XDSL. Prof. Marco Cazarotto

Transcrição

1 XDSL Prof. Marco Cazarotto

2 Introdução Com a crescente demanda por serviços de Internet, a tecnologia das conexões pelo sistema de discagem mostrava sinais de desgaste: Velocidade extremamente limitada; Quedas constantes de conexão; Impossibilidade de se utilizar o telefone para fazer ligações são algumas das piores lembranças desses tempos. Ideia do xdsl: eliminar esses problemas, sem precisar criar novas redes de telecomunicação.

3 Introdução Quando a internet começou a se popularizar, a maioria das pessoas usava conexões dial up (conexões discadas). Desvantagens: São lentas - por padrão, suportam até 56 Kb/s (kilobits por segundo); Deixam a linha telefônica ocupada; Tarifação convencional por minuto de uso; Podem apresentar instabilidade.

4 Introdução O termo DSL vem de Digital Subscriber Line Utiliza a fiação convencional em cobre ou fibra. Designa uma família de modems que tem objetivo de estender a capacidade de transmissão pelos pares metálicos telefônicos. É uma tecnologia que permite que dados, voz e vídeo sejam misturados e transportados por linhas telefônicas analógicas (cobre) padrão. É possível pela utilização de frequências não usadas que estão disponíveis numa linha telefônicas (acima de 4kHz).

5 Introdução

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7 Introdução O DSL é uma tecnologia de sempre conectado ou sempre ligado. Diferentemente do ISDN e do serviço de modem analógico convencional, que são chaveados por circuito. São ligações dedicadas ponto-a-ponto (um contraste com o serviço de modem a cabo baseado em barramento e envolve assinantes múltiplos compartilhando a largura de banda do canal). Com isso: DSL oferece melhor segurança; Largura de banda dedicada entre a estação de chaveamento da companhia e o cliente.

8 Introdução Tráfego de dados separado da rede de voz. As ligações de voz são segregadas do tráfego de dados por um divisor de linha e direcionadas para o chaveador de voz da companhia telefônica para transmissão pela PSTN. Sinais de dados, contudo, são agregados por um multiplexador de acesso DSL (DSLAM) que alimenta diretamente um chaveador de dados para transmissão pela rede tronco de dados.

9 Introdução O DSL é comumente escrito com um x inicial (xdsl) para coletivamente representar a família das tecnologias de linha digital por assinatura. Atualmente, há nove delas, que variam alfabeticamente de DSL assimétrico (ADSL) a DSL de altíssima velocidade (VDSL).

10 Funcionamento Durante uma ligação comum, a conexão entre o assinante e a central telefônica utiliza frequências que variam entre 300 e 3400 Hz para a transmissão dos sinais de voz. A tecnologia das conexões discadas funciona utilizando estas mesmas frequências, o que explica a impossibilidade de fazer e receber ligações enquanto se utiliza a Internet. A utilização do espectro livre, isto é, da parte não utilizada para POTS, geralmente é feita com a técnica FDM (Multiplexação por Divisão de Frequência) ou com a técnica de Echo Cancellation (Cancelamento de Eco).

11 Funcionamento Com o FDM, parte do espectro livre é destinada ao envio de dados (upstream) e outra ao recebimento de dados (downstream), sendo esta última maior e dividida em canais menores mais e menos rápidos para melhor desempenho. Já com o Echo Cancellation, as partes para upstream e downstream se sobrepõem no espectro, mas o uso de cancelamento de eco, procedimento que remove a distorção do sinal durante a transmissão a partir de cálculos de subtração, consegue separá-las.

12 Funcionamento As técnicas digitais de processamento de sinais utilizadas pela tecnologia xdsl permitem a utilização de frequências entre 4000 Hz até Hz, que evitam o surgimento de interferências com a faixa utilizada para a transmissão de voz. Para fazer essa divisão de frequências, é necessária somente a instalação de um filtro de linha, responsável por separar os sinais que vão para o telefone e aqueles destinados ao computador.

13 Funcionamento Dependendo da variante específica usada e da direção da transmissão (fluxo de saída ou entrada) as taxas de transmissão DSL variam de 128Kbps a 53 Mbps. Essas taxas são uma função da distância do site do cliente à estação de chaveamento. Quanto maior a distância, menor a taxa de dados.

14 Tipos Há vários tipos de DSL e podem ser divididos basicamente em três tipos: O DSL simétrico: que transmite a mesma taxa de bits tanto no sentido do usuário para a rede (upstream) quanto no sentido da rede para o usuário (downstream). High Data Rate Digital Subscriber Line (HDSL); Symetric Digital Subscriber Line (SDSL); Symetric High Bit Rate Digital Subscriber Line (SHDSL).

15 Tipos O DSL assimétrico: que transmite a taxa de downstream maior que a taxa de upstream Asymetric Digital Subscriber Line (ADSL); Asymetric Digital Subscriber Line 2 (ADSL2); Asymetric Digital Subscriber Line 2+ (ADSL2+). O DSL simétrico e assimétrico: que pode transmitir nos dois modos Very High Bit Rate Digital Subscriber Line (VDSL).

16 Evolução da Tecnologia O primeiro tipo de DSL surgiu em 1984 e possibilitava o transporte de 144 kbps (dois canais de 64 kbps e um canal de 16 kbps simultaneamente). O HDSL ou DSLs de alta taxa surgiu em 1994 e oferecia até 2 Mbps simétrico, uma alternativa competitiva ao E1. Em 1999, o ITU-T padronizou o ADSL com os padrões G.Lite (G.992.2) e o G.DMT(G.992.1). O ADSL provê até 8 Mbps de taxa da rede para o usuário (downstream) e 1 Mbps do usuário para a rede (upstream). Em 2002, o ITU-T padronizou o ADSL2+ e o VDSL e, atualmente, o ADSL2+ possibilita taxas downstream de até 24 Mbps e upstream de até 3,5 Mbps. 16

17 Evolução do DSL 17

18 DSL Simétrico O HDSL possibilita comunicação simétrica a taxa de 1,544 Mbps, utilizando dois pares de cobre, e a taxa de 2048 Mbps com três pares de cobre. Atinge distâncias de até quatros quilômetros. O SDSL é uma versão do HDSL que opera nas mesmas taxas do HDSL, mas requer somente um par metálico, atingindo distâncias máximas de 3,4 quilômetros. O G.SHDSL é a mais nova versão do SDSL e suporta taxas de até 2,3 Mbps e distâncias de 6,6 quilômetros.

19 DSL Assimétrico A tecnologia DSL somente cresceu e expandiu com o e desenvolvimento do ADSL que atendeu às necessidades dos usuários tanto em termos de custo quanto em termos de largura de banda para web browsing. O ADSL utiliza duas faixas de frequência separadas, um para comunicação upstream e outra para comunicação downstream. No ADSL padrão, a faixa de 25,875 khz até 138 khz é usada para upstream enquanto a faixa de 138 khz até 1104 khz é usada para downstream. O sinal de voz PSTN fica na faixa de 0 a 4 khz e é separado da parte de dados através de um dispositivo denominado slitter.

20 ADSL O ADSL (Asymetric DSL) é a forma mais conhecida da tecnologia DSL, sendo utilizada predominantemente para acesso banda larga via Internet. No ADSL os dados são transmitidos de forma assimétrica. A taxa de transmissão na direção do assinante é maior (até 8 Mbit/s) do que no sentido contrário (até 640 kbit/s). Esta assimetria corresponde ao encontrado em serviços de banda larga como a Internet. Com o ADSL o mesmo par de fios de cobre pode ser utilizado simultaneamente como linha telefônica e como acesso banda larga a Internet descongestionando as centrais telefônicas e a linha do assinante.

21 Método de Modulação A capacidade de cada canal depende do método de modulação utilizado, CAP ou DMT. A modulação DMT (Discrete Multi-Tone) é uma técnica de modulação por multiportadoras, na qual os dados são coletados e distribuídos sobre uma grande quantidade de portadoras, cada uma utilizando QAM (Quadrature Amplitude Modulation). A modulação CAP (Carrier-Iess Amplitude/Phase) é uma outra versão de modulação, na qual os dados modulam somente uma portadora em QAM. Antes da transmis-são, a portadora é suprimida e reconstruída depois na recepção. 21

22 Modems ADSL Em um acesso à internet via ADSL, a linha telefônica é, na verdade, apenas um meio de comunicação formado por um par de fios metálicos. A conexão em si acaba ocorrendo graças aos equipamentos utilizados tanto do lado do cliente (que solicita a conexão), quanto do lado do provedor (que estabelece a conexão). No lado do cliente, um aparelho popularmente conhecido como modem ADSL é conectado aos fios de uma linha telefônica existente.

23 Modens ADSL Tecnicamente, sua denominação é ATU-R (ADSL Terminal Unit - Remote, algo como Unidade Terminal ADSL - Remoto ). Esta conexão, por sua vez, não raramente é intermediada por um microfiltro de nome splitter, que tem a função de criar um canal para a ligação com o modem e outro canal para a comunicação com o aparelho telefônico. Na ponta oposta da conexão está uma central telefônica (ou equivalente).

24 Modems ADSL Nela, o sinal de cada linha telefônica é separado com a ajuda de splitters, de forma que o que é voz seja enviado a uma rede PSTN que trata deste tipo de comunicação e o que são dados sigam para um equipamento denominado DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Se o modem na residência ou escritório do usuário faz o papel de ATU-R, o DSLAM assume o lado oposto, sendo o ATU-C (ADSL Terminal Unit - Central, algo como Unidade Terminal ADSL Central ). Cabe a este equipamento concentrar os sinais digitais de várias linhas telefônicas (que atendem a um bairro, por exemplo) como se estas fossem uma só para conectá-las a um link de acesso `a internet.

25 Modems ADSL Cada DSLAM precisa se comunicar com um BRAS (Broadband Remote Access Server). Este equipamento tem entre as suas funções concentrar as conexões oriundas de uma ou mais DSLAMs e alocar endereços IP para cada linha que faz parte da rede. Tipicamente, a comunicação entre DSLAM e BRAS é via conexão ATM ou por tecnologia Ethernet.

26 Modens ADSL O DSLAM não divide a velocidade do acesso entre as linhas. Em outras palavras, o acréscimo de uma conexão não afeta a velocidade das demais. Por outro lado, cada DSLAM - assim como cada BRAS - possui um limite para o número de conexões, sendo necessário aumentar a infraestrutura da rede para ampliar o número de usuários.

27 ADSL 2 e ADSL2+ O uso da tecnologia ADSL para prover serviços de acesso Banda Larga à Internet tem se difundido bastante, tanto no Brasil como no restante do mundo, para taxas de bits de até 2 Mbit/s. A experiência adquirida no uso do ADSL levou ao desenvolvimento do conjunto de padrões ADSL2 e ADSL2+, que permitem alcançar taxas de bits superiores a 10 Mbit/s, com novas funcionalidades e interface mais amigável para o usuário final.

28 ADSL 2 e ADSL2+ O ADSL2 (ITU G e G.992.4) apresenta novas características e funcionalidades que têm o objetivo de melhorar o desempenho e a interoperabilidade, e adiciona suporte para novas aplicações e serviços, e para novas formas de implementação dos serviços. Este padrão tem praticamente os mesmos princípios do ADSL, mas foi otimizado em vários aspectos. O ADSL2 consegue melhorar o fluxo de dados trabalhando com cabeçalhos para sinalização com tamanho de 4 KB, sendo que no ADSL este parâmetro é fixado em 32 KB;

29 ADSL 2 e ADSL2+ Existe ainda a possibilidade de uso da tecnologia IMA (Inverse Multiplexing for ATM), que permite o aumento da capacidade de tráfego com o acréscimo de uma ou mais linhas à conexão. Podem-se destacar também as melhorias na taxa de bits e na distancia do enlace, o ajuste adaptativo de taxa de bits, as novas facilidades de diagnóstico, e a nova modalidade stand-by para o controle do uso de energia. Estas e outras características fazem com que esta versão consiga atingir até 12 Mb/s no downstream mantendo o upstream em até 1 Mb/s.

30 ADSL 2 e ADSL2+ Outros dos fatores que contribuem para o aspecto da velocidade são o uso de uma técnica de canalização, que permite a utilização de canais distintos da conexão para uso exclusivo de uma aplicação e a constante supervisão da comunicação, que ajusta as taxas de transmissão para evitar erros e perda de pacotes de dados. O ADSL2 também se destaca por possuir melhor gerenciamento de potência, gerando economia de energia. Neste sentido, conexões do tipo podem contar com três modos de operação, podendo alternar entre eles automaticamente:

31 ADSL 2 e ADSL2+ Modo L0 (Full On): neste, a conexão funciona à sua totalidade; Modo L2 (Low Power): aqui, o nível de energia diminui, deixando a transmissão mais lenta. Útil para quando o usuário está baixando dados em quantidades pequenas; Modo L3 (Idle): este modo funciona como uma espécie de descanso a conexão permanece ativa, mas não transmite dados. No ADSL2 são utilizados 256 tons de modulação DMT, sendo 1,1 MHz a máxima frequência de downstream.

32 ADSL 2 e ADSL2+ O ADSL2+ (ITU G.992.5) duplica a largura da banda usada para a transmissão de dados downstream, duplicando também as taxas de bits downstream, e conseguindo taxas de até 20 Mbit/s em linhas telefônicas com distâncias de até 1,5 km. As soluções que usam o ADSL2+ geralmente são do tipo multimodo, ou seja, permitem operação conjunta, na mesma infra-estrutura, do ADSL, do ADSL2, e também dos Chipsets ADSL2+.

33 ADSL 2 e ADSL2+ O ADSL2+ permite que os prestadores de serviço possam evoluir suas redes para suportar serviços avançados, tais como as aplicações de Vídeo, de forma flexível, permitindo que uma única solução possa atender tanto os serviços em enlaces curtos (mais próximos da estação telefônica) como os serviços em enlaces longos (mais distantes da estação telefônica).

34 ADSL 2 e ADSL2+ Além disso, o ADSL2+ inclui todos os benefícios das características e do desempenho de ADSL2, ao mesmo tempo em que pode operar com os equipamentos legados da versão ADSL. Desta forma, os prestadores de serviço podem oferecer a nova tecnologia ADSL2+ nas suas redes sem ter que atualizar os equipamentos existentes, permitindo uma transição gradual para serviços avançados.

35 VSDL VDSL (Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line ou Linha Telefônica Digital com Taxa de bit muito alta) Permite uma taxa de transferência mais alta que a da conexão ADSL. Também permite a transmissão de sinais de TV e, portanto, para o usuário final, a VDSL é mais semelhante (e compete com) ao sistema de TV a cabo. Outra característica que aproxima este sistema do sistema de TV a cabo é o uso de fibras ópticas na parte externa do prédio do provedor de serviços, como veremos. No Brasil, o VDSL é usado por empresas como a GVT.

36 VSDL DSL - fator limitante da velocidade: comprimento e a qualidade dos cabos (cabos telefônicos convencionais). VDSL soluciona este problema através da redução do comprimento do cabo: Instala um nó óptico próximo à casa do usuário; Conexão entre esse nó e a casa do usuário é realizada usando cabos telefônicos padrão (mesma ideia da TV a cabo); O VDSL permite ainda que o nó óptico seja instalado mais próximo ao ponto de instalação do usuário (velocidades mais altas).

37 VSDL Dependendo de onde o nó óptico esteja localizado, a rede VDSL pode ser classificada como: FTTN (Fiber To The Node ou da Fibra para o Nó): o nó óptico é instalado no bairro do usuário, semelhante ao que ocorre com a TV a cabo. FTTC (Fiber To The Curb ou da Fibra para a Calçada): o nó óptico vai até a parte externa (calçada) do prédio do usuário prédio do usuário. FTTB (Fiber To The Building ou da Fibra para o Prédio): as fibras ópticas entram no prédio do usuário, mas um cabo de cobre e utilizado para conectar o nó óptico ao apartamento do usuário. FTTH (Fiber To The Home ou da Fibra para a Casa): as fibras ópticas entram na casa do usuário e fios de telefone comuns não são usados. Atualmente, existem dois tipos de conexão VDSL: VDSL e VDSL2. Hoje quando dizemos VDSL estamos, na realidade, nos referindo a VDSL2.

38 VSDL A tecnologia VDSL funciona similarmente à ADSL, dividindo a banda disponível em canais e testando a relação sinal/ruído de cada canal para determinar a sua velocidade máxima (DMT). Principal diferença entre o ADSL e o VDSL: Largura de banda disponível: ADSL e ADSL2: Banda disponível de khz; 256 canais; ADSL2+: Banda disponível de khz; 512 canais; VDSL: Pode usar bandas de 8 MHz, 12 MHz, 17 MHz ou 30 MHz( uso dessas bandas mais largas permite taxas de transferência bem mais altas).