Índice. Tema 3 Transmisión de datos

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1 Índice 1. Introducción 2. Codificación de la información ([FOR02] Capítulo 5) 2.1 Datos digitales en señales digitales 2.2 Datos digitales en señales analógicas 2.3 Datos analógicos en señales digitales 3. xdsl 3.1 ADSL ([TAN03] Capítulo 2.5.3) 3.2 Otras tecnologías DSL 4. Cable-módems ([HAL06] Capítulo 5.2) 35

2 3.1 ADSL ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Concebido para aumentar la velocidad de transmisión entre el usuario y la red Aprovecha el par trenzado ya existente ( 1 MHz) Por qué asimétrico? Adecuado a las necesidades de transmisión de Internet Proporciona mayor velocidad en sentido descendente Coexistencia de los servicios de voz y datos POTS (Plain Old Telephone Service): rango de frecuencias de 0 a 4000 Hz Conexión permanente (always on) usando frecuencias superiores a las que emplea POTS V T depende de la distancia hasta el bucle local Distancias de hasta 5,5 Km en función del cable 36

3 3.1 ADSL ADSL hace uso del rango de frecuencias de 25 KHz hasta 1104 KHz 256 canales de 4312,5 Hz Reserva los 6 primeros canales para voz (hasta 25,875 KHz) POTS (Plain Old Telephone Service) Ancho de banda adicional como banda de guarda Modulación multitono discreto (Discrete Multitone Modulation, DMT) para envío/recepción de datos usando los 250 canales restantes (hasta 1078,125 KHz) 37

4 3.1 ADSL Modulación multitono discreto (DMT) Cada subcanal emplea una portadora diferente (subportadora) La frecuencia de cada subportadora es un múltiplo de 4,3125 KHz El ancho de banda de cada subportadora es de 4,3125 KHz Prueba inicial de línea para determinar la SNR de cada subcanal La atenuación aumenta con las frecuencias altas Los canales de frecuencia más alta transportan menos datos En cada canal (dependiendo de la SNR): V m = 4000 baudios n = 0 a 15 bits (desde BPSK hasta QAM) V T = 0 a 60 Kbps Los flujos ascendente y descendente están formados por varios canales Flujo ascendente (hasta 25 portadoras) Flujo descendente (hasta 224 portadoras) 38

5 3.1 ADSL Subcanales usados por DMT Combinación de canales mediante FDM 39

6 3.1 ADSL ADSL (estándar ITU-T G.992.1) Módem ADSL usuario difiere del situado al otro lado del bucle de abonado Módem de usuario (ADSL Terminal Unit Remote, ATU-R) Módem de central (ADSL Terminal Unit Central, ATU-C) 40

7 3.1 ADSL ADSL (estándar ITU-T G.992.1) Splitter: filtro paso-bajo y filtro paso-alto Separa la voz de los datos V T (downstream/upstream) máxima = 8 Mbps / 1 Mbps 41

8 3.1 ADSL ADSL G.Lite (estándar ITU-T G.992.2) Sustituye el splitter por microfiltros V T (downstream/upstream) máxima = 1,5 Mbps / 512 Kbps 42

9 3.1 ADSL ADSL2 (estándares ITU-T G.992.3/4) V T (downstream/upstream) máxima = 12 / 1 Mbps ADSL2 mejora la eficiencia de la modulación ADSL2+ (estándar ITU-T G.992.5) V T (downstream/upstream) máxima = 24 Mbps / 1 Mbps ADSL2+ incrementa frecuencia máxima hasta 2,2 MHz ITU-T G.992.3/4 Anexo J / ITU-T G Anexo M: 3,5 Mbps upstream (uso de POTS+ampliación upstream hasta 0,28 MHz) 43

10 3.1 ADSL Multiplexor de acceso para DSL (Digital Subscriber Line Access Multiplexer, DSLAM) No es práctico tener cientos de ATU-C en cada central DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer Dispositivo que agrupa varios ATU-C Interconecta los enlaces ADSL con una red WAN ATM como tecnología de transporte de los datos 44

11 2.2 Datos digitales en señales analógicas Problema 4. Una línea ADSL que utiliza DMT emplea 2/3 de los canales de datos disponibles para el enlace descendente y el resto para el ascendente (canal de separación entre ambos enlaces como banda de guarda). Si utiliza 64-QAM en cada canal, cuál es la capacidad del enlace descendente? Y la del enlace ascendente? 45

12 Índice 1. Introducción 2. Codificación de la información ([FOR02] Capítulo 5) 2.1 Datos digitales en señales digitales 2.2 Datos digitales en señales analógicas 2.3 Datos analógicos en señales digitales 3. DSL 3.1 ADSL ([TAN03] Capítulo 2.5.3) 3.2 Otras tecnologías DSL 4. Cable-módems ([HAL06] Capítulo 5.2) 46

13 3.2 Otras tecnologías DSL HDSL (estándar ITU-T G.991.1) La transmisión de T1/E1 requiere repetidores cada Km Encapsula T1/E1 hasta 3,7 Km sin repetidores HDSL usa el rango de frecuencias de 0 a 196 KHz Transmisión full-dúplex sobre dos pares de cobre V T = 1,544 Mbps (T1) / 2,048 Mbps (E1) SDSL (estándar ITU-T G.991.2) Variación de HDSL para transmitir sobre un único par de cobre V T = 1,544 Mbps (T1) / 2,048 Mbps (E1) Ni HDSL ni SDSL soportan POTS 47

14 3.2 Otras tecnologías DSL VDSL (estándar ITU-T G.993.1) VDSL incrementa frecuencia máxima hasta 12 MHz V T (downstream/upstream) máxima = 52 / 6,4 Mbps (asimétrica) o 13 Mbps (simétrica) VDSL2 (estándar ITU-T G.993.2) VDSL2 incrementa frecuencia máxima hasta 30 MHz V T máxima = 100 Mbps (simétrica) 48

15 3.2 Otras tecnologías DSL Característica HDSL SDSL VDSL VDSL2 V T 1,544 Mbps 2,048 Mbps 1,544 Mbps 2,048 Mbps 52/6,4 Mbps (A) 13 Mbps (S) 100 Mbps Frecuencia 196 KHz 196 KHz 12 MHz 30 MHz Señalización Digital Digital Analógica Analógica Modulación 2B1Q 2B1Q DMT DMT V m 2 bits/ciclo 2 bits/ciclo Variable Variable Distancia Hasta 3,7 Km Hasta 3 Km Hasta 1,4 Km Hasta 4 Km Pares de cobre Modo Simétrico Simétrico Asimétrico / Simétrico Asimétrico / Simétrico 49

16 3.2 Otras tecnologías DSL xdsl: pilas de protocolos comunes xdsl podría ser ADSL/2/2+ o VDSL/2 IP IP IP Ethernet PPPoA (ATM AAL5) ATM ATM PPPoA (ATM AAL5) Cat 5 xdsl xdsl ATM PHY o SONET(SDH) ATM PHY o SONET(SDH) Red Telefónica ATU-C Fibra ATU-R DSLAM Proveedor 50

17 3.2 Otras tecnologías DSL xdsl: pilas de protocolos comunes xdsl podría ser HDSL o SDSL Algunos canales de T1 se podrían dedicar a voz IP IP IP Ethernet ATM AAL5 ATM AAL5 Cat 5 T1(E1) / xdsl T1(E1) / xdsl TX(EX) / SONET(SDH) TX(EX) / SONET(SDH) Red Telefónica ATU-C Fibra ATU-R DSLAM Proveedor 51

18 Índice 1. Introducción 2. Codificación de la información ([FOR02] Capítulo 5) 2.1 Datos digitales en señales digitales 2.2 Datos digitales en señales analógicas 2.3 Datos analógicos en señales digitales 3. xdsl 3.1 ADSL ([TAN03] Capítulo 2.5.3) 3.2 Otras tecnologías DSL 4. Cable-módems ([HAL06] Capítulo 5.2) 52

19 6. Cable-módems Cable-módem Concebido para transmisión de datos sobre la red de televisión por cable (CATV) Aprovecha el cableado ya existente Coexistencia de los servicios de televisión y datos Conexión permanente (always on) V T independiente de la distancia V T (downstream/upstream) máxima = 50 Mbps / 9 Mbps Estándares (Euro) DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) / CableLabs ( 53

20 6. Cable-módems CATV (Community Antenna Television) Cable coaxial Unidireccional HFC (Hybrid Fiber Coax) Bidireccional CM CM CMTS 54

21 6. Cable-módems CATV (Community Antenna Television) CM (Cable Modem) + CPE (Customer Premises Equipment) CMTS (Cable-Modem Termination System) 55

22 6. Cable-módems DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) Estándar concebido para la transmisión de datos sobre una red de televisión por cable (CATV) Los operadores de televisión por cable lo emplean para proporcionar acceso a Internet sobre una infraestructura HFC La versión europea de DOCSIS se denomina EuroDOCSIS Canales de 6 MHz en USA (NTSC) / 8 MHz en Europa (PAL) Estándares DOCSIS v1.x y v2.0 ampliamente usados La última versión del estándar es DOCSIS v3.0 Permite utilizar varios canales simultáneamente, tanto para subida como para bajada, con lo que la V T puede sobrepasar los 100 Mbps en ambos sentidos 56

23 6. Cable-módems Arquitectura de DOCSIS: nivel físico (entre paréntesis valores para Europa) Ancho de banda de los canales DOCSIS 1.0/1.1 especifican un canal de subida de 200 KHz a 3,2 MHz (6,4 MHz con DOCSIS 2.0) en el rango de 5 a 42 (65) MHz El canal de bajada es de 6 (8) MHz en el rango de 88 (110) a 860 (862) MHz Modulación DOCSIS 1.0/1.1 especifica la utilización de QPSK o 16-QAM para el canal de subida (DOCSIS 2.0 permite además 32-QAM y 64-QAM) y 64-QAM o 256-QAM para el canal de bajada Upstream channels QPSK ó 16-QAM Downstream channels 64-QAM ó 256-QAM Digital TV channels BG BG Unused 57

24 6. Cable-módems Arquitectura de DOCSIS: nivel de enlace Capa MAC: canal de bajada (CMTS CM) CM obtiene dirección IP mediante DHCP CM descarga fichero de configuración mediante TFTP CMTS usa un canal de bajada (canal de TV) para enviar tramas a un CM, a varios CMs o a todos los CMs (TDM) Todos los CMs reciben todas las tramas por lo que surge la necesidad de cifrar los datos para garantizar la privacidad Subcapa LS (Link Security) CMTS arbitra el uso del canal de subida compartido por los CMs Subcapa MAC (Medium Access Control) Las tramas de datos se encapsulan dentro de tramas MPEG-2 para aprovechar el hardware necesario para procesar los datos de los canales de TV digital 58

25 6. Cable-módems Arquitectura de DOCSIS: nivel de enlace Capa MAC: canal de subida (CM CMTS) El canal ascendente está dividido en slots de 4 ms Cada slot se subdivide a su vez en minislots que se asignan a los CMs bajo demanda (TDME) CMTS envía a todos los CMs un mapa de asignación del ancho de banda para cada slot (asignación de minislots a CMs) CM envía tramas de datos usando los minislots que el mapa de asignación le ha reservado para el presente slot El mapa de asignación incluye una región de reserva para que los CMs puedan solicitar la asignación de minislots Varios CMs pueden usar la región de reserva al mismo tiempo (resolución de conflictos mediante un esquema de contienda similar al usado en Ethernet) La utilización del mapa de asignación requiere la sincronización de los CMs con el CMTS en función de la distancia entre ellos 59

26 6. Cable-módems DOCSIS v2.0: pila de protocolos comunes DHCP/TFTP UDP IP DHCP/TFTP UDP IP Ethernet LS MAC LS MAC Cat 5 US MPEG-2 DS Cable coaxial US MPEG-2 DS CM CMTS 60

27 Resumen Codificación de la información Datos digitales/señales digitales: esquemas de codificación Espectro de la señal, sincronización, detección de errores, inmunidad frente al ruido, coste y complejidad Polar (NRZ, Manchester), bipolar (AMI), codificación por bloques (4B/5B, 8B/10B), codificación con símbolos no binarios (8B/6T, PAM 5x5, 2B1Q) Datos digitales/señales analógicas: ASK, FSK, PSK, QAM Datos analógicos/señales digitales: PAM + PCM ADSL: transmisión de datos mediante DMT Cable-módems: transmisión de datos mediante QAM 61

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