Sistemi di Telecomunicazione

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1 Sistemi di Telecomunicazione Parte 4: Tecnologie xdsl Universita Politecnica delle Marche A.A A.A Sistemi di Telecomunicazione 1/42

2 Dall accesso POTS alla banda larga su doppino A.A Sistemi di Telecomunicazione 2/42

3 Topologia di rete Il modem ADSL e un DSP che fa le veci di 250 modem QAM in parallelo; il DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) e un DSP simile al modem ADSL: riorganizza i bit in pacchetti e poi li invia a ISP A.A Sistemi di Telecomunicazione 3/42

4 La tecnologia ADSL: generalita Lo scopo generale dell impiego dell ADSL e di collegare la rete numerica ad alta velocita con i terminali applicativi di utente, impiegando il doppino telefonico. Pertanto, ADSL rappresenta una soluzione proposta per la realizzazione di reti geografiche ad alta velocita, per il collegamento utente-rete (subscriber line), pensata per sfruttare i cavi esistenti (doppini in rame) che collegano un utenza residenziale alle tradizionali reti telefoniche. Questi doppini erano stati concepiti per trasportare segnale vocale su una banda 0-4 khz ma sono capaci di operare fino ad 1 MHz. Per sfruttare appieno tale banda bisogna utilizzare una coppia di modem, sia dal lato utente che da quello rete. Per quanto riguarda i segnali trasportati, la normativa (ITU-T G.995.1) fa riferimento a due tipi di segnale: ATM (Asynchronous Transfer Mode) o STM (Synchronous Transfer Mode), a seconda di come sono multiplati i canali dati trasportati. ADSL e una tecnologia fortemente asimmetrica: la capacita del canale dalla centrale di rete all utente (downstream) e maggiore di quella in senso opposto (upstream). Tale asimmetria si concilia bene con la modalita di navigazione di un utente in Internet, per cui tipicamente e maggiore la quantita di dati in ricezione rispetto a quella in trasmissione. A.A Sistemi di Telecomunicazione 4/42

5 Codifica e modulazione in ADSL - I Per raggiungere le velocita di cifra necessarie all accesso in banda larga, impiegando il normale doppino telefonico che ha una larghezza di banda relativamente limitata a causa dei fenomeni di attenuazione e di distorsione del segnale che si originano andando verso le alte frequenze, sono state elaborate diverse tecniche di codifica e modulazione. Un generico segnale impulsivo inviato in un canale di banda limitata si propaga generando delle code laterali. Pur attenuandosi in maniera esponenziale oltre il periodo proprio dell impulso, queste code danno origine ad interferenze con le code degli impulsi che lo precedono o lo seguono. L ISI e la principale causa di disturbo nella trasmissione dati, sia su cavo che su collegamenti radioelettrici. Valori elevati di ISI provocano infatti alterazioni nel livello di soglia decisionale tra un simbolo e l altro. Per aumentare la quantita di dati trasferiti nell unita di tempo, si possono adottare modulazioni multi-livello (es. M-QAM). In pratica pero succede che all aumentare del numero di livelli, a parita di potenza del segnale trattato, i simboli si avvicinano sempre piu tra di loro fino a risentire fortemente del rumore presente sul canale, che puo comportare errori in ricezione. ADSL consente la trasmissione, su una sola coppia di conduttori in rame, di un flusso dati numerico ad elevata velocita (DS) e di un flusso numerico a velocita notevolmente piu ridotta nella direzione opposta (US). Il servizio telefonico tradizionale sullo stesso doppino, resta invariato. Cio e possibile separando in frequenza i suddetti canali e realizzando una allocazione spettrale di tipo FDM. A.A Sistemi di Telecomunicazione 5/42

6 Codifica e modulazione in ADSL - II Il segnale telefonico analogico occupa la prima parte dello spettro fino ai 4 khz (banda netta Hz), l impulso per il tele-conteggio e un tono a 12 khz, e dai 26 khz fino a 1,104 MHz abbiamo i due flussi numerici asimmetrici. Con questa tecnica di separazione in banda non si verificano interferenze tra i diversi segnali trasmessi. In particolare attraverso l impiego del cosiddetto POTS Splitter si riesce a separare, ai due estremi del collegamento, il segnale telefonico da quello dati. I sistemi ADSL presentano due tipologie di modulazione, entrambe ad alta efficienza spettrale: CAP (Carrierless AM/PM) e DMT (Discrete MultiTone). La tecnologia CAP e di tipo proprietario e consiste in una modulazione derivata direttamente da quella QAM. La tecnica di modulazione DMT, standardizzata da ANSI (T1.413) si e andata affermando anche a livello internazionale tramite l ITU e l ETSI. DMT utilizza uno schema di modulazione multitono, o multiportante. Per consentire un funzionamento ottimale del sistema sono state sviluppate inoltre alcune funzioni basilari quali: sincronismo tra trasmettitore e ricevitore (tono pilota a 276 khz in downstream e 69 khz in upstream) tempo di guardia tra i vari simboli trasmessi fase iniziale di training per verificare le condizioni del canale in termini di qualita di ogni sottoportante. In funzione dei valori di S/N rilevati, viene eseguita automaticamente la distribuzione dei bit sulle singole portanti. A.A Sistemi di Telecomunicazione 6/42

7 Carrierless Amplitude/Phase Modulation La modulazione Carrierless Amplitude Phase (CAP) e una tecnica che suddivide il segnale in due bande distinte: Il canale dati upstream (verso il service provider), trasportato nella banda tra 25 e 160 khz Il canale dati downstream (verso l utente), trasportato nella banda da 200 khz a 1.1MHz Questi canali sono ampiamente separati, in modo da minimizzare il rischio di interferenza tra i canali medesimi. Tuttavia, la risposta in frequenza del canale non piatta sulla banda di segnalazione obbliga ad una complessa equalizzazione, che deve essere in grado di compensare le fluttuazioni del canale. Inoltre, la presenza di zeri spettrali (dovuti ad esempio a bridged taps) risulta essere un fattore critico per la stabilita del sistema. Qualora le condizioni del canale degradino sensibilmente, il sistema non e in grado di compensare la distorsione introdotta dal canale. A.A Sistemi di Telecomunicazione 7/42

8 Modulazioni multi-portante La soluzione consiste nello sfruttare meglio il canale. A tale scopo, si suddivide la risposta in frequenza del canale in tanti sottocanali. Ciascun sottocanale puo essere pensato come un canale AWGN isolato esente da interferenza intersimbolica, e che dunque non richiede equalizzazione. Ciascun sottocanale utilizza un formato di modulazione ad elevata efficienza spettrale (M-QAM). La modulazione avviene tra le varie portanti in modo indipendente. I vari canali occupano bande relativamente piccole, quindi meno sensibili agli effetti della distorsione dei canali selettivi in frequenza e con rumore impulsivo. Allo scopo di eliminare l interferenza intercanale, gli spettri dei sottocanali non devono sovrapporsi: questo pero non consente un utilizzo efficiente della banda disponibile. La sovrapposizione spettrale puo essere permessa a patto di sfruttare relazioni di ortogonalita tra i canali. A.A Sistemi di Telecomunicazione 8/42

9 Ortogonalita tra i canali - I Nel caso illustrato a sx si parla di FDM (Frequency Division Multiplexing). Nel caso mostrato a dx si parla di MCM (Multicarrier Modulation) o OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Supponiamo di avere due flussi di informazioni numeriche rappresentati dai coefficienti a n e b n (ad es. ±A nel caso binario). Si possono trasmettere contemporaneamente entrambi i flussi di informazione utilizzando la somma dei due segnali riportati nel seguito: Nel caso f 1 = k 1 (1/T ) e f 2 = k 2 (1/T ) abbiamo la densita spettrale di potenza dei due processi riportata in figura. A.A Sistemi di Telecomunicazione 9/42

10 Ortogonalita tra i canali - II Nonostante le due densita spettrali di potenza siano fortemente sovrapposte una all altra, in ricezione, dall unico segnale ricevuto g(t) possiamo recuperare correttamente sia gli a n che i b n. Cioe i segnali g 1 (t) e g 2 (t) non interferiscono fra loro. La non interferenza fra i due segnali considerati e strettamente legata alla condizione di ortogonalita fra le portanti nel periodo di simbolo: ( ) ( ) 1 (sin2πf 1 t) (sin2πf 2 t)dt = sin 2πk 1 T T T t 1 sin 2πk 2 T t dt = 0 La trasmissione di piu flussi di informazione in parallelo attraverso l uso di portanti ortogonali e ampiamente utilizzata in diversi sistemi di comunicazione ed e la base della DMT. A.A Sistemi di Telecomunicazione 10/42

11 Discrete Multi Tone Modulation (DMT) La modulazione Discrete Multi Tone (DMT) e una tecnica trasmissiva numerica del tipo multiportante che suddivide il segnale DSL in modo tale che l intervallo di frequenze utilizzabile risulta separato in 256 canali (o sotto-portanti), ciascuno di larghezza khz. La DMT puo usare le diverse sotto-portanti (chiamate anche frequency bins), in downstream e in upstream, in modo indipendente. Le prime sei portanti sono lasciate libere, per separare adeguatamente la modulazione DMT di ADSL, dal segnale fonico in banda base (da 0 a 4 KHz), percio 26 KHz e considerato il punto di partenza per l ADSL. Lo spettro e suddiviso in 32 portanti, per il segnale da modem d utente verso il modem di centrale (upstream), 218 portanti nel verso opposto (downstream). La DMT regola costantemente i segnali tra canali differenti per assicurare che siano utilizzati in trasmissione e ricezione i migliori canali. L assegnazione della capacita di trasmissione di ogni sottocanale e effettuata tenendo conto delle caratteristiche di attenuazione del canale e del livello di rumore, in modo da ottimizzare la trasmissione inviando maggiore informazione nelle sottobande che garantiscono un migliore rapporto segnale/rumore. La realizzazione del modem ADSL e, nella pratica, completamente numerica, grazie all ausilio delle tecniche di trasformata veloce di Fourier (IFFT). A.A Sistemi di Telecomunicazione 11/42

12 Adattamento delle portanti DMT Il vantaggio della tecnica DMT e quello di poter adattare lo spettro del segnale alla risposta del canale. Se ad esempio e presente un Bridged Tap che crea un notch alla frequenza f x, quella frequenza non verra utilizzata. Allo stesso modo, se in una porzione di banda sono presenti disturbi, quella porzione non verra utilizzata e le informazioni verranno concentrate sul resto della banda disponibile, dove la qualita della trasmissione e migliore. A.A Sistemi di Telecomunicazione 12/42

13 Caratteristiche del DMT usato per ADSL - I Il codice di linea Discrete Multi Tone e basato su uno schema di modulazione multiportante in cui la banda di trasmissione e suddivisa in un insieme di sottoportanti, o toni, ciascuna utilizzata come canale indipendente per trasmettere una frazione dell informazione. Le caratteristiche peculiari del sistema DMT usato per realizzare sistemi ADSL sono: trasmissione in tecnica QAM su ogni sottobanda con efficienza spettrale massima di bit/s/hz; sottoportanti (o toni) di eguale ampiezza spettrale ed equispaziate tra loro; la larghezza di banda e sufficientemente piccola in modo da permettere un impiego quasi ottimo della capacita del canale compatibilmente con valori accettabili di complessita e di ritardo; realizzazione completamente numerica della modulazione/demodulazione tramite algoritmi di trasformata veloce inversa (IFFT) e diretta (FFT) di Fourier; livello nominale uniforme, della densita spettrale di potenza trasmessa, pari a -40 dbm/hz in downstream e -38 dbm/hz in upstream; distribuzione della capacita di trasporto del sistema non uniforme nelle sottoportanti, in funzione delle specifiche condizioni di rapporto segnale rumore nella banda di ciascuna sottoportante. A.A Sistemi di Telecomunicazione 13/42

14 Caratteristiche del DMT usato per ADSL - II A.A Sistemi di Telecomunicazione 14/42

15 Spettro del segnale ADSL di Categoria 1 La specifica definisce due modalita di realizzazione del sistema DMT, dette di categoria 1 e di categoria 2. Nei modem di categoria 1 i segnali upstream e downstream sono separati in frequenza (FDM); per il segnale downstream sono utilizzati solo i toni al di sopra del segnale upstream. Il segnale upstream e posizionato a partire da un valore di frequenza (26 KHz) tale da non interferire con il segnale POTS. A.A Sistemi di Telecomunicazione 15/42

16 Spettro del segnale ADSL di Categoria 2 (ADSL EC) Nei modem di categoria 2 i segnali upstream e downstream sono sovrapposti e sono separati mediante l impiego di un cancellatore d eco numerico (EC); il segnale downstream puo cosi utilizzare tutti i toni disponibili, tranne i primi sei non utilizzati in entrambe le categorie, perche interferirebbero con la banda fonica. Arrivando ad usare anche le sotto-portanti a frequenza piu bassa, nel downstream si puo sfruttare la minore attenuazione del doppino alle frequenze inferiori. Il sistema di categoria 2 presenta generalmente migliori prestazioni di capacita in funzione della portata (o viceversa), soprattutto nel caso di impiego di velocita di cifra elevate. A.A Sistemi di Telecomunicazione 16/42

17 Spettro del segnale ADSL di Categoria 1 e 2: confronto A.A Sistemi di Telecomunicazione 17/42

18 Richiami alla modulazione QAM La modulazione QAM (Quadrature Amplitude Modulation) e un tipo di modulazione in cui la definizione del simbolo trasmesso e determinata sia da variazioni di ampiezza che da variazioni di fase della portante. La QAM e fondamentalmente una modulazione multilivello quadrifase che esibisce la tipica costellazione in cui i livelli modulanti sono distribuiti nei punti d incrocio di una rete ortogonale. La diversa distanza di punti dal centro del diagramma denota una modulazione d ampiezza del vettore portante, la cui posizione angolare dipende anche dalla modulazione PSK impartita sulle due sottoportanti in quadratura. Dal punto di vista analitico, l equazione dell onda modulata QAM presenta la somma di due termini, rispettivamente in seno ed in coseno, indicatori dell ortogonalita delle due sottoportanti, ciascuno modulato in ampiezza da un segnale logico rispettivamente m I ed m Q : s(t) = A I m I senw 0 t + A Q m Q cosw 0 t A.A Sistemi di Telecomunicazione 18/42

19 Costruzione della costellazione DMT - I Il flusso di bit alla velocita di R bit/s in ingresso al modulatore DMT, e suddiviso in blocchi di b = RT bit, dove T rappresenta il periodo di simbolo del sistema DMT. Il blocco di bit b e suddiviso a sua volta in ˆN sottoblocchi b (k) (k = 0, 1,..., ˆN 1) tali che la sommatoria di b (k), ognuno dei quali puo avere un numero diverso di bit, e uguale a b. A ciascun sottoblocco b (k) si associa un valore che rappresenta un punto della costellazione determinato dalla modulazione QAM della k-esima sottoportante del sistema. Per il sistema ADSL DMT la specifica ANSI T1.413 adotta un numero di portanti pari a ˆN=256 (dimensione FFT N = 2 ˆN = 512) nel verso downstream ed a ˆN=32 (dimensione FFT N = 2 ˆN = 64) nel verso upstream. A.A Sistemi di Telecomunicazione 19/42

20 Costruzione della costellazione DMT - II Ognuno degli ˆN sottoblocchi di b (k) bit e destinato ad essere trasmesso sul k-esimo sottocanale. I b (k) bit sono mappati dal codificatore in un subsimbolo complesso α (k) n ovvero un punto di una costellazione QAM a 2 b(k) simboli. Il mapping avviene sulla base di un algoritmo detto Water Filling; ogni punto e indicato come α (k) n = A (k) n + jb n (k) (il pedice indica l istante temporale, l apice indica il canale). I punti delle costellazioni vengono successivamente riscalati di un fattore g k : a n (k) = g k α (k) n = g k A (k) n + jg k B n (k). I coefficienti g k sono scelti in modo tale che ogni subsimbolo abbia energia ɛ k pari al valore determinato dall algoritmo di Water Filling, che ha lo scopo di distribuire opportunamente i bit da trasmettere su ogni canale. Gli ˆN sottosimboli complessi (corrispondenti a 2 ˆN valori reali) vengono modulati attraverso un blocco che esegue una FFT inversa. I simboli in uscita dal blocco IFFT vengono serializzati e convertiti da sequenza numerica a segnale analogico; il convertitore D/A opera ad una frequenza di campionamento pari a N/T, dove N indica il numero di punti su cui viene effettuata l operazione di trasformata discreta di Fourier. A.A Sistemi di Telecomunicazione 20/42

21 Costruzione della costellazione DMT - III A.A Sistemi di Telecomunicazione 21/42

22 Costruzione della costellazione DMT - IV Nella pratica, la trasmissione avviene inviando sul canale, in successione, dei vettori IFFT di 512 campioni alla cadenza di 250 µs. La larghezza di banda di ogni portante e di 4,3125 khz; ogni vettore FFT (simbolo DMT) ha una durata T pari a 250 µs ed e costituito da 512 campioni trasmessi sul canale con una frequenza di campionamento minima (nel verso downstream) di 2208 khz. A.A Sistemi di Telecomunicazione 22/42

23 IFFT: Inverse Fast Fourier Trasform A.A Sistemi di Telecomunicazione 23/42

24 Analisi Tempo/Frequenza DMT A.A Sistemi di Telecomunicazione 24/42

25 Allocazione dinamica della velocita di cifra - I Nei sistemi DSL, una prima fase di training viene dedicata alla stima del canale. La procedura e iniziata dall ATU-C (terminazione ADSL in centrale): il trasmettitore invia sul canale un pettine di portanti, in maniera che il ricevitore possa effettuare una stima del canale. A sua volta il ricevitore trasmette lo stesso pettine di portanti in maniera che anche il trasmettitore possa eseguire la medesima stima di canale. Al termine di questa inizializzazione, Tx e Rx sono sincronizzati e hanno determinato quali portanti attivare o spegnere in funzione della risposta in ampiezza del canale. Tale sincronizzazione deve essere mantenuta correttamente durante l intera trasmissione. La stima del rapporto segnale rumore, S/N, permette di distribuire in maniera opportuna il numero di bit su ogni sottoportante. Puo in particolare essere dimostrato che, alle prestazioni stabilite per il tasso di errore del sistema, il numero di bit da allocare su ogni tono di indice i e dato dalla formula: b i = log 2 [1 + (SNR i /(9, 8 + Em db )] dove il termine E m rappresenta il margine prefissato per il rapporto segnale rumore rispetto alle condizioni nominali di tasso di errore T e = Il grafico seguente riporta il profilo del rapporto SNR sul canale e la distribuzione dei bit su ciascuna sottoportante utilizzata. Tale distribuzione e relativa ad un traffico aggregato di circa 8 Mbit/s downstream (ottenuta dall analisi di un canale costituito da un collegamento di circa 1,7 km di cavo con coppie di diametro 0,4 mm per un sistema DMT con cancellazione d eco). A.A Sistemi di Telecomunicazione 25/42

26 Allocazione dinamica della velocita di cifra - II Il vantaggio della modulazione multiportante DMT e quello di poter adattare la distribuzione dei bit sulle diverse bande caratteristiche del canale (bit loading). A.A Sistemi di Telecomunicazione 26/42

27 Bit loading Data la banda stretta di ciascun canale, non si ha distorsione significativa ed i requisiti di egualizzazione sono molto contenuti (al limite, nulli). Quanti bit allocare per ciascuna portante e quale potenza allocare per ciascun canale? Il bit loading, che consente di avere una tecnica di trasmissione rate adaptive, e un grosso punto di forza della modulazione DMT data l estrema variabilita delle caratteristiche del local loop. L algoritmo di Water Filling determina una distribuzione di energia non piatta tra i vari sottocanali. In particolare i valori di energia piu alti sono attribuiti ai canali con rapporto segnale rumore migliore, mentre i valori energetici piu bassi sono associati ai canali peggiori. A.A Sistemi di Telecomunicazione 27/42

28 Schema a blocchi del modulatore DMT Se in ingresso si hanno N=256 simboli per ciascun blocco di bit (corrispondente al numero di sottoportanti), in uscita del blocco IFFT si avranno 2N=512 coefficienti reali. Ciacuna delle 256 portanti e modulata con una banda di 4,3125 Khz. L efficienza di modulazione massima e di bit/hz. I simboli del Prefisso Ciclico vengono trasmessi in testa a ciascun blocco di bit, per facilitare le operazioni di equalizzazione del canale: essi occupano circa il 6% della banda. A.A Sistemi di Telecomunicazione 28/42

29 Modello di riferimento del trasmettitore - I Nello schema a blocchi di un trasmettitore ADSL possono essere individuati due distinti blocchi funzionali: il primo effettua una codifica mirata alla protezione del flusso informativo; il secondo effettua la modulazione del segnale da trasmettere. Inoltre, all ingresso del trasmettitore down-stream, posto in Centrale, viene posto un MUX, che aggrega i vari segnali da trasmettere. Nella descrizione dei blocchi si fara riferimento alle principali funzioni del trasmettitore ADSL di tipo DMT. A.A Sistemi di Telecomunicazione 29/42

30 Modello di riferimento del trasmettitore - II I segnali in ingresso del blocco di protezione vengono multiplati in modo da formare due flussi informativi, denominati fast data e interleaved data. Il primo e utilizzato per garantire minimi ritardi a costo di maggiori errori di trasmissione (un esempio puo essere il segnale vocale o di una videoconferenza). Viceversa il flusso interleaved data puo tollerare ritardi di trasmissione maggiori ma deve offrire una protezione contro i disturbi di trasmissione (un esempio puo essere il trasferimento di dati). La protezione dei flussi informativi va effettuata mediante un codice a ridondanza ciclica (CRC), uno scrambler ed un codice per correggere eventuali errori (FEC) per il flusso fast data, mentre per il flusso interleaved e previsto anche un interleaver. Tone ordering: e un blocco funzionale, che fa parte del modulatore DMT e provvede a far in modo che venga limitato il picco dell inviluppo delle portanti, assegnando opportunamente i bit a ciascuna sottoportante. Costellation Encoder & Gain Scaling: per una determinata sotto-portante, il codificatore provvede a selezionare un punto della costellazione QAM della sotto-portante stessa, a cui viene associato il simbolo da trasmettere: come opzione, la codifica della costellazione puo essere fatta con Trellis Code Modulation (TCM). La variazione del guadagno con un fattore di scala avviene per ciascuna portante in seguito ad un comando proveniente dal terminale ATU-R (terminazione ADSL d utente). IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform): e l algoritmo numerico che viene applicato per creare un segnale che equivale ad inviare in linea un insieme di N portanti modulate ciascuna in QAM. A.A Sistemi di Telecomunicazione 30/42

31 Tecnologie xdsl di nuova generazione Le tecniche xdsl si suddividono in tre grandi famiglie: A.A Sistemi di Telecomunicazione 31/42

32 ADSL2: la tecnologia L ADSL2 consente di raggiungere velocita di trasferimento dati di circa 12 Mbps in downstream e 1 Mbps in upstream, l effettivo raggiungimento di tali velocita dipende molto dalla distanza dell utente dalla centrale telefonica e da altri fattori (es. qualita della linea telefonica). Grazie ad una migliorata efficienza della modulazione e ad altri accorgimenti, l ADSL2 fornisce delle prestazioni superiori con tutti i dispositivi che supportano lo standard rispetto alla standard ADSL. Per esempio, nelle linee telefoniche che piu distano dalla centrale, l ADSL2 fa registrare un aumento di velocita fino a 50 Kbps in downstream e upstream. Un altro grande miglioramento e legato al risparmio di energia. I transceiver ADSL di prima generazione operano infatti in modalita full-power in ogni momento, anche quando sono inutilizzati. Considerando l alto numero di modem ADSL in circolazione, sarebbe possibile risparmiare una quantita considerevole di energia se i modem ADSL potessero entrare in modalita stand-by/sleep, come succede per i computer. Per venire incontro a questo problema, lo standard ADSL2 ha introdotto due modalita di gestione dell energia che aiutano a ridurre il consumo totale di corrente elettrica, pur mantenendo la caratteristica funzionalita always on lato utente. Lo standard ADSL2plus (o ADSL2+) raddoppia la banda utilizzata per la trasmissione di dati in downstream, raggiungendo velocita teoriche fino a 25Mbps. A.A Sistemi di Telecomunicazione 32/42

33 ADSL2+ Con ADSL2+ si raddoppia la frequenza massima utilizzata per la trasmissione dei dati, da 1.1 a 2.2 MHz, questo consente di poter modulare piu informazioni nella stessa unita di tempo, quindi di portare un flusso dati di 25 Mbps su cavo telefonico. In questo caso bisogna fare ancor piu attenzione alle distanze. Infatti una buona resa di questa tecnologia e assicurata per poche centinaia di metri (1,5-2 Km). A.A Sistemi di Telecomunicazione 33/42

34 Tecnologie xdsl: prestazioni A.A Sistemi di Telecomunicazione 34/42

35 ADSL2+ e VDSL ADSL2+ ha come scopo quello di raddoppiare la velocita di download, senza curarsi di mantenerla costante con l aumento della distanza tra utente finale e DSLAM L xdsl di ultima generazione e la VDSL (Very High speed Digital Subscriber Line). Le principali novita rispetto ad ADSL sono: una banda di download molto piu ampia (1-12 MHz); l alta velocita di trasferimento dati per distanze brevi (fino a 55 Mbps a 300 m dal DSLAM). A.A Sistemi di Telecomunicazione 35/42

36 Configurazione VDSL Prevede due modi di operazione (FTTC): 1) asimmetrico (classe I) per applicazioni residenziali, velocita downstream 26 Mb/s e upstream 3 Mb/s, lunghezza collegamento 1 km max; 2) simmetrico (classe II) per applicazioni SOHO, velocita 26 Mb/s downstream/upstream, lunghezza collegamento 1.5 km max. Supporta pienamente ATM. Poiche la trasmissione avviene su linee molto piu corte di quelle per ADSL, il progetto dei modem e molto semplificato. Anche VDSL non impegna la banda vocale per cui puo coesistere con il sistema telefonico tradizionale. A.A Sistemi di Telecomunicazione 36/42

37 Tecnologie trasmissive su doppini in rete di accesso - I Il VDSL utilizza larghezze di banda assai piu elevate, sia in upstream che in downstream, rispetto all ADSL. Tali larghezze di banda sono necessarie a trasmettere ad elevato bit rate, a distanze accettabilmente lunghe. La presenza del cross-talk impone precisi vincoli sulle velocita di trasmissione in funzione della lunghezza del collegamento e della larghezza di banda di trasmissione. Le tecniche che permettono elevati rate di trasmissione (es. VDSL), richiedono larghezze di banda assai elevate per trasmettere, ma la copertura entro la quale tali rate di trasmissione sono garantiti, diminuisce drasticamente rispetto alle tecniche meno veloci: Questo tipo di tecnologia e adatto per i sistemi FTTCab, per il tratto fra il cabinet ONU e l utente. Il VDSL e specificato, come sistema di accesso per i servizi a larga banda, da DAVIC (Digital Audio & Video Council), assumendo collegamenti <300m su coppie schermate o su cavo coassiale. A.A Sistemi di Telecomunicazione 37/42

38 Tecnologie trasmissive su doppini in rete di accesso - II SDSL: usa le stesse tecnologie dell ADSL, ma consente una trasmissione bidirezionale di un segnale a 2 Mb/s su un singolo doppino (a differenza dell HDSL che richiede 2 doppini). Questo sistema potra in prospettiva sostituire l HDSL. Non esistono ancora sistemi commerciali di questo tipo. CDSL o HDSL-lite: una versione ridotta dell ADSL, che facilita l installazione presso l utente. E anche detta splitterless, in quanto elimina i filtri HPF/LPF di separazione fra POTS e ADSL. Obiettivi: trasmissione downstream 1.5Mb/s, trasmissione upstream 256kb/s, distanza: < 2.8Km su cavo 0.4. Questo sistema dovrebbe in prospettiva sostituire gli attuali modem in banda fonica utilizzati per i collegamenti residenziali a Internet. Viene attribuita notevole importanza alla eliminazione dello splitter, in quanto cio elimina i costi d installazione. In compenso viene accettata una diminuzione delle prestazioni, che si ritiene adeguata per l utente residenziale. A.A Sistemi di Telecomunicazione 38/42

39 Confronto tra le tecnologie xdsl A.A Sistemi di Telecomunicazione 39/42

40 Interfacce su NT-ADSL La normativa internazionale e le specifiche di Telecom Italia prevedono due interfacce sull NT ADSL posto in casa dell utente: Interfaccia ATM-F 25 (a 25 Mb/s con codice 4B/5B) Interfaccia Ethernet 10 B-T ( a 10 Mb/s su coppie simmetriche, con protocollo di accesso MAC) Queste due interfacce costituiscono la base per lo sviluppo dei servizi che utilizzano i sistemi ADSL e VDSL per il trasporto dei dati. A.A Sistemi di Telecomunicazione 40/42

41 Evoluzione della rete di accesso con sistemi FTTx L impiego dei sistemi ADSL rientra nelle architetture della Rete di Accesso che tendono a rivalutare la rete in rame esistente. Le nuove architetture della rete di accesso vengono indicate come FTTx (Fiber to The x) e precisamente: FTTB (X=Building), FTTCab (x=cabinet), FTTE (X=Exchange), in funzione di dove e posizionato l ONU. Gli elementi della rete FTTX sono: TRA: Terminale di Raccolta di Accesso, posto in centrale, che fa da interfaccia fra le reti dei Servizi e la Rete di Accesso Rete PON, basata su tecnica TDM in direzione downstream e TDMA in direzione upstream. La velocita complessiva downstream e di 633 Mb/s, mentre quella upstream e di 155 Mb/s ONU: Optical Nework Unit: e il cabinet posto in vicinanza degli utenti A.A Sistemi di Telecomunicazione 41/42

42 Sistema FTTCab L architettura piu conveniente, dal punto di vista tecnico, e rappresentata dai sistemi FTTCab, attualmente accantonati perche richiedono la cablatura generalizzata delle fibre.l ADSL e impiegato solo nell ultimo tratto, fra ONU e Terminale di utente. I sistemi FTTCab dovrebbero servire, in prospettiva, a rinnovare l intera Rete di Accesso, eliminando le centrali locali e portando i flussi di utente a poche centrali (circa 120 sul territorio nazionale), fornite di interfacce STM1 e di autocommutatori ATM, in grado di gestire sia il traffico telefonico sia il traffico dati. Lo svantaggio dell FTTCab e l investimento richiesto per il cablaggio completo del territorio. A.A Sistemi di Telecomunicazione 42/42