Sistemi xdsl Pag 1
Topologia di rete Schema a blocchi generale del sistema ADSL Lato centrale Lato utente Downstream DTE Servers Network ATU-C LOOP PLANT ATU-R Customer Interace Modules Upstream Linea ADSL Collegamento dati (Path di utente) ATU-C = ADSL Terminal Unit - Centrale ATU-R = ADSL Terminal Unit - Remoto Pag 2
Modulazioni DMT e CAP Modulazione DMT (Discrete MultiTone) Modulazione CAP (Carrierless Amplitude/Phase modulation). RX/TX ADSL Twisted Pairs Carrierless Amplitude Phase Carrierless Amplitude Phase (CAP) is an encoding method that divides the signals into two distinct bands: 1. The upstream data channel (to the service provider), which is carried in the band between 25 and 160kHz 1. The downstream data channel (to the user), which is carried in the band rom 200kHz to 1.1MHz. These channels are widely separated in order to minimize the possibility o intererence between the channels. Pag 3
Discrete Multi-tone (DMT) Discrete Multi-Tone (DMT) separates the DSL signal so that the usable requency range is separated into 256 channels o 4.3125kHz each. DMT has 224 downstream requency bins (or carriers) and 32 upstream requency bins. DMT constantly shits signals between dierent channels to ensure that the best channels are used or transmission and reception. La tecnica di modulazione DMT Modulazione Discrete Multi-Tone o O-FDM A() Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4 Banda 5 Banda 6 Banda N 1 2 3 4 5 6 N ( 101001 ) Bit Stream 100111. 111100 101001 Conversione Serie/Parallelo ( 111100 ) 1 2 O-FDM (QAM) Segnale DMT ( 100111 ) N Tecnica usata anche nel Digital Video Broadcasting OFDM-DVB: 4/8 mila portanti in 6 MHz (25 canali TV) e nel DAB: Digital Audio Broadcast O-FDM (O-set - FDM) Modulazione di più portanti Pag 4
Adattamento delle portanti DMT La modulazione DMT consente di adattare lo spettro del segnale alle caratteristiche isiche del mezzo Risposta in requenza del doppino A() Disturbi che alterano la risposta del canale Notch causato da Bridged Tap a b c A() Portanti utilizzate dal DMT Caratteristiche del DMT usato per ADSL A() Suddivisione della Banda in: 256 Sotto-bande per Downlink 32 Sotto-bande per Uplink Sotto banda 1 Sotto banda 2 Sotto banda 3 Sotto banda 4 Sotto banda 5 Sotto banda 6 Sotto banda 256 DW 32 UP Portante (P e j t ) Spettro QAM SB SB=4.3125 KHz Larghezza di banda = 4.3125 KHz Spaziatura tra le portanti B = 1MHz DW, 138 KHz UP Banda occupata dall ADSL (DW: 4.3125 x 256 = 1.104 MHz) (UP: 4.3125 x 32 = 138 KHz) Eicienza Spettrale 2-15 bit/s/hz B Downstream Upstream Capacità trasmissiva teorica 15 bit/s/hz x 1.104 MHz = 16.56 Mb/s 15 bit/s/hz x 138 KHz = 2.07 Mb/s Densità spettrale di Potenza -40 dbm/hz -38 dbm/hz Pag 5
Spettro del segnale ADSL di Categoria 1 DOWN STREAM POTS = 4,3125 khz ADSL con codiica DMT 4 26 12 110 4 F (khz) UP STREAM Porzione di spettro riservata alla trasmissione del traico ADSL upstream Porzione di spettro (32 portanti) riservata alla trasmissione del traico teleonico (6 portanti x 4,3125 KHz = 25,875 KHz) Porzione di spettro riservata alla trasmissione del traico ADSL downstream (256 portanti) Spettro del segnale ADSL di Categoria 2 DOWN STREAM POTS Tele tax DOWNSTREAM = 4,3125 khz ADSL con codiica DMT 4 26 F (khz) 12 110 4 UP STREAM UPSTREAM Si deve utilizzare il cancellatore d eco Porzione di spettro riservata alla trasmissione del traico teleonico (6 portanti x 4,3125 KHz = 25,875 KHz) Pag 6
Richiami alla modulazione QAM V Q Esempio di costellazione 16QAM V I 1001. 1101. 0011.1001 Bit stream Serie / Parall. 1 0 0 1 4- PSK 4- PSK Segnale QAM T Attenuatore Generatore Portante Principio della modulazione multiportante Sottocanale 1 s 1 (t) Mod. QAM QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Bit in ingresso Sottocanale 2 s 2 (t) Mod. QAM + s(t) Segnale modulato O-FDM Sottocanale N+1 s N+1 (t) Mod. QAM Si dimostra che la sequenza ottenuta campionando il segnale in uscita da un banco di N+1 modulatori QAM equivale alla sequenza di valori in uscita da un algoritmo di IDFT (Inverse Discrete Fourier Transorm) a 2N punti Pag 7
Impossibile visualizzare l'immagine. Costruzione della costellazione DMT b = R T (bit), durata del blocco T= 250 Sec bit 1 2 3 b b 0 b 1 b 2 Sottoblocchi b N-1 Z 0 Z 1 Z 2 Portanti Z N-1 A() Z 0 Z 1 Z 2 Z N-1 Sottoportanti 256 Down 32 Up T = Periodo di Simbolo = 250 Sec R = velocità della bit rate in ingresso (bit/s) N = numero delle sottoportanti del sistema 256 b i = sottoblocco di bit di lunghezza variabile trasmesso sulla i-esima portante A(t) 0 1 2 N-1 Campioni 512 Down 64 Up 250 Sec IDFT DFT 4,3125 KHz t IDFT: Inverse Discrete Fourier Trasorm Z 0 = X 0 + jy 0 Z 1 = X 1 + jy 1 Z 2 = X 2 + jy 2 Z N-1 = X N-1 + jy N-1 vettori delle N sottoportanti all istante t x IDFT dove: i = i /2 è la requenza della i-esima sottoportante Z i = X i + j Y i è il segnale modulante dove: k=0..2n-1 (2N campioni) A(t) 250 Sec t Pag 8
Analisi Tempo/Frequenza DMT A() Z 0 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 Z 7 Z 8 Z N-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 N-1 256 Sottoportanti se non è presente il POTS. Altrimenti: 256-6 = 250 portanti A(t) 250 Sec Sampling 2208 KHz IDFT DFT 250 Sec 250 Sec La capacità di trasporto viene allocata ad ogni sottoportante in unzione delle caratteristiche di banda del mezzo trasmissivo t 512 campioni 512 campioni 512 campioni Casi limite Capacità distribuita su 256 sottoportanti Capacità su una sola sottoportante A() Z 0 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 255 n QAM A() Z 5 N QAM 0 1 2 3 4 255 5 Allocazione dinamica della veloctà di cira Nella ase di training viene analizzata la qualità del canale su ogni sottoportante Distribuzione dei bit sulle portanti (bit/portante) 12 10 8 6 4 2 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Frequenza (KHz) S/N ratio (db) Condizioni di lavoro: 8 Mb/s Downstream su circuito di 1,7 Km con cavo di 0,4 mm Sistema DMT con cancellatore d eco in presenza di rumore gaussiano causato da diaonia di sistemi HDSL e DSL La stima dell S/N ratio permette di distribuire opportunamente il numero di bit per sottoportante Em: margine preissato per un Te=10-7 Pag 9
Schema a blocchi del Modulatore DMT Frequenza di simbolo 1 / T 2N simboli del preisso ciclico Preisso ciclico Z 0 x 0 b=rt Bit in ingresso Codiica da bit a simbolo b bi Z 1 Z 2 IDFT a 2N punti x 1 x 2 P I S O DAC Line Driver Z N-1 x 2N-1 Z i Schema a blocchi del Demodulatore DMT Z i Z 0 x 0 Bit in uscita Decodi. Da simbolo a bit Z 1 Z 2 DFT a 2N punti x 1 x 2 S I P O Equal. FIR + TEQ ADC Filtro PB Z N-1 x 2N-1 Rimoz. Preisso ciclico Pag 10
Modello di rierimento del trasmettitore Protezione Modulazione DATA IN Fast data Bits Gains M U X CRC F CRC I Scrambl. & FEC Scrambl. & FEC Interleaver Tone ordering Constellation encoder & gain scaling I D F T P I S O Interleaved data V-C Reerence points A Mux Data Frame B FEC output Data rame C Constellation encoder input Data rame Z i i=0 to N-1 X k k=0 to 2N-1 i = 0 to 255 Downstream i = 0 to 31 Upstream k = 0 to 511 Downstream k = 0 to 63 Upstream Transmitter reerence model (secondo T1.413 e G.dmt) DAC and analog processing DATA OUT ADSL2 - LA TECNOLOGIA L ADSL2consentediraggiungerevelocitàditraserimentodatidicirca12Mbpsin downstream e 1 Mbps in upstream, l eettivo raggiungimento di tali velocità dipende molto dalla distanza dell utente dalla centrale teleonica e da altri attori (es. qualità della linea teleonica). Grazie ad una migliorata eicienza della modulazione e ad altri accorgimenti, l ADSL2 ornisce delle prestazioni superiori con tutti i dispositivi che supportano lo standard rispetto alla standard ADSL. Per esempio, nelle linee teleoniche che più distano dalla centrale, l ADSL2 a registrare un aumento di velocità ino a 50 Kbps in downstream e upstream. Un altro grande miglioramento è legato al risparmio di energia. I transceiver ADSL di prima generazione operano inatti in modalità ull-power in ogni momento, anche quando sono inutilizzati. Considerando l alto numero di modem ADSL in circolazione, sarebbe possibile risparmiare una quantità considerevole di energia se i modem ADSL potessero entrare in modalità stand-by/sleep, come succede per i computer. Per venire incontro a questo problema, lo standard ADSL2 ha introdotto due modalità di gestione dell energia che aiutano a ridurre il consumo totale di corrente elettrica, pur mantenendo la caratteristica unzionalità always on lato utente. Lo standard ADSL2plus (o ADSL2+) raddoppia la banda utilizzata per la trasmissione di dati in downstream, raggiungendo velocità teoriche ino a 25Mbps. Pag 11
ADSL2+ Con ADSL2+ si raddoppia la requenza massima utilizzata per la trasmissione dei dati, da 1.1 a 2.2 MHz, questo consente di poter modulare più inormazioni nella stessa unità di tempo, quindi di portare un lusso dati di 25Mbps su cavo teleonico. In questo caso bisogna are ancor più attenzione alle distanze. Inatti una buona resa di questa tecnologia è assicurata per poche centinaia di metri (1,5-2 Km). Pag 12
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Conigurazione VDSL Pag 14