Introducción al ADSL. Gustavo Díaz

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1 Introducción al Gustavo Díaz

2 Tabla de Contenidos > Protección ante cambios en las condiciones de la Línea > Detección y corrección de Errores > Escenarios de Acceso de banda ancha Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

3 Protección ante cambios en las condiciones de la Línea

4 DMT vs. Características de Línea tenuación Caracteristicas de Línea Característica del filtro Interferencia a cierta frecuencia frecuencia Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel portadora frecuencia (khz)

5 # bits / portadora Bits/portadora Máximo valor por portadora debido a medición de SNR en la inicialización Posible valor de trabajo inicial Portadoras Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

6 Bitswapping > Luego de la inicialización se usará un QAM menor que el posible en la mayoría de las portadoras. El SNR medido en la inicialización determina el máximo QAM posible, por ejemplo: QAM-4096 corresponde a 12bits/símbolo >>> QAM usado en dicha portadora: QAM-1024 (10bits/símbolo) Esto resulta en bits extra que pueden ser ubicados en dicha portadora. > Durante showtime (operación del modem) el SNR se mide en todas las portadoras a intérvalos regulares (default 1 seg). Si el SNR sobre una cierta portadora se degrada, resultando en un menor QAM, los bits de esa portadora serán reubicados en otras portadoras donde el QAM es mayor que el actualmente usado. Los modems intentarán desparramar sobre la mayor cantidad de portadoras posible los bits a realocar. Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

7 Bitswapping explicado Bits/portadora Interferencias reducen el SNR sobre un determinado grupo de portadoras Max. bits/portadora bits/portadora usados actualmente portadoras Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

8 Bitswapping explicado Bits/portadora Un menor SNR reduce nuestro max QAM soportado (es decir la cant. de bits sobre estas portadoras) Max. bits/portadora portadoras Affected frequencies Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

9 Bitswapping explicado Bits/portadora Un menor SNR reduce nuestro max QAM soportado (es decir la cant. de bits sobre estas portadoras) Max. bits/portadora bits/portadora usados actualmente portadoras Affected frequencies Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

10 Bitswapping explicado Bits/portadora Max. bits/portadora bits/portadora usados actualmente portadoras Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

11 Bitswapping explicado Bits/portadora El margen de ruido es repartido sobre todo el espectro Max. bits/portadora bits/portadora usados actualmente portadoras Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

12 Modems en Comunicación AD (ATU-C) AD (ATU-R) DOWN modulación DOWN demodulación Unshielded Twisted Pair UP demodulación UP modulación 2 señales análogicas (UP,DOWN) viajando en direcciones opuestas sobre el UTP El ATU-R se engancha con la portadora piloto en el sentido downstream (PLL) Cuanto mejor es el enganche mejor será el SNR global! Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

13 Superframe Símbolo DMT DS 1 DS 2 DS 3 DS DS 67 DS 68 SS 69 > Símbolo DMT: un símbolo DMT es la sumatoria de todos los símbolos individuales de cada portadora. > Data Symbol (DS): Un data symbol se usa para transmitir información (datos). > Símbolo de Sincronización (SS): Un SS se transmite luego de 68 DS para asegurar sincronización de superframe > Período de símbolo (Ts): Ts=17ms/69 = 246,377 µs SUPERFRAME 17 ms Ts=17ms/68 = 250 µs (período de símbolo para el plano de datos!) Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

14 Detección y corrección de Errores

15 Detección y Corrección de Errores > La elección de usar un modo de corrección o detección requiere un análisis de sus pros y contras! Se elige la habilidad de detectar y corregir errores introduciendo la posibilidad de generar más errores, O se elige la habilidad de detectar un mayor número de errores sin la posibilidad de corregirlos pero con la certeza de que no se introducen errores adicionales. Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

16 Reed Solomon (modo corrección) Byte Código RS(255,239) Distancia : d=n-k+1 d= d= Vector de mensaje de k bytes n - k bytes de redundancia Vector de código de n bytes Corrección: c=(d-1)/2 c=(17-1)/2 c = 8 Con 16 bytesde redundancia, el código RS puede corregir hasta 8 bytes erroneos por vector de código Overhead por Corrección de Errores = 16/255 = 6.3 % Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

17 Reed Solomon y modo Fast Vector de Mensaje Ctrl Distancia = = 5 Corrección = (5-1)/2= 2 atos a ser transmitidos Ráfaga de Errores Datos Transmitidos Más de 2 Bytes Perdidos Datos Recibidos Datos Perdidos Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

18 Reed Solomon y modo Interleaved Vector de Mensaje Ctrl Datos a ser transmitidos Block 0 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Ráfaga de Errores 6 bytes perdidos Datos Transmitidos 1 Byte erróneo por block! Block 0 Block 1 Block 2 Block 3 Datos Recibido Corrección Ctrl Corrección Ctrl Corrección Ctrl Corrección Ctrl Corrección Ctrl Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

19 Delay & Profundidad de Entrelazado EN MODO FAST = NO HAY ERELAZADO! Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

20 & Reed Solomon Símbolo DMT DS 1 DS 2 DS 3 DS DS 67 DS 68 SS 69 SUPERFRAME 17 ms > Un símbolo DMT contiene sólo una palabra Reed Solomon (máximo 255 Bytes) > Algunos bytes en la palabra RS son overhead para framing usados para comunicación entre modems (EOC, AOC, IB, CRC). > Si RS no se utiliza los datos aún pasan por el codificador RS! (cero bytes de redundancia) > La máxima velocidad downstream para datos: con Reed Solomon: ( ) x 8bits/byte x 4000 symb/seg = 7,616 Mbits/seg sin Reed Solomon: (255-1) x 8bits/byte x 4000 symb/seg = 8,128 Mbits/seg Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

21 Código Trellis > La codificación de Trellis es otro mecanismo de detección y corrección de errores que es opcional para. > Principio de funcionamiento del Trellis => mirando los datos en forma completa uno puede detectar y corregir errores, es análogo a la detección y corrección de errores en el lenguaje hablado: Ejemplo: datos transmitidos: the water is wet and cold datos recibidos: the water is let and cold Mirando sólo la palabra let no podemos decir que está equivocada! Mirando la información antes y después de la palabra podemos decir con seguridad que debería ser wet en lugar de let. > Este código trabaja a nivel de bit y directamente sobre las constelaciones QAM utilizadas Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

22 Ganancia de Código > De la tabla vista en el slide 29 sabemos que para obtener un BER menor a 10-7 para una constelación QAM específica se necesita un determinado SNR. Si el SNR es menor que el requerido el BER se torna muy alto Introduciendo detección y corrección de errores se reduce el BER debido a que se corrige una cantidad de los errores producidos en la línea. > Este mecanismo genera una ganancia de código que resulta en un menor SNR requerido para alcanzar una cierta constelación. Trellis introduce una ganancia de código de aprox. 5,5dB. Reed Solomon introduce una ganancia de código de aprox. 4dB. Trellis & RS juntos introducen una ganancia de aprox. 9dB. SNR for BER = 1E-7 Bits/symbol QAM uncoded Trellis RS Trellis + RS 4 QAM-16 21, ,5 12,5 6 QAM-64 27, ,5 18,5 Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

23 Ganancia de Código (Cont.) > Mecanismos de Detección y corrección aplicados: Latencia/Dirección High Delay Medium Delay Low Delay Trellis no activo FAST/DS TRELLIS TRELLIS TRELLIS RS FAST/US TRELLIS TRELLIS TRELLIS - IERLEAVED/DS TRELLIS+RS RS TRELLIS RS IERLEAVED/US TRELLIS+RS RS TRELLIS RS Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

24 Velocidades en 1/2bit por portadora + 4 bits Framing overhead 1 hasta 6 Bytes Attainable line rate Trellis overhead 1B data Reed Solomon overhead attainable rate Máxima velocidad posible used rate Max. 255 Bytes Velocidad actualmente usada (esta velocidad es la que configura el operador en el ASAM) Used line rate Velocidad de línea actualmente usada Attainable line rate Máxima velocidad alcanzable de línea basada en el SNR medido Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

25 Escenarios de Acceso de banda ancha

26 Elementos en el acceso a Internet con Service Management Centre PSTN modem PS POP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM ISP1 Broadband POP Internet Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

27 Módem conectado al puerto USB (Concepto dial-up) AAA Service Management Centre Broadband POP PSTN Módem (puerto USB) PS POP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM PVC ISP1 Internet Existe una conexión virtual permanente (PVC) entre el usuario y el POP El usuario es autenticado / autorizado A partir de ahora, los paquetes del usuario pueden ser enviados hacia el ISP, que se encargará de encaminarlos a Internet Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

28 Módem conectado al puerto USB Protocolos Internet Broadband POP Módem (puerto USB) ISP1 POP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM PVC http TCP http TCP PPP PPP PPP sobre? sobre? L2TP Frame Relay L2TP Frame Relay LLC/SNAP AAL5/ SDH SDH LLC/SNAP AAL5/ Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

29 Módem con funcionalidad de bridge Concepto always-on Internet ISP 1 PVC 1 Módem (bridge) PVC 2 Bridge I* Bus 155 Mbit /s DSLAM Bridge Corporación 1 Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

30 Módem con funcionalidad de bridge Protocolos Internet Gateway ISP 1 PVC 1 Módem (bridge) Bridge I* Bus 155 Mbit /s roveedor de contenidos DSLAM http TCP http TCP LLC/SNAP LLC/SNAP AAL5/ AAL5/ SDH SDH Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

31 Módem con funcionalidad de bridge con BBRAS Protocolos ISP 1 Broadband POP Módem (bridge) PVC rporación 1 I* Bus 155 Mbit /s POP DSLAM ISP 2 FR http TCP PPPoE PPPoE sobre:, L2TP, FR,... sobre:, L2TP, FR,... LLC/SNAP AAL5/ SDH SDH LLC/SNAP AAL5/ Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

32 Módem con funcionalidad de encaminamiento Internet ISP 1 PVC 1 Módem router Punto de acceso al ISP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM PVC Punto de acceso a la corporación destino Máscara Sig, salto Interfaz VPI/VCI (PVC1) VPI/VCI (PVC2) DIRECTO Etehernet Corporación 1 Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

33 Módem con funcionalidad de encaminamiento Protocolos Internet ISP 1 PVC 1 Módem router Punto de acceso al ISP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM Broadband POP http TCP LLC/SNAP LLC/SNAP sobre? AAL5/ AAL5/ SDH SDH Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

34 Módem con funcionalidad de encaminamiento con BBRAS - Protocolos Internet ISP 1 PVC 1 Módem router Punto de acceso al ISP POP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM Broadband POP http TCP sobre? Frame Relay Frame Relay LLC/SNAP AAL5/ LLC/SNAP AAL5/ Físico Físico SDH SDH Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

35 La terminación de red como servidor DHCP Red Corporativa PVC 1 Módem router Servidor DHCP ARP Punto de acceso a la corporación I* Bus 155 Mbit /s DSLAM DHCPACK DHCPREQUEST Broadband POP DHCPOFFER DHCPDISCOVER DHCP DHCP UDP UDP LLC/SNAP LLC/SNAP AAL5/ AAL5/ SDH SDH Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

36 La terminación de red como servidor DHCP y NAT (I) ISP Service Management Centre PVC 1 Módem router Servidor DHCP + NAT Punto de acceso al ISP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM ARP DHCPACK DHCPREQUEST Broadband POP DHCPOFFER DHCPDISCOVER Asignación dinámica de DHCP DHCP direcciones privadas UDP UDP Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

37 La terminación de red como servidor DHCP y NAT (II) ISP AAA Service Management Centre PVC 1 Módem router Servidor DHCP + NAT Punto de acceso al ISP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM RADIUS UDP Broadband POP Obtención de una dirección pública desde el ISP PPP + RADIUS RADIUS PPP PPP UDP AAL5/ AAL5/ SDH SDH Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

38 La terminación de red como servidor DHCP y NAT (III) Service Management Centre PVC 1 Módem router Servidor DHCP + NAT ISP Punto de acceso al ISP I* Bus 155 Mbit /s DSLAM Broadband POP Traducción NAT: dirección/puerto pública por dirección/puerto privada (y a la inversa) http http TCP TCP TCP TCP PPP PPP AAL5/ AAL5/ SDH SDH Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

39 Glosario > (Asymmetric Digital Subscriber Line): Línea de abonado digital asimétrica > ANSI (American National Standard Institute): Instituto nacional americano de estándares > AoI ( over ISDN): Servicio sobre línea ISDN > AoP ( over POTS): Servicio sobre línea POTS > AS (Access Server): Servidor de acceso > (Asynchronous Transfer Mode): Modo de transferencia asincrónico > bps (bits per second): Velocidad expresada en bits por segundo > BRAS (Broadband Remote Access Server): Servidor de acceso remoto de banda ancha > CPE (Customer Premises Equipment): Equipos propiedad del usuario, normalmente modem, PC, Splitter > DMT (Discrete Multi Tone): Modulación por múltiples tonos discretos > ISDN (Integrated Services Digital Network): Red digital de servicios integrados > ISI (Inter Symbol Interference): Interferenca entre símbolos > ISP (Internet Service Provider): Proveedor de servicio de Internet > ITU (International Telecommunications Union): Unión Internacion de Telecomunicaciones > LEX (Local Exchange): Central telefónica local > NEXT (Near End Cross Talk): Cross Talk en extremo cercano o lado central > POTS (Plained Old Telephone Service): Servicio telefónico clásico > PSTN (Public Switched Telephone Network): Red pública de telefonía conmutada > QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Modulación por amplitud en cuadratura > SNR (Signal to Noise Ratio): Relación señal/ruido, normalmente expresada en db > UTP (Unshielded Twisted Pair): Par trenzado sin blindaje Introducción al Ed AGO All rights reserved 2004, Alcatel

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