xdsl
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Faculdade Atenas Maranhense
Curso Superior de Tecnologia em Redes de Computadores
3º período - Noturno
Acyron Maike Assis GomesBenedito Sousa Primo FilhoCarlos Henrique Santos CostaIgor Miranda Jansen Pereira
Júlio Pereira da Silva Neto
Neol Silva Gonçalves Araujo
xDSL
Março de 2015
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xDSL
O objetivo deste documento é apresentar os conceitos e características da
tecnologia xDSL utilizada em redes de telefonia, abordando as motivações que
levaram a criação desta tecnologia.
Introdução
A criação da tecnologia xDSL veio da necessidade de maiores taxas de
transmissão de dados junto com o baixo custo-benefício na implantação.
O termo xDSL é uma notação genérica que engloba todas as tecnologias
derivadas do DSL usadas em redes de telefonia, como por exemplo ADSL,
HDSL, ISDN – ISDL, VDSL, entre outras.
Aqui iremos apresentar alguns protocolos que fazem parte desta família, as
características do xDSL, veremos também uma comparação entre os
protocolos e suas velocidades e algumas aplicações que usam esta tecnologia.
Tecnologia DSL
DSL é a transmissão de dados através da rede de telefonia, podendo
haver troca de pacote de dados e de voz. Sua velocidade pode variar de
acordo com tecnologia (hardware) utilizada pela empresa de telefonia. De
128Kbps a 24Mbps para download e, menor que ADSL (até 140 vezes um
modem de 56Kbps) e igual à SDSL (até 1,5 Mbps).
A arquitetura do DSL utiliza par trançado, possui largura de banda que
varia de 300 a 3.400Hz de velocidade, o processamento de sinais com
freqüências pode variar de 4KHz até 2,2MHz sem interferir na faixa de voz e a
transmissão pode ser DMT (Discrete Multi-Tone) e CAP (Carrier-less
Amplitude/Phase).
Na modulação DMT funciona como multiportadoras na qual os dados
são coletados e distribuídos sobre uma grande quantidade de pequenas
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portadoras, com cada uma utilizando um tipo de modulação analógica QAM
(Quadrature Amplitude Modulation). Os canais são criados utilizando-se
técnicas digitais conhecidas como Transformadas Discretas de Fourier. QAM é
a modulação em amplitude de quadratura utilizada em TV digital e outros
sistemas que necessitam de taxa de transferência de informação. Já na
modulação CAP, os dados modulam uma única portadora, que depois é
transmitida na linha telefônica. Antes da transmissão, a portadora é suprimida
e, depois, é reconstruída na recepção.
Dentre as características da tecnologia DSL podemos citar que há
melhora no acesso remoto para usuários da Internet e disponibiliza serviços de
alta velocidade para interconexão de redes locais, é aplicável em qualquer
transmissão digital, superando as limitações conhecidas dos sistemas
analógicos em relação à banda larga, há otimização da largura de banda com
velocidades que, dependendo do comprimento do par e da freqüência do sinal,
podem variar de 128Kbps a 52Mbps.
Sistema de transmissão
A rede utiliza apenas a faixa entre 300Hz a 3.4 KHz para a transmissão
de voz, utilizando multiplexação do tipo FDM (Frequency Division Multiplexing),
mas com alguns problemas na rede POTS (Plain Old Telephony Services) e no
fluxo de informação.
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Figura 1: Arquitetura de transmissão no DSL.
Problemas nas redes POTS:
o Bobina de Carga: aumentam a atenuação da linha para sinais
acima da banda de voz.
o DLCs: envia sinais digitais pela linha de transmissão da malha
local causando “espera” conversão de sinais analógicos em sinais
digitais próprios.
o Bridge Taps: Ocorrem quando ligações em aberto estão
conectadas a pares trançados ativas. Isto pode causar reflexões
de onda que alteram a resposta em frequência do fio, o que
aumenta a interferência intersimbólica.
o Transformador Híbrido: Utilizado para interconectar o caminho
separado de um receptor e um transmissor até a rede, para uma
transmissão bidirecional na malha. Caso a impedância da linha
não esteja casada, pode ocorrer reflexão do sinal. Isto causará o
NEXT.
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o Ruído Impulsivo: o transiente na comutação, relâmpagos, entre
outros, causam ruídos de grande amplitude, com duração de
microssegundos nos fios de cobre.
o Interferência de Rádio Frequência: Sinais de rádios amadores,
AM de difusão, entre outros, criarão interferência para os sinais
recebidos nos receptores.
o Interferência da estação operadora: por problemas de recepção
gerada pela interferência mútua, é mais interessante transmitir
mais do que receber, e a transmissão ainda deve ser feita nas
frequências mais baixas, para sofrer menor atenuação na linha de
transmissão.
Dentre os problemas de fluxo de informação podemos citar:
o Capacidade de E/S do host: O computador local deve ter
capacidade adequada para transferir e manipular os dados, do
contrário a nova tecnologia de acesso não poderá ser
aproveitada.
o Capacidade da linha de acesso: As condições do canal
influenciam na transmissão de dados, mudando a taxa de erro de
bits.
o Capacidade da linha de longa distância: Muitas vezes o assinante
não está conectado a um ponto final atendido.
o Linha de Acesso do Servidor: Similar ao problema da capacidade
do Host, o Servidor deve ter equipamentos adequados ao
atendimento de vários assinantes num contexto de xDSL.
Família DSL
Fazem parte da família do DSL os protocolos: ADSL, HDSL, ISDL –
ISDN, VDSL, SDSL, RADSL. Abordaremos algumas delas.
ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)
A transmissão de dados é em alta velocidade, utilizando uma linha
telefônica normal, sem interferir com o funcionamento do telefone já existente,
ou seja, o telefone não fica ocupado. O ADSL Suporta serviços interativos
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compartilhados com a rede telefônica convencional com velocidade de
download variando entre 256Kbps e 768Kbps e, de upload variando entre
256Kbps a 9Mbps. A distância é inversamente proporcional à velocidade, utiliza
modulação CAP ou DMT, a transmissão de voz é simultânea e pode ser
utilizado para aplicações web e acesso remoto a LANs.
As vantagens do ADSL são baixo custo, disponibilidade, alta velocidade,
não ocupa o telefone.
A instalação do ADSL é realizada pela empresa provedora do serviço da
seguinte forma. A empresa instala um modem próprio para ADSL, que faz a
conversão de dados que chegam e saem pela linha telefônica. A velocidade
pode chegar até 8Mbits/s de downstream e 800kbits/s upstream. Por ser
assimétrico, é possível transmitir sinais com taxas de dados mais altas no
sentido da rede para o cliente do que no sentido oposto. Este problema é
resolvido pelo ADSL. A linha telefônica não fica ocupada porque o modem
separa voz de dados. Quanto maior a taxa de dados, maior a potência do sinal,
o que aumenta a interferência cruzada (diafonia). Os problemas de
interferência ocorrem com maior gravidade no lado da rede quando da
recepção dos sinais provenientes do cliente pelo DSLAM (Digital Subscriber
Line Acess Multiplexer). No ambiente da Estação telefônica há um ambiente
propício para a interferência cruzada quando da recepção destes sinais que
utilizam a mesma faixa de freqüências.
Os componentes de uma rede ADSL são o modem ADSL, geralmente
conectado a uma placa de rede do computador, o splitter, equipamento
responsável por separa voz de dados, o DSLAM, responsável por concentrar o
tráfego de dados das várias linhas com modem DSL e conectá-lo com a rede
de dados, e, a própria rede de dados, que conecta o DSLAM a Internet.
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Figura 2: Funcionamento do ADSL numa Central Telefônica.
HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line)
Foi desenvolvido como uma tecnologia alternativa sem repetidores para
disponibilização de serviços T1, operando com dois fios de par trançados.
Diferencia-se das outras porque permite a transmissão de canais a velocidades
T1 de 1544 Mbps com dois pares de fios metálicos, ou E1 com 2048 Mbps
contendo três a distâncias de até 3km, utilizando de canais simétricos.
No Brasil utiliza-se linha dedicada de 2 Mbps. O problema é que há risco
de queima de equipamento por incidência de raios, causando uma das
desvantagens desta tecnologia em regiões tropicais como grande parte do
Brasil.
Para maior alcance o sinal de 2 Mbps é dividido em duas vias resultando
na metade de bits por via. Esses sinais são recodificados com um código
quaternário o 2B1Q resultando assim uma taxa de baud (velocidade de
sinalização) por via menor que a taxa do sinal de entrada original. A
comunicação pode ser realizada em até 12 km sem a necessidade de
repetidores.
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São duas as técnicas de modulação da transmissão:
o 2B1Q (mais utilizada atualmente) Usada em equipamentos que operam com mais de um par de
fios. Cada par de fios opera em modo full-duplex, sendo a taxa
resultante final o resultado da soma das taxas de cada par. Quando implementado sobre dois pares de fios, é também
denominado de full-duplex. Usando-se dois, é possível obter taxas agregadas de até 2
Mbps, correspondente a um circuito E1. o HDSL2
Objetivo de chegar a um padrão único de HDSL que
permitisse as mesmas taxas de HDSL 2B1Q (1,5 Mbps e 2
Mbps), porém operando sobre um único par de fios. Usa modulação PAM (Pulse Amplitude Modulation) que
permite a utilização em conjunto com outros serviços em um
mesmo par de fios.
Figura 3: Conexão entre redes locais utilizando Modem HDSL
ISDL (Digital Subscriber Line) – ISDN (Integrated Service Digital
Network)
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Trata se de um padrão de comunicação para o envio de voz, dados e
vídeo em linhas telefônicas digitais que utiliza a mesma estrutura de cabos da
telefonia convencional. Possui as mesmas técnicas de codificação de ISDN,
tornando-os compatíveis entre si. A comunicação é duplex. A velocidade pode
atingir os 128 Kbps a uma distância de até 6 km.
Existem três tipos de canais de transmissão:
o B duplex, de 64 Kbps;
o D duplex, de 16 ou 64 Kbps;
o H duplex, de 384 Kbps (H0), 1536 Kbps (H11) e 1920 Kbps (H12).
Para acesso existem dois tipos de interfaces:
o BRI
2 canais B + 1 canal D (2B + D);
Destinado a pequenos usuários como residências ou
pequenos negócios;
Velocidade: 144 Kbps.
o PRI
23 canais B + 1 canal D (23B + D) com velocidade de 1.544
Mbps; (América do Norte e Japão);
30 canais B + 1 canal D (30B + D) com velocidade de 2.048
Mbps; (Europa e Brasil).
VDSL (Very Digital Subscriber Line)
Padrão tecnológico de acesso que explora a infraestrutura existente dos
fios de cobre que foram desenvolvidos originalmente para os serviços
de telefonia. Podem ser disponibilizadas através de centrais telefônicas
próximas dos clientes ou edifícios. É também o prolongamento dos sistemas
ADSL no sentido do aumento dos débitos de linha.
Possui transmissão assimétrica, maior largura de banda, trabalha com
um par trançado, pode ser utilizadas com tecnologias de fibra ótica (FTTC e
FTTB), suas velocidades são débito descendente quando atingem até 52 Mbps
ou débito ascendente quando atingem até 6,4 Mbps. Ainda como característica,
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o VDSL opera em pequenas distâncias, suporta serviço telefônico POTS ou
RDIS, a transmissão é de forma assimétrica e simétrica (full-duplex), etc.
Um problema possível de ocorrer no VDSL é acontecer interferência
causada por emissoras de transmissão de rádio na faixa de transmissão AM e
de rádio em baixa freqüência, assim como interferência na faixa de frequência
dos radioamadores.
Comparação entre protocolos xDSL
Tecnologia Pares de
fios Telefone e
Dados Transmissão
Taxa de Dados
Características
ADSL 1 Sim Assimétrica 1,5-8 Mbps – 64-640Kbps
Mais popular. Utilizado para acesso a Internet.
HDSL 2 Não Simétrica 768 Kbps Implementação do HDSL
utilizando 1 par de fios
IDSL – ISDN 1 Não Simétrica Até 144 Kpbs Empregado em acessos ISDN
VDSL 1 Não Assimétrica e
Simétrica 51,84 Mpbs
Utiliza taxas elevadas, permitindo implantação de
HDTV
Tabela 1: Comparação entre as tecnologias existentes.
Tabela 2: Comparação de transferências em diversas aplicações.
Arquivo de Aplicação Tamanho
do arquivo
Modem
28,8 Kbps
ADSL
384 Kbps
ADSL 1.544
Kbps
Correio eletrônico 30 Kbps 8,3 seg 0,63 seg 0,16 seg
Foto digitalizada 125 Kbps 34,7 seg 2,6 seg 0,6 seg
Arquivos de texto 250 Kbps 69,4 seg 5,2 seg 1,3 seg
Telemedicina remoto 5 Kbps 23,1 min 1,7 min 25,9 seg
Acesso remoto a LAN para grandes arquivos 20 Kbps 1,5 horas 6,9 min 1,7 min
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Aplicações do xDSL
A tecnologia xDSL pode ser utilizada em diversos tipos de aplicações.
Segue abaixo uma lista com alguns exemplos destas aplicações.
o Videoconferência
o Home shopping
o Ensino a distância
o Sistemas interativos
o Vídeo sob demanda
Também possui múltiplos serviços para aplicações multimídia, com
diferentes preços e taxa de transmissão. Uma vantagem deste uso é permitir,
tanto a fornecedores de serviços de rede como a usuários, uma total
compatibilidade com os protocolos de nível de enlace e rede mais utilizados
atualmente como: Frame-Relay, ATM e IP.
Cada protocolo possui características para atender a necessidade de
cada tipo de cliente. HDSL e SDSL atendem a clientes corporativos, ADSL e
RADSL a clientes residenciais, VSDL a redes locais (LANs), IDSL a antigos
usuários ISDN, etc.
Figura 4: Exemplo de aplicações do xDSL.
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Conclusão
xDSL pode ser considerada como principal tecnologia para atender as
necessidades do mercado tendo como principais características o baixo custo-
benefício, a boa velocidade de conexão e ampliação do número de recursos e
aplicações que utilizam esta tecnologia.
Referências
o WIKIPEDIA, Site. DSL. Disponível em
<http://pt.wikipedia.org/wiki/DSL>.
o TORRES, Gabriel. xDSL. Disponível em
<http://www.clubedohardware.com.br/dicionario/termo/318>.
o WATANABE, Edson Hiroshi. xDSL. Disponível em
<http://www.gta.ufrj.br/grad/02_2/xdsl/>.
o COELHO, Paulo. xDSL. Disponível em
<http://www.estv.ipv.pt/paginaspessoais/pcoelho/disciplinas/rsbl/ap
ontamentos/xdsl.pdf>.
o WIKIPEDIA, Site. HDSL. Disponível em
<http://pt.wikipedia.org/wiki/HDSL>.
o Glossário. IDSN. Disponível em
<www.saudetotal.com.br/tesechao2/59Glossario.htm>.
o WIKIPEDIA, Site. VDSL2. Disponível em
<http://pt.wikipedia.org/wiki/VDSL2>.
o TOPBITS, Site. SDSL. Disponível em <
http://images3.topbits.com/pt/sdsl.html>.
o WIKIPEDIA, Site. Modulação de amplitude de quadratura.
Disponível em
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Modulação_de_amplitude_em_quadrat
ura>.
o FRANKLIN, Curt. Como funciona a tecnologia DSL. Disponível
em <http://informatica.hsw.uol.com.br/tecnologia-dsl.htm>.
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