1. Introducción 2. Codificación de la información ([FOR02] Capítulo 5)

Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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
VT depende de la distancia hasta el bucle local
• Distancias de hasta 5,5 Km en función del cable
36
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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):
•
•
•
Vm = 4000 baudios
n = 0 a 15 bits (desde BPSK hasta 32768-QAM)
VT = 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
Tema 3
Transmisión de datos
3.1 ADSL
Subcanales usados por DMT
• Combinación de canales mediante FDM
39
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
3.1 ADSL
ADSL (estándar ITU-T G.992.1)
• Splitter: filtro paso-bajo y filtro paso-alto
• Separa la voz de los datos
• VT(downstream/upstream) máxima = 8 Mbps / 1 Mbps
41
Tema 3
Transmisión de datos
3.1 ADSL
ADSL G.Lite (estándar ITU-T G.992.2)
• Sustituye el splitter por microfiltros
• VT (downstream/upstream) máxima = 1,5 Mbps / 512
Kbps
42
Tema 3
Transmisión de datos
3.1 ADSL
ADSL2 (estándares ITU-T G.992.3/4)
•
•
VT (downstream/upstream) máxima = 12 / 1 Mbps
ADSL2 mejora la eficiencia de la modulación
ADSL2+ (estándar ITU-T G.992.5)
•
•
VT (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.992.5 Anexo M: 3,5 Mbps
upstream (uso de POTS+ampliación upstream hasta 0,28 MHz)
43
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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
• VT = 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
VT = 1,544 Mbps (T1) / 2,048 Mbps (E1)
Ni HDSL ni SDSL soportan POTS
47
Tema 3
Transmisión de datos
3.2 Otras tecnologías DSL
VDSL (estándar ITU-T G.993.1)
• VDSL incrementa frecuencia máxima hasta 12 MHz
• VT (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
• VT máxima = 100 Mbps (simétrica)
48
Tema 3
3.2 Otras tecnologías DSL
Transmisión de datos
Característica
HDSL
SDSL
VDSL
VDSL2
VT
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
Vm
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
2
1
1
1
Modo
Simétrico
Simétrico
Asimétrico /
Simétrico
Asimétrico /
Simétrico
49
Tema 3
3.2 Otras tecnologías DSL
Transmisión de datos
xDSL: pilas de protocolos comunes
•
xDSL podría ser ADSL/2/2+ o VDSL/2
IP
Ethernet
IP
IP
PPPoA
PPPoA
(ATM AAL5)
Cat 5
xDSL
Red Telefónica
ATU-R
ATM
ATM
xDSL
ATM PHY o
SONET(SDH)
(ATM AAL5)
ATM PHY o
SONET(SDH)
Fibra
ATU-C
DSLAM
Proveedor
50
Tema 3
3.2 Otras tecnologías DSL
Transmisión de datos
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
Cat 5
T1(E1) /
xDSL
T1(E1) /
xDSL
Red Telefónica
ATU-R
ATM AAL5
TX(EX) /
SONET(SDH)
TX(EX) /
SONET(SDH)
Fibra
ATU-C
DSLAM
Proveedor
51
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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)
VT independiente de la distancia
• VT (downstream/upstream) máxima = 50 Mbps / 9 Mbps
Estándares
• (Euro) DOCSIS (Data Over Cable Service Interface
Specification) / CableLabs (http://www.cablelabs.com)
53
Tema 3
Transmisión de datos
6. Cable-módems
CATV (Community Antenna Television)
• Cable coaxial
• Unidireccional
CM CM
• HFC (Hybrid Fiber Coax)
• Bidireccional
CMTS
54
Tema 3
Transmisión de datos
6. Cable-módems
CATV (Community Antenna Television)
CM
(Cable Modem)
+
CPE
(Customer
Premises
Equipment)
CMTS
(Cable-Modem
Termination
System)
55
Tema 3
Transmisión de datos
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 VT puede sobrepasar los 100 Mbps
en ambos sentidos
56
Tema 3
6. Cable-módems
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
Transmisión de datos
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
Tema 3
6. Cable-módems
Transmisión de datos
DOCSIS v2.0: pila de protocolos comunes
DHCP/TFTP
DHCP/TFTP
UDP
UDP
IP
IP
LS
LS
MAC
MAC
Ethernet
Cat 5
US
CM
MPEG-2
DS
US
Cable coaxial
MPEG-2
DS
CMTS
60
Tema 3
Transmisión de datos
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