Análisis del enlace físico de una transmisión ADSL. Cecilia G. Galarza

Transcripción

1 Análisis del enlace físico de una transmisión ADSL Cecilia G. Galarza

2 Esquema de la Presentación Características generales del Servicio Capa física de la transmisión ADSL Diagrama en bloque de un modem Crosstalk

3 Características Generales del Servicio ADSL

4 Una Transmisión ADSL Proveedor de Servicio ISP Residencia del Usuario CPE modem Red Red digital digital CO modem Cable trenzado Enlace físico Splitter

5 Características del Servicio ADSL Uso domiciliario y a pequeñas empresas Mediana velocidad a bajos costos Nivel de costos competitivos Optimización de recursos digitales Servicio asimétrico Upstream 640kbps, downstream 8mbps Alcance mediano Máxima distancia CO-CPE< 10km

6 Características de la Transmisión Utilización cableado red telefónica existente Procesamiento de señales complejo Cables trenzados sin aislación Acoplamiento electromagnético a altas frecuencias Frecuencias transmitidas hasta 1.1Mhz Señales de audio en bajas frecuencias Datos en bandas superiores

7 Capa Física de la Transmisión ADSL

8 Multiplexado en Frecuencia Espectro de Potencia tono POTS UPSTREAM DOWNSTREAM 26kHz 138kHz 1.1MHz f 4.3kHz División del espectro en tres bandas. Asimetría entre enlace de subida y bajada División de cada banda en tonos de 4.3KHz Velocidad de transmisión depende de SNR en cada tono Utiliza modulación DMT (Discrete MultiTone)

9 Modulación DMT En total, 255 subtonos de 4.3khz cada uno Canales independientes entre sí Portadora para señal QAM Período de QAM: 250µs Orden de QAM(fi) adaptable de acuerdo a SNR(fi) Símbolo DMT: agregado de símbolos de las QAMs

10 Empaquetamiento De Bits SNR(f) (db) ~12dB 4.3Khz Modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation) x( t) = acos( ωt) + bsin( ω t) = M cos( ω t φ ) M { M, i = 1: k} φ { φ, i = 1 k} i i : ~7dB 16-QAM 4 bits 4-QAM 2 bits f 64-QAM 8 bits t + + = t t t f 1 f 2 f 3

11 Interferencia InterSímbolo (ISI) Debido a la dinámica del canal (distorsión en módulo y fase) Efecto de alargamiento del símbolo transmitido t Canal t

12 Solución: Ecualizador Temporal (TEQ) Separar los símbolos agregando un prefijo sin contenido de información Largo del prefijo debe ser el del canal Un prefijo largo disminuye la tasa de transmisición Si canal corto, se puede utilizar un prefijo corto Se acorta el canal con un ecualizador (TEQ) a la entrada del modem Canal combinado con TEQ tiene el largo del prefijo Para posibles ajustes en módulo y fase se utiliza un ecualizador en la frecuencia (FEQ)

13 Diagrama en Bloques del Modem ADSL

14 CANAL Transmisión DMT (M(f 1 ), φ (f 1 )) Transmisor Mapeo 256 tonos (M (f N ), φ (f N )) 512- IFFT 544 muestras D/A (M(f 1 ), φ (f 1 )) 32 muestras Mapeo FEQ 512- FFT TEQ A/D (f s = 2.2MHz) (M (f N ), φ (f N )) Receptor Cada 250ms se realizan del orden de 10 4 operaciones en el receptor solamente!

15 Modos de Operación del Modem Entrenamiento Showtime Adaptación a características del canal de transmisión Adaptación a cambios en el ruido de la transmisión

16 Tareas durante el Entrenamiento Identificación canal Aprendizaje supervisado con secuencia de entrenamiento Evaluación de relación señal/ruido en receptor Algoritmo de carga (orden de cada QAM) Determina velocidad de transmisión Diseño TEQ y FEQ Reducción longitud efectiva del canal

17 Crosstalk

18 Fuentes de Ruido Ruido impulsivo Corta duración Interferencia de RF (radio AM, etc) Ancho de banda mucho menor que ADSL Crosstalk Ancho de banda comparable con ADSL Interferencia persistente

19 Interferencia Crosstalk FEXT NEXT Acoplamiento electromagnético entre líneas Se debe a crecimiento desregulado de los servicios DSL Limita alcance y velocidad de transmisión Dificulta el aprovisionamiento del servicio Problema crítico en zonas de alta densidad de usuarios

20 Forma del espectro de crosstalk dominado por pulso formador del perturbador Potencia del crosstalk definido por respuesta en frecuencia del enlace (gran variación) Modelo Lineal para Crosstalk Transmisión primaria para perturbador Enlace cercano db Pulso SDSL db Perturbación.... Frecuencia (MHz) Frecuencia (MHz) db.... Frecuencia (MHz) Transmisor ADSL Receptor ADSL

21 Estudio Experimental Potencia de Servicios Perturbadores (dbm/hz) Potencia de Servicios Perturbadores (dbm/hz) T1 SDSL HDSL ISDN Transferencia de los Enlaces (db) Transferencia de los Enlaces (db) Enlace de peor caso Frecuencia (KHz) Frecuencia (KHz) Simulación

22 Impacto en Velocidad de Transmisión Cable: Diámetro 0.4mm, Largo: 3.54 Km, dos ramificaciones crosstalk ideal Mbps HDSL 10 ISDN, 10 HDSL, 10T1 10 ISDN, 10 HDSL, 10SDSL 4 HDSL 10 ISDN, 10 HDSL, 2SDSL 4 ISDN, 4 HDSL, 4SDSL 10 ISDN, 10 HDSL, 10SDSL2 1 ISDN, 5 SDSL, 5SDSL2 5SDSL2

23 Impacto en el Alcance Cable: Diámetro 0.4mm, dos ramificaciones Escenario de crosstalk: 4 ISDN, 4 HDSL, 4 SDSL Downstream Rate (Mbits/sec) Alcance (Km) Ideal crosstalk