ADSL

Julho 2015

O que significa xDSL e ADSL?

O termo DSL ou xDSL significa Digital Subscriber Line (Linha numérica de assinante) e agrupa o conjunto das tecnologias instaladas para um transporte numérico da informação numa simples linha de conexão telefónica. As tecnologias xDSL são divididas em duas grandes famílias, a que utiliza uma transmissão simétrica e a que utiliza uma transmissão assimétrica. Estas duas famílias serão descritas mais distante neste artigo.

O termo ADSL significa Asymmetric Digital Subscriber Line (nos países de língua francesa este termo às vezes é substituído por LNPA que significa Linha Numérica de Par Assimétrico. Este sistema permite fazer coexistir numa mesma linha um canal descendente (downstream) de elevado débito, um canal ascendente (upstream) de médio débito bem como um canal de telefone (chamado POTS em telecomunicação que significa: Plain Old Telefone Serviço).

A utilidade das tecnologias xDSL e ADSL

O rápido desenvolvimento das tecnologias da informação fez aparecer novos serviços ávidos em capacidade de transmissão. O acesso rápido à Internet, a videoconferência, a interconexão das redes, o teletrabalho, a distribuição de programas TV, etc. fazem partes destes novos serviços multimédia que o utente deseja obter no domicílio ou no escritório.

Até agora, os serviços e elevados débitos que existiam (cabo coaxial, fibra óptica) não estavam adaptados às necessidades reais (cablagem demasiado cara a substituir por fibra óptica ou conexão pouco estável em cabo coaxial). A ideia de utilizar um par entrançado parece melhor adaptada, dado que no mundo mais 800 milhão conexão deste tipo estão já instaladas e basta acrescentar um equipamento central telefónico bem como uma pequeno instalação em casa do utilizador para poder aceder ao ADSL.

Características das tecnologias ADSL

O termo DSL ou xDSL pode declinar-se em vários grupos: HDSL, SDSL, ADSL, RADSL, VDSL. A cada um destes grupos corresponde uma utilização e características específicas.

As diferenças entre estas tecnologias são:

  • A velocidade de transmissão
  • A distância máxima de transmissão
  • A variação de débito entre o fluxo ascendente e o fluxo descendente
  • O carácter simétrico ou não da ligação

A conexão ponto a ponto é efectuada via uma linha telefónica entre dois equipamentos, por um lado o NT (Network Termination) instalado no utilizador e por outro lado o LT (Line Termination) instalado no centro de conexão.

As soluções simétricas

A conexão efectua-se através de pares entrançados com um débito idêntico tanto em fluxo ascendente como em fluxo descendente.

HDSL

HDSL (High bit rate DSL) é a primeira técnica procedente de DSL e apareceu no início dos anos 1990.

Esta técnica consiste em dividir o tronco numérico da rede, T1 na América e E1 na Europa em 2 pares de fios para T1 e 3 pares de fios para E1.

Com esta técnica, é possível atingir um débito de 2Mbps nos 2 sentidos em três pares entrançados e 1,5 Mbps nos 2 sentidos em dois pares entrançados. É possível que o débito, se for de 2 Mbps, possa cair a 384 kbps segundos, por exemplo, em função da qualidade da linha e a distância da linha no último quilómetro (entre 3 e 7 Km de acordo com o diâmetro do fio, respectivamente entre 0.4mm e 0.8mm).

A conexão pode ser permanente mas não há canal de telefonia disponível aquando de uma conexão HDSL.

O problema actual desta tecnologia é que a sua normalização não é ainda perfeita.

SDSL


SDSL (Single pair DSL, ou symmetric DSL) é o precursor de HDSL2 (esta tecnologia, derivada de HDSL deveria oferecer os mesmos desempenhos que este último mas só num par entrançado).

Esta técnica é concebida para uma distância mais curta que HDSL (ver quadro abaixo). A técnica SDSL vai certamente desaparecer face ao HDSL2.


Downstream : [Kbit/s]</souligne>Upstream : [Kbit/s]</souligne>Distance : [km]</souligne>
1281287
2562566.5
3843844.5
7687684
102410243.5
204820483


Distâncias e débitos de uma ligação SDSL

as soluções assimétricas

Estudando diferentes casos, viu-se que era possível transmitir os dados mais rapidamente de uma central para um utilizador do que quando o utilizador envia informações para a central, estes são mais sensíveis aos barulhos causados por perturbações electromagnéticas (quanto mais se aproxima da central, mais a concentração de cabo aumenta e por conseguinte estes últimos geram mais interferência).

A ideia é, por conseguinte, utilizar um sistema assimétrico, impondo um débito mais fraco do assinante para a central.

ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) assim como o HDSL existe desde uma dezena de anos e em primeiro lugar foi desenvolvido para receber a televisão pela rede telefónica clássica. Mas o desenvolvimento de Internet encontrou outra função à esta tecnologia, a de poder surfar rapidamente sobre o nítido e sem estar a ocupar uma linha telefónica.

ADSL é também actualmente uma das únicas tecnologias disponíveis no mercado que oferece o transporte da TV/video sob forma numérica (MPEG1 ou MPEG 2) utilizando uma conexão telefónica.

O ADSL permite nomeadamente o transporte de dados TCP/IP, ATM e X.25.

O padrão ADSL foi finalizado em 1995 e prevê :

  • Um canal telefónico com conexão analógica ou ISDN
  • Um canal que sobe com uma capacidade máxima de 800 kbits/s
  • Um canal que desce com um débito máximo de 8192 kbits/s



Como para todas as tecnologias DSL, a distância de anel entre a central e o utilizador não deve exceder certas escalas a fim de garantir um bom débito dos dados (ver quadro).

Downstream : [Kbit/s]</souligne>Upstream : [Kbit/s]</souligne>diamètre du fil : [Mm]</souligne>Distance : [km]</souligne>
20481600.43.6
20481600.54.9
40963840.43.3
40963840.54.3
61446400.43.0
61446400.54.0
81928000.42.4
81928000.53.3


Débitos em função da distância e o diâmetro do cabo

para a transmissão dos dados, duas técnicas de modulação foram utilizados pelos fabricantes de equipamentos ADSL :

  • CABO (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) que é uma alternativa da tecnologia QAM (Quadrática Amplitude Modulação). Muito utilizado ao início da era ADSL, este tipo de modulação nunca foi normalizado correctamente e, consequentemente, não há uma interoperabilidade possível entre equipamentos de fabricos diferentes.
  • DMT ((Discret Multi Tone) é uma técnica de modulação mais recente. O seu princípio descansa sobre a utilização de um grande número sob-porteuses repartidos sobre a banda de frequência utilizada pelo sistema (ver sob “Técnicas de modulação ADSL”).

Esta figura apresenta os diversos blocos funcionais que compõem uma ligação ADSL.

blocos funcionais que compõem uma ligação ADSL



A separação entre as 2 categorias de serviço é feita na rede e no cliente por splitter (ver capítulo 4.2).

Em finais de 1998, a UIT (União Internacional das Telecomunicações) normalizou um novo padrão: o ADSL-Lite, que é com efeito uma versão aligeirada de ADSL. O ADSL-Lite tem um débito mais fraco que o seu antecessor (de aproximadamente 1,5 Mbit/s) e não requer splitter.

RADSL

A técnica RADSL (erra Adaptive DSL) é baseada no ADSL. A velocidade de transmissão é fixada de maneira automática e dinâmica procurando a velocidade máxima possível sobre a linha de conexão e reabilitando-o permanentemente e sem corte.

RADSL permitiria débitos ascendentes de 128kbps à 1Mbps e débitos descendentes de 600kbps à 7Mbps, para um comprimento máximo de anel local de 5,4 Km.

O RADSL utiliza a modulação DMT (como a mais parte do tempo para o ADSL). Está cursos de normalização pelo ANSI.

VDSL

VDSL (Very High Bit Rate DSL) é mais rápida das tecnologias DSL e é baseado no RADSL. É capaz de suportar, sobre um simples par entrançado, débito de 13 à 55.2 Mbps em downstream e 1,5 à 6 Mbps em upstream ou, se quiser-se fazer uma conexão simétrica um débito de 34Mbps nos 2 sentidos. Por conseguinte a notar que VDSL é utilizável em conexão assimétrica ou simétrica.

VDSL principalmente foi desenvolvido para o transporte ATM (Asynchronous Transfer Mode) à elevado débito sobre uma curta distância (até à 1,5 Km).

O padrão está cursos de normalização. As modulações QAM, CABO, DMT, DWMT (Discrete Wavelet MultiTone) e SLC (Simples Line Code) estão ao estudo.

Para o transporte dos dados, o equipamento VDSL ligar ao central de conexão por fibras ópticas que formam aneis SDH 155 Mbps, à 622 Mbps ou 2,5 Gbps. O transporte da voz entre o equipamento VDSL e o central de conexão pode igualmente ser assegurado por linhas de cobre.

Como fazer coabitar uma rede analógica e ADSL sobre uma mesma linha


Descrição de um cabo reveste

O par entrançado é constituído de dois motoristas de cobre de um diâmetro compreendido entre 0.4mm e 0.8mm (raramente 1mm). Os motoristas são isolados e entrançados a fim de diminuir a interferência. A maior parte do tempo, os pares entrançados são agrupados em quatres num cabo protegido por um casaco de plástico. Os cabos utilizados sobre a rede télphonique compreendem de 2 à 2 ' 400 pares e não são blindados.

estrutura de um cabo reveste



Os serviços telefónicos tradicionais necessitam uma amplitude de banda de 3,1 kHz (a banda concorrida compreendida entre 3oo Hz e 3400 Hz), ora os cabos que ligar os centrais telefónicos aos utilizadores possuem todos uma banda concorrida superior, de aproximadamente várias centena kHz. É sobre esta rede de acesso cabografada que são desenvolvidas as técnicas xDSL.

Em elevadas frequências os problemas ligados à distância são mais vinculativa (enfraquecimento, interferência, distorção de fase). Às baixas frequências, são as dificuldades ligadas dos barulhos impulsos que dominam sem demasiado dificuldade até 1 Mhz. Além, a sua utilização torna-se delicada e necessita sistemas de transmissão muito eficientes.

As limitações da rede analógica

O débito máximo possível sobre a rede analógica é de 33 ' 600 bit/s upstream e do ' 000 (teórico) em downstream.


Compreende-se a utilidade de uma tecnologia que vai para além da banda que concorrido de 3,1 kHz.

A utilização de uma conexão ISDN faz com efeito já chamada à tecnologia xDSL dado que este cobre um espetro de frequência até a 80 kHz.

Como explicado ao capítulo 2.3.1, a técnica de modulação CABO foi abandonada para a técnica DMT que foi retida para o padrão ANSI T1.413-1995.

DMT (Discrete Multi Tone) é uma forma de modulação multiporteuse. Para a sua aplicação ao ADSL, o espetro de frequência compreendido entre 0 Hz e 1,104 MHz são dividido 256 sob-canais distintos espaçados de 4,3125 kHz. sob-canais inferiores são reservados geralmente aos POTENCIÔMETROS, assim sob-canais 1 à 6 (até a 25,875 kHz) são em princípio inutilisés e deixados para a telefonia analógica.

De acordo com T1.413, único sob-canais 1 à 31 podem ser utilizados para o débito upstream.

Os débitos upstream e downstream são separados, quer por CE (ECHO Cancelling), que permite utilizar sob-canais inferiores (de 1 à 31) para o downstream e o upstream, quer por FDM (Frequency Divisão Multiplexing), que é utilizado devido à sua simplicidade e o seu fraco custo, que separa sob-canais upstream/downstream por um filtro passivo.

 

Distribuição dos canais DMT sobre POTENCIÔMETROS com CE

sob-canais 1 à 6 são utilizados para a telefonia, sob-canais 7 à 31 para o fluxo ascendente, sob-canal 32 é reservado, sob-canais 33 à 256 são utilizados para os fluxos descendentes.
A notar que sob-canais 16 e 64 são utilizados para transportar um sinal piloto e que os canais 250 à 256 são utilizáveis único sobre linhas de conexão de fraco comprimento. Acima 1 MHz, as perturbações são demasiado grandes para permitir um fluxo estável.

Distribuição dos canais DMT sobre POTS com CE




Neste caso, DMT utiliza a técnica de anulação de eco sobre estes sob-canais que resulta um fluxo em duplex sobre sob-canais 7 à 31. Se DMT tivesse aplicado FDM, único sob-canais superiores (33 à 256) são utilizados para o downstream.

Distribuição dos canais DMT sobre ISDN com FDM

Como viu-o-se que précédemmant, ISDN utiliza a banda concorrida inferior até a 80 KHz (para ISDN com 2B1Q - 2 Binary 1 Quaternary; codificação de 2 elementos binários num momento de modulação quaternaire). Para permitir a utilização simultânea do ISDN e ADSL sobre a mesma linha telefónica, sob-canais 1 à 28 são liberados.

Distribuição dos canais DMT sobre ISDN com FDM



Utiliza-se os canais inferiores para o débito upstream porque os equipamentos dos utilizadores têm uma potência de emissão mais fraca que o equipamento instalado ao central por conseguinte emitindo nas frequências inferiores, o sinal sofrerá mais um fraco alívio.

Utiliza-se os canais superiores para o débito downstream porque os equipamentos situados ao central são perturbados fortemente pelos aparelhos de transmissão em frequências elevados por conseguinte ele aparece mais eficazes de emitir nos canais superiores a fim de beneficiar de um melhor relatório sinal/barulho.

Equipamentos ADSL


O DSLAM

O DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) é um equipamento geralmente instalado nos centrais telefónicos que asseguram multiplexagem dos fluxos ATM para a rede de transporte.

Este elemento não acolhe não somente cartas ADSL mas pode também acolher diferentes serviços DSL como SDSL ou HDSL há os cartas multiplexagemcorrespondentes. Cada carta suporta vários modens ADSL.

Os elementos agrupados no DSLAM são chamados ATU-C (ADSL Transceiver une, Central serviço end).

Com efeito todos os serviços disponíveis sobre a rede (Internet, LAN-MAN-WAN, Teleshopping, Vídeos MPEG) chegam por broadband para uma estação DSLAM para ser redistribuídos seguidamente para os utilizadores.

A manutenção e a configuração do DSLAM e os equipamentos ADSL é efetuadas a distância.

 

Os modens e routers ADSL


Viu-se no capítulo que precede como os dados são retornados para o utilizador. Mas agora é necessário efectivamente que este descodifica os dados, é o papel do modem, que é chamado ATU- ATU-R (ADSL Transceiver Unit, Remote terminal end).

Existe actualmente três tipo de modem de acordo com as necessidades do utilizador:

Com conversão 10/100 baseT, para os PCES equipados de carta Ethernet


ATMD 25 para os PCes equipados de carta ATM ou para redistribuir ADSL sobre uma rede ATM

Com conversão USB, para os PCES equipados de conversão USB

Se o utilizador quiser redistribuir ADSL sobre a sua rede informática, este preferirá a utilização switch com conversão ADSL.

O splitter e o microfiltro

O splitter de qualquer modo é instalado no central telefónico, a jusante do DSLAM e switch audio.

Seguidamente, se o utilizador tiver uma conexão ISDN, deverá instalar um splitter nele a montante do seu modem e o seu NT ISDN.

splitter ADSL



Se o utilizador tiver uma conexão analógica tradicional, não tem necessidade de instalar splitter nele, mas um microfiltro antes de cada aparelho telefónico.

Papel do splitter: o splitter é um filtro de agulhagem que separa a banda concorrida reservada ao serviço telefónico da banda concorrida utilizada para a transmissão ADSL. Assegura découplage suficiente para evitar que os sinais emitidos sobre uma das bandas frequências venha perturbar o funcionamento do outro. A notar que a instalação do splitter é obrigatória para ter ADSL com uma conexão ISDN.

Papel do microfiltro: o microfiltro é um filtro passe-bas e é instalado sobre as conexões analógicas. Ele não há por conseguinte necessidade de instalar splitter.

O splitter e o microfiltro

Graças ao padrão de divulgação numérico pela rede hertziana terrestre, DVB-T (Digital Video Broadcasting), possível receber a TV numérica em formato MPEG sobre um decodificador ligar um posto TV.

Bibliografia e relações Internet




Julien Perriard

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