétrica. No entanto, os custos e a regulamentação permitem a visualização da existência de um longo caminho a ser trilhado para a disponibilização efetiva desta solução Opções baseadas em redes sem fio DBS Direct Broadcast Satellite Com a crescente proliferação dos sistemas de televisão por assinatura com transmissão via satélite na banda Ku (10 a 17 GHz), o baixo custo dos equipamentos do site do usuário e a facilidade na sua ins- 20

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